2024/04/02 更新

写真a

オバタ セイジ
小幡 誠司
OBATA Seiji
所属
異分野基礎科学研究所 准教授(特任)
職名
准教授(特任)
外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 2011年3月   東京大学理学系研究科化学専攻 )

  • 博士(理学) ( 東京大学 )

  • 修士(理学) ( 東京大学 )

研究分野

  • ナノテク・材料 / ナノ構造化学

 

論文

  • Radio-frequency plasma assisted reduction and nitrogen doping of graphene oxide

    Keishi Akada, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    CARBON   189   571 - 578   2022年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    The plasma treatment of graphene oxide (GO) is a promising method for safely carrying out the surface modification of GO because the treatment can be performed at room temperature without the use of toxic processing gases. In this study, plasma reduction and nitrogen doping were carried out on GO, and the chemical property of the treated GO were investigated in detail, thereby demonstrating the superior properties of plasma treatment. Unlike thermal reduction, in which epoxide and hydroxyl groups were preferentially removed, plasma reduction removes all types of functional groups, thus realizing a novel form of modified GO surface. Since the functional groups might behave as an active site for doping, its relative abundance during the nitrogen plasma treatment of GO at room temperature resulted in a large amount of the nitrogen content (up to 19.1 at%). These characteristics of plasma-assisted GO treatment are expected to improve the device performance and can open up new possibilities for GO applications. (c) 2021 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.carbon.2021.12.074

    Web of Science

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  • Tunable Chemical Coupling in Two-Dimensional van der Waals Electrostatic Heterostructures. 査読 国際誌

    Takaaki Taniguchi, Shisheng Li, Leanddas Nurdiwijayanto, Yu Kobayashi, Tetsuki Saito, Yasumitsu Miyata, Seiji Obata, Koichiro Saiki, Hiroyuki Yokoi, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Kazuhito Tsukagoshi, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Minoru Osada

    ACS nano   13 ( 10 )   11214 - 11223   2019年10月

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    記述言語:英語  

    Heterostructures of two-dimensional (2D) atomic crystals provide fascinating molecular-scale design elements for emergent physical phenomena and functional materials, as integrating distinct monolayers into vertical heterostructures can afford coupling between disparate properties. However, the available examples have been limited to either van der Waals (vdW) or electrostatic (ES) heterostructures that are solely composed of noncharged and charged monolayers, respectively. Here, we propose a "vdW-ES heterostructure" chemical design in which charge-neutral and charged monolayer-building blocks with highly disparate chemical and physical properties are conjugated vertically through asymmetrically charged interfaces. We demonstrate vdW-ES heteroassembly of semiconducting MoS2 and dielectric Ca2Nb3O10- (CNO) monolayers using an amphipathic molecular starch, resulting in the emergence of trion luminescence observed at the lowest energy among MoS2-related materials, probably due to interfacial confinement effects given by vdW-ES dual interactions. In addition, interface engineering leads to tailored exciton of the vdW/ES heterostructures owing to the pronounced dielectric proximity effects, bringing an intriguing interlayer chemistry to modify 2D materials. Furthermore, the current approach was successfully extended to create a graphene/CNO heterostructure, which verifies the versatility of the preparative method.

    DOI: 10.1021/acsnano.9b04256

    PubMed

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  • Work Function Lowering of Graphite by Sequential Surface Modifications: Nitrogen and Hydrogen Plasma Treatment 査読

    赤田 圭史, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    ACS OMEGA   2019年9月

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  • Effect of hydrogen on chemical vapor deposition growth of graphene on Au substrates 査読

    Terasawa Tomo-o, Taira Takanobu, Yasuda Satoshi, Obata Seiji, Saiki Koichiro, Asaoka Hidehito

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS   58   2019年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.7567/1347-4065/ab19ae

    Web of Science

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  • Real-time observation on hot-filament-assisted CVD growth of graphene

    Takanobu Taira, Takuya Shinohara, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS   58   2019年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD  

