【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AE0007
利用課題名 / Title
Pt(111)表面上の化学気相成長グラフェンの電位応答変化の解明
利用した実施機関 / Support Institute
日本原子力研究開発機構 / JAEA
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
化学気相成長(CVD),グラフェン,二次元材料,スピン偏極電子
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
八木 一三
所属名 / Affiliation
北海道大学 大学院地球環境科学研究院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
鈴木幸四郎
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
田村和久,保田 諭
利用形態 / Support Type
（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
グラフェンは、複数層の形成により様々な機能を賦与できることや他の二次元材料とのヘテロ接合が可能であることから、新しい機能材料の創製などが精力的におこなわれている。しかし、PtやPdのようにグラフェン/金属界面を介した水素吸着が起こる場合、どのような構造や配置を取るのかについてはあまり検討されていない。本研究では、Pt(111)単結晶表面上に化学気相成長(CVD)させたグラフェン(Gr)表面を構築し、電位を印加することで水素吸着/脱離が起こった際の変化を、表面X線回折(SXS)により捉え、予想もしない挙動が起こることを明らかにした。
実験 / Experimental
BL-22XUに設置されているκ型回折計に分光電気化学セルを設置し、その試料として最表面に単層グラフェンを形成したGr/ Pt(111)単結晶ディスクを電極として固定した。セル内には白金対極とAg|AgCl参照電極を配置して50 mM 硫酸水溶液中もしくは0.1 M 過塩素酸水溶液中で電位印加状態での結晶トランケーションロッド(CTR)計測を(00)ロッドで行った。また、Lを固定した電位依存性測定は、(0 0 1.8)もしくは(0 0 2)でおこなった。
結果と考察 / Results and Discussion
これまで50
mM硫酸水溶液中でのGr/Pt(111)におけるCTR測定では、水素吸着領域でCTRにおける(0 0 1.8)強度が顕著に増加した後、ゆっくりと減少することが観測された。一方、電位を正方向に戻しても、減衰した(0
0 1.8)強度は0.55
V vs. Ag|AgCl近辺で急激に増大した。今回はこの特徴的な変化が硫酸アニオンの吸着である可能性を評価するために過塩素酸水溶液をもちいて実験をおこなった。
しかしながら、過塩素酸水溶液中でも同様の変化が観測され、水素吸着電位における一時的な(0 0 2)強度の増大とその後の負電位保持によるゆっくりとした緩和と、正電位方向掃引における+0.55 V vs. Ag|AgClでの急激な(0 0
2)強度の増加が再現された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
なし。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件