    The effect of hot-filament on CVD growth of graphene was investigated using radiation-mode optical microscopy (Rad-OM), which we developed for the real-time observation of the CVD process of graphene. We found that the hot-filament induced nucleation and accelerated growth of graphene, the effects of which were enhanced by raising the filament temperature. At a certain filament temperature, growth was accelerated while no additive nucleation occurred. The present results suggest that decomposing source gas by hot-filament at optimized filament temperatures can accelerate growth while suppressing additive nucleation, which would be useful for synthesizing large-area single-crystalline graphene in a short time. (C) 2019 The Japan Society of Applied Physics

    DOI: 10.7567/1347-4065/ab106f

    Web of Science

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  • Size Separation of Graphene Oxide Using Alternating Current Electric Field 査読

    森本 健太, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    Chem. lett.   48 ( 7 )   630 - 633   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Analysis of the low-temperature restoration process of graphene oxide based on in-situ conductivity measurement 査読

    T. Shinohara, S. Obata, K. Saiki

    J. Mater. Chem. C   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • The effect of growth condition on graphene growth via Cu-assisted plasma reduction and restoration of graphene oxide 査読

    S. Obata, K. Saiki

    Jpn. J. Appl. Phys.   58 ( 015003 )   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • グラフェン化学気相成長過程の微視的解析V.Cu基板の事前酸素処理が成長に与える影響

    斉木 幸一朗, 平良 隆信, 小幡 誠司

    日本物理学会講演概要集   74.1   2467 - 2467   2019年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本物理学会  

    DOI: 10.11316/jpsgaiyo.74.1.0_2467

    CiNii Article

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  • High degree reduction and restoration of graphene oxide on SiO2 at low temperature via remote Cu-assisted plasma treatment

    Seiji Obata, Minoru Sato, Keishi Akada, Koichiro Saiki

    Nanotechnology   29 ( 24 )   245603   2018年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

    A high throughput synthesis method of graphene has been required for a long time to apply graphene to industrial applications. Of the various synthesis methods, the chemical exfoliation of graphite via graphene oxide (GO) is advantageous as far as productivity is concerned
    however, the quality of the graphene produced by this method is far inferior to that synthesized by other methods, such as chemical vapor deposition on metals. Developing an effective reduction and restoration method for GO on dielectric substrates has been therefore a key issue. Here, we present a method for changing GO deposited on a dielectric substrate into high crystallinity graphene at 550 °C
    this method uses CH4/H2 plasma and a Cu catalyst. We found that Cu remotely catalyzed the high degree reduction and restoration of GO on SiO2 and the effect ranged over at least 8 mm. With this method, field-effect transistor devices can be fabricated without any post treatment such as a transfer process. This plasma treatment increased electron and hole mobilities of GO to 480 cm2 V-1 s-1 and 460 cm2 V-1 s-1 respectively
    these values were more than 50 times greater than that of conventional reduced GO. Furthermore, the on-site conversion ensured that the shape of the GO sheets remained unchanged after the treatment. This plasma treatment realizes the high throughput synthesis of a desired shaped graphene on any substrate without any residue and damage being caused by the transfer process
    as such, it expands the potential applicability of graphene.

    DOI: 10.1088/1361-6528/aab73e

    Scopus

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  • 電気泳動法を用いたNano Graphene Oxideの成膜 II

    森本 健太, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2018.1   3922 - 3922   2018年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2018.1.0_3922

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  • Growth Temperature Dependence of Nitrogen Doped Graphene Structure on Pt (111) and Analysis of Its Reactivity with Oxygen 査読

    S.Obata, K. Saiki

    RSC Adv.   8 ( 60 )   34309 - 34313   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c8ra06962j

    Web of Science

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  • An experimental study on impact-induced alterations of planetary organic simulants.

    Y. Sekine, K. Kodama, T. Kobayashi, S. Obata, Y. Chang, N. Ogawa, Y. Takano, N. Ohkouchi, K. Saiki, T. Sekine

    Meteoritics and Planetary Science   2018年

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  • グラフェン化学気相成長過程の微視的解析III.基板形態の影響

    斉木 幸一朗, 平良 隆信, 小幡 誠司

    日本物理学会講演概要集   73.1   2425 - 2425   2018年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本物理学会  

    DOI: 10.11316/jpsgaiyo.73.1.0_2425

    CiNii Article

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  • グラフェン化学気相成長過程の微視的解析IV.原料ガスの活性化効果

    斉木 幸一朗, 平良 隆信, 小幡 誠司

    日本物理学会講演概要集   73.2   1931 - 1931   2018年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本物理学会  

    DOI: 10.11316/jpsgaiyo.73.2.0_1931

    CiNii Article

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  • 酸素アニールがグラフェンCVD核発生に与える影響のin-situ観察

    平良 隆信, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2017.2   3780 - 3780   2017年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2017.2.0_3780

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  • Effect of grain boundaries in Cu foil on CVD growth of graphene

    Takanobu Taira, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    APPLIED PHYSICS EXPRESS   10 ( 7 )   75503   2017年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD  

    The effect of the grain boundaries (GBs) in a Cu foil on the CVD growth of graphene was investigated via radiation-mode optical microscopy, which we developed for the real-time observation of growing graphene domains. Although the GBs had the typical width and depth of a few micrometers and hundred nanometers, respectively, they had little effect on the nucleation and the lateral growth of the graphene domains. However, increasing the growth time caused the diffusion of C atoms from the inside of the Cu foil, which was likely to result in additive nucleation and the enhancement of the growth speed at the GBs. (c) 2017 The Japan Society of Applied Physics

    DOI: 10.7567/APEX.10.075503

    Web of Science

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  • Nucleation site in CVD graphene growth investigated by radiation-mode optical microscopy

    Takanobu Taira, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    APPLIED PHYSICS EXPRESS   10 ( 5 )   55502   2017年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD  

    DOI: 10.7567/APEX.10.055502

    Web of Science

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  • 酸化グラフェンのプラズマ高次還元による2層グラフェン作製

    小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2017.1   3857 - 3857   2017年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2017.1.0_3857

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  • 電気泳動法によるNano Graphene Oxide の成膜

    森本 健太, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2017.1   3859 - 3859   2017年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2017.1.0_3859

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  • 酸化グラフェン塗布膜の高次還元と高移動度化

    小幡 誠司, 佐藤 稔, 斉木 幸一朗

    Journal of the Vacuum Society of Japan   60 ( 8 )   300 - 306   2017年

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.3131/jvsj2.60.300

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  • Cu箔基板上グラフェンCVD成長における核発生支配要因

    平良 隆信, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2016.2   3551 - 3551   2016年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2016.2.0_3551

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  • CH4プラズマを用いた酸化グラフェンからのグラフェン生成における反応ガス比の影響

    小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2016.2   3553 - 3553   2016年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2016.2.0_3553

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  • グラフェンCVD成長における核発生と基板形状のin-situ観察

    平良 隆信, 寺澤 知潮, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2016.1   3837 - 3837   2016年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2016.1.0_3837

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  • 銅触媒とCH4プラズマを用いた酸化グラフェンからのグラフェン生成

    小幡 誠司, 赤田 圭史, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2016.1   3839 - 3839   2016年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2016.1.0_3839

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  • 酸化グラフェン電極の仕事関数制御と有機FETへの応用

    赤田 圭史, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2016.1   3866 - 3866   2016年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2016.1.0_3866

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  • Self-Aligned Growth of Organic Semiconductor Single Crystals by Electric Field

    Kenji Kotsuki, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    LANGMUIR   32 ( 2 )   644 - 649   2016年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    We proposed a novel but facile method for growing organic semiconductor single-crystals via solvent vapor annealing (SVA) under electric field. In the conventional SVA growth process, nuclei of crystals appeared anywhere on the substrate and their crystallographic axes were randomly distributed. We applied electric field during the SVA growth of 2,7-dioctyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (C8-BTBT) on the SiO2/Si substrate on which a pair of electrodes had been deposited beforehand. Real-time observation of the SVA process revealed that rodlike single crystals grew with their long axes parallel to the electric field and bridged the prepatterned electrodes. As a result, C8-BTBT crystals automatically formed a field effect transistor (FET) structure and the mobility reached 1.9 cm(2)/(V s). Electric-field-assisted SVA proved a promising method for constructing high-mobility single-crystal FETs at the desired position by a low-cost solution process.

    DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b03975

    Web of Science

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  • 酸化グラフェンからの高結晶性グラフェン生成

    小幡 誠司

    炭素   275   171 - 181   2016年

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  • Growth of N-doped graphene from nitrogen containing aromatic compounds: the effect of precursors on the doped site

    Tokio Katoh, Gaku Imamura, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    RSC ADVANCES   6 ( 16 )   13392 - 13398   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    Doping of nitrogen into the graphene lattice tunes and tailors its electronic properties. To elucidate the doping mechanism and develop a method of controlling the doped structure, nitrogen doped graphene was synthesized from four kinds of nitrogen-containing aromatic compounds: quinoline, pyridine, pyrrole, and pyrimidine on Pt(111) at a variety of temperatures. The doped site and amount of nitrogen in the synthesized graphene depended considerably on the source molecule. Especially, nitrogen doped graphene with pyridinic-N and pyrrolic-N were predominantly obtained from quinoline and pyrrole sources. Comparison between the graphenes from different molecules indicated that structure and thermal stability of the source molecules together with their structural affinity to the honeycomb lattice determined the doping amount and the doped site.

    DOI: 10.1039/c5ra22664c

    Web of Science

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  • Graphene Oxide: A Fertile Nanosheet for Various Applications

    Obata, Seiji, Saiki, Koichiro, Taniguchi, Takaaki, Ihara, Toshihiro, Kitamura, Yusuke, Matsumoto, Yasumichi

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   84 ( 12 )   121012   2015年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PHYSICAL SOC JAPAN  

    Graphene oxide (GO) is chemically exfoliated graphene with various oxygen functional groups bound to its sp(2) basal plane. GO is not only a precursor for graphene in large-scale production but provides a fertile platform for applications from electronics to biology owing to its outstanding characteristics. In this review, we introduce the preparation and reduction methods and discuss recent application examples on electrochemistry and biological sensors.

    DOI: 10.7566/JPSJ.84.121012

    Web of Science

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  • プラズマを用いた表面処理によるグラフェンの仕事関数制御

    赤田 圭史, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2015.2   3485 - 3485   2015年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2015.2.0_3485

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  • CH4プラズマ処理による酸化グラフェンからのグラフェン生成

    小幡 誠司, 佐藤 稔, 赤田 圭史, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2015.2   3358 - 3358   2015年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2015.2.0_3358

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  • C8-BTBT/PMMA二層膜の熱アニールによる高移動度OFETの作製と評価

    小槻 賢志, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2015.2   2385 - 2385   2015年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2015.2.0_2385

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  • モアレ構造を利用したGraphene/Pt(111)上での鉄フタロシアニン成長

    小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2015.1   1474 - 1474   2015年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2015.1.0_1474

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  • 酸化グラフェンのプラズマ還元による絶縁基板上へのグラフェン直接成長

    佐藤 稔, 赤田 圭史, 寺澤 知潮, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2015.1   3679 - 3679   2015年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2015.1.0_3679

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  • The influence of source molecule structure on the low temperature growth of nitrogen-doped graphene

    Tokio Katoh, Gaku Imamura, Seiji Obata, M. Bhanuchandra, Graeme Copley, Hideki Yorimitsu, Koichiro Saiki

    PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS   17 ( 21 )   14115 - 14121   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    Doping of heteroatoms such as nitrogen into the lattice structure of graphene can tune and tailor the overall electronic properties. N-doped graphene, depending on the nitrogen bonding mode and/or bonding configuration, displays subtly altered properties in comparison to pristine graphene. However, there remains a disappointing shortage of reliable methods for introducing dopants in a controlled and reproducible manner, preventing a thorough understanding of the relationship between structure and properties. In this study we aimed to prepare graphenes with nitrogen atoms doped at a graphitic (quaternary) site by depositing a source molecule containing a graphitic nitrogen atom: 4,4,8,8,12,12-hexamethyl-8,12-dihydro-4H-benzo[9,1]quinolizino[3,4,5,6,7-defg]acridine or 4H-benzo[9,1] quinolizino[3,4,5,6,7-defg] acridine-4,8,12-trione, on a heated Pt(111) substrate. At 400 degrees C, graphene with nitrogen atoms exclusively doped at a graphitic site was synthesized from the former molecule, while not from the latter molecule at any temperature. The present result indicates that the rational design of a source molecule is quite important for controlling the nitrogen doped site in the graphene lattice.

    DOI: 10.1039/c5cp02032h

    Web of Science

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  • 酸化グラフェン塗布膜の還元過程解明と高移動度化

    斉木 幸一朗, 小幡 誠司

    表面科学学術講演会要旨集   35   78 - 78   2015年

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    出版者・発行元:公益社団法人 日本表面科学会  

    グラファイトを酸化して得られる酸化グラフェン(GO)は,安価に大量合成可能なナノシート材として,透明導電膜など電極,電気化学あるいは光触媒,生化学センサ,など広範囲な応用を目指した研究が進んでいる.GOは本来絶縁体であるが,還元の度合いにより伝導度の調整が可能であり,充分な還元ができればグラフェンの大量合成の途も拓かれる.本講演ではGOの還元機構と,プラズマを用いた高度還元法について紹介する.

    DOI: 10.14886/sssj2008.35.0_78

    CiNii Article

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  • Electric-Field-Assisted Position and Orientation Control of Organic Single Crystals

    Kenji Kotsuki, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    LANGMUIR   30 ( 47 )   14286 - 14291   2014年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    We have investigated the motion of growing pentacene single crystals in solution under various electric fields. The pentacene single crystals in 1,2,4-trichlorobenzene responded to the electric field as if they were positively charged. By optimizing the strength and frequency of an alternating electric field, the pentacene crystals automatically bridged the electrodes on SiO2. The pentacene crystal with a large aspect ratio tended to direct the [1 10] orientation parallel to the conduction direction, which will be suitable from a viewpoint of anisotropy in mobility. The present result shows a possibility of controlling the position and orientation of organic single crystals by the use of an electric field, which leads to high throughput and low cost industrial manufacturing of the single crystal array from solution.

    DOI: 10.1021/la503286y

    Web of Science

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  • 窒素ドープグラフェンにおける酸素吸着活性

    赤田 圭史, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2014.2   3647 - 3647   2014年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2014.2.0_3647

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  • The importance of spinning speed in fabrication of spin-coated organic thin film transistors: Film morphology and field effect mobility

    Kenji Kotsuki, Hiroshige Tanaka, Seiji Obata, Sven Stauss, Kazuo Terashima, Koichiro Saiki

    APPLIED PHYSICS LETTERS   104 ( 23 )   233306   2014年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    We have investigated the film morphology and the field effect mobility of 2,7-dioctyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (C8-BTBT) thin films which were formed by spin coating on the SiO2 substrate with solution-processed graphene electrodes. The domain size and the density of aggregates in the C8-BTBT film showed the same dependence on the spinning speed. These competitive two factors (domain size and density of aggregates) give an optimum spinning speed, at which the field effect mobility of C8-BTBT transistor showed a maximum (2.6 cm(2)/V s). This result indicates the importance of spinning speed in the fabrication of solution processed organic thin film transistors by spin coating. (C) 2014 AIP Publishing LLC.

    DOI: 10.1063/1.4883216

    Web of Science

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  • RFプラズマによるHOPGへの選択的窒素ドーピングと仕事関数の制御

    赤田 圭史, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2014.1   3733 - 3733   2014年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2014.1.0_3733

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  • Reduction of Graphene Oxide in Solution by Radical Treatment

    Hiroshige Tanaka, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    CHEMISTRY LETTERS   43 ( 3 )   328 - 330   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CHEMICAL SOC JAPAN  

    Reduction of graphene oxide is a promising way for scalable production of graphene. The graphene reduced chemically from graphene oxide, however, retains many defects which were formed in the oxidation process, and thus its crystallinity is rather poor. Here, we report an effective reduction method of graphene oxide by radical treatment in solution. Graphene oxide was reduced more effectively by CH3I or BrC2H4Br than by hydrazine, which is a chemical reagent used for conventional reduction of graphene oxide. This radical reduction would facilitate large-scale production of graphene for various applications.

    DOI: 10.1246/cl.130918

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  • Control of work function of graphene by plasma assisted nitrogen doping

    Keishi Akada, Tomo-o Terasawa, Gaku Imamura, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    APPLIED PHYSICS LETTERS   104 ( 13 )   131602   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    Nitrogen doping is expected to provide several intriguing properties to graphene. Nitrogen plasma treatment to defect-free and defective highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) samples causes doping of nitrogen atom into the graphene layer. Nitrogen atoms are initially doped at a graphitic site (inside the graphene) for the defect-free HOPG, while doping to a pyridinic or a pyrrolic site (edge of the graphene) is dominant for the defective HOPG. The work function of graphene correlates strongly with the site and amount of doped nitrogen. Nitrogen atoms doped at a graphitic site lower the work function, while nitrogen atoms at a pyridinic or a pyrrolic site increase the work function. Control of plasma treatment time and the amount of initial defect could change the work function of graphite from 4.3 eV to 5.4 eV, which would open a way to tailor the nature of graphene for various industrial applications. (C) 2014 AIP Publishing LLC.

    DOI: 10.1063/1.4870424

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  • 酸化グラフェンのプラズマ還元による絶縁基板上へのグラフェン直接成長

    佐藤 稔, 赤田 圭史, 寺澤 知潮, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    表面科学学術講演会要旨集   34   150 - 150   2014年

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    出版者・発行元:公益社団法人 日本表面科学会  

    CVD成長したグラフェンは、物性評価,応用などのために金属基板上からSiO2/Si基板上への転写が必要である。本研究では、SiO2/Si基板上に塗布した酸化グラフェン(GO)にCH4/H2の混合ガスプラズマを照射することで、絶縁基板上へのグラフェンの直接成長を試みた。GOへの20分間プラズマ照射により、通常のGOの還元では見られない鋭いラマン2Dピークが出現した。講演ではプラズマ照射条件がグラフェン成長に与える影響の詳細について発表する。

    DOI: 10.14886/sssj2008.34.0_150

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  • Reduction of graphene oxide at the interface between a Ni layer and a SiO2 substrate

    Hiroshige Tanaka, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    Carbon   59   472 - 478   2013年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Reduction of graphene oxide (GO) was carried out on SiO2 using a thin Ni overlayer as a catalyst. A Ni/GO/SiO2 structure was heated at 800 C in high vacuum for 6 min. After removing the Ni overlayer, formation of graphene was confirmed by Raman spectroscopy. For the Ni overlayer thinner than 40 nm, GO was reduced to graphene on-site. For the thicker Ni overlayer, however, GO was completely decomposed and graphene was formed in a segregation and/or precipitation process. The use of GO with a thin Ni overlayer enabled on-site and transfer-free fabrication of graphene without use of such flammable gases as methane and hydrogen. © 2013 Elsevier Ltd.

    DOI: 10.1016/j.carbon.2013.03.041

    Scopus

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  • Electrical and spectroscopic investigations on the reduction mechanism of graphene oxide

    Seiji Obata, Hiroshige Tanaka, Koichiro Saiki

    CARBON   55   126 - 132   2013年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    Ultra-large graphene oxide sheets of monolayer thickness were obtained by removing ultrasonication during the conventional oxidation process of graphite. In situ electrical conductivity measurement during the reduction by hydrazine monohydrate vapor and thermal annealing revealed the existence of an onset temperature at which electrical conduction started to occur. Corresponding X-ray photoelectron spectra indicated that an approximately 65% restoration of the sp(2) network led to the occurrence of electrical conduction. Reduction by ring-opening of epoxide group by hydrazine treatment seemed to restore the sp(2) network, while thermal annealing left a considerable number of defects in the graphene sheet through the formation of volatile gases. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.carbon.2012.12.018

    Web of Science

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  • Conductive Atomic Force Microscopy of Chemically Synthesized Graphene Oxide and Interlayer Conduction

    Yoshio Kanamori, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    CHEMISTRY LETTERS   40 ( 3 )   255 - 257   2011年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CHEMICAL SOC JAPAN  

    Graphene oxide, a chemically modified graphene, has been attracting wide attention because of promising adaptability to a wide variety of applications. However, the properties of graphene oxide itself are not known well. Using a conductive cantilever, we observed a current image of graphene oxide nanosheets of various thicknesses. Current-voltage characteristics were found to reflect the local conductivity normal to the nanosheets. Under high electric fields, the conduction was well described in terms of Poole-Frenkel emission mechanism. The fitting of I-V curves to the Poole-Frenkel model provides information on dielectric properties, and the relative permittivity of graphene oxide was found to be 4.8 +/- 0.8.

    DOI: 10.1246/cl.2011.255

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  • Reduction of a Single Layer Graphene Oxide Film on Pt(111)

    Seiji Obata, Hiroshige Tanaka, Koichiro Saiki

    APPLIED PHYSICS EXPRESS   4 ( 2 )   25102   2011年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JAPAN SOC APPLIED PHYSICS  

    Graphene oxide (GO) is a very attractive material from which graphene of mass quantity could be fabricated. To restore the outstanding properties of graphene, however, complete reduction of GO is necessary, which no one has ever achieved before. We examined annealing of GO which was placed on Si(100) and Pt(111) and observed the surface atomic structure by scanning tunneling microscopy. A honeycomb lattice with long range order appeared for GO on Pt(111), but not for GO on Si(100). Reduction of GO together with restoration of the graphene lattice might be realized by the catalytic property of Pt, which opens a new way to synthesize graphene. (C) 2011 The Japan Society of Applied Physics

    DOI: 10.1143/APEX.4.025102

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  • Structure and properties of chemically prepared nanographene islands characterized by scanning tunneling microscopy

    Mayu Yamamoto, Seiji Obata, Koichiro Saiki

    SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS   42 ( 10-11 )   1637 - 1641   2010年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD  

    Single-layer graphene islands with a typical diameter of several nanometers were grown on a Pt (111) substrate. Scanning tunneling microscopy (STM) analysis showed most of islands are hexagonally shaped and the zigzag-type edge predominates over the armchair-type edge. The apparent height at the atoms on the zigzag edge is enhanced with respect to the inside atoms for a small sample bias voltage, while such an enhancement was not observed at the atoms on the armchair edge. This result provides an experimental evidence of spatially (at the zigzag edge) and energetically (at the Fermi level) localized edge state in the nanographene islands, which were prepared chemically on Pt (111). Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

    DOI: 10.1002/sia.3583

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MISC

  • 新規原料分子を用いたグラフェン及び窒素ドープグラフェンの成長

    加藤時穂, 今村岳, 小幡誠司, BHANUCHANDRA Malli, 依光英樹, 斉木幸一朗

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   75th   ROMBUNNO.19P-B3-14   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • 26pJB-4 グラフェンおよび窒素ドープグラフェンの分子吸着特性(表面界面構造,領域9(表面・界面,結晶成長))

    小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   68 ( 2 )   799 - 799   2013年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 19aEC-10 窒素ドープグラフェンの様々なドープ位置での酸素吸着特性(19aEC 領域7,領域9合同 グラフェン(分光・構造),領域7(分子性固体・有機導体))

    小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   67 ( 2 )   770 - 770   2012年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 24aTE-6 アンモニア雰囲気下で成長した窒素ドープグラフェンの構造解析 その2(24aTE グラフェン・層間化合物,領域7(分子性固体・有機導体))

    小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   66 ( 2 )   890 - 890   2011年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 28pTA-3 アンモニア雰囲気下で成長した窒素ドープグラフェンの構造解析(28pTA 領域7,領域9合同 グラフェン(修飾/キャリア・ドープ),領域7(分子性固体・有機導体))

    小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   66 ( 1 )   894 - 894   2011年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 25pWS-10 ナノグラフェンおよび窒素ドープグラフェン上への酸素吸着(25pWS 領域9,領域7合同 グラフェン,領域9(表面・界面,結晶成長))

    小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   65 ( 2 )   877 - 877   2010年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 21pGP-6 Pt(111)上のPyridine重合で成長したグラフェンの構造解析(21pGP グラフェン(成長と評価),領域7(分子性固体・有機導体))

    小幡 誠司, 今村 岳, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   65 ( 1 )   879 - 879   2010年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 27aYE-3 酸化グラフェン超薄膜の還元と電気伝導特性II(グラフェン電子物性(伝導特性),領域7,分子性固体・有機導体)

    小幡 誠司, 佐藤 裕樹, 田中 浩成, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   64 ( 2 )   772 - 772   2009年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 27aYE-2 酸化グラフェンナノシートの面間電導特性(グラフェン電子物性(伝導特性),領域7,分子性固体・有機導体)

    金森 由男, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   64 ( 2 )   772 - 772   2009年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 27aYH-8 酸化グラフェン超薄膜の還元と電気伝導特性(27aYH グラフェン・グラファイト関連,領域7(分子性固体・有機導体))

    小幡 誠司, 佐藤 裕樹, 白石 淳子, 服部 功三, 吉田 雅史, 上野 啓司, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   64 ( 1 )   812 - 812   2009年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • 21aTA-7 Pt(111)面上に成長したナノグラフェンのエッジ状態(21aTA 領域9,領域7合同 グラフェン・グラファイトの形成と評価II,領域9(表面・界面,結晶成長))

    山本 麻由, 小幡 誠司, 斉木 幸一朗

    日本物理学会講演概要集   63 ( 2 )   807 - 807   2008年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 端構造を制御したナノグラフェンの成長と局所構造解析

    研究課題/領域番号:18K04881  2018年04月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    小幡 誠司

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    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    今年度は、昨年度に引き続き、酸化グラフェン(GO)の液中プラズマでの還元、六方晶窒化ホウ素(h-BN)の薄膜化を行った。液中プラズマを用いて大量のGOの修復・還元を同時に行うことを目指し実験を進めていた。これまではタングステン電極を用いてプラズマ発生を行っていた。しかし、還元・修復がガスプラズマ時と比較して十分とは言えず、さらなる改善が必要であった。そこで、今年度はグラフェンの化学気相成長法(CVD)の場合に、非常に有効な触媒基板として知られているプラチナを用いて還元・修復をアシストすることを考え、実験を行った。電極にプラチナ細線を用いてプラズマ処理を行うことで、プラチナの触媒性の発現を狙った。修復のための炭素源としてメタノールを使用し、安全性のため水との混合溶媒を用いた。プラチナ細線を用いてもプラズマの発生には成功した。一方で、タングステン電極と比較すると短時間(一分以内)で電極が溶出してしまい、長時間の処理は困難であった。一方でプラズマ処理により、電極が溶媒中に溶け出していると考えられ、触媒効果は期待された。プラズマが発生しなくなるまで処理したGOをシリコン基板で回収し、Raman 分光による評価を行った。すると、還元・修復の初期段階にみられる2D bandの出現、D/G比の増大が確認され、本手法が有効であることが示された。しかし、ガスプラズマと比較すると不十分であり、更なる条件検討が必要である。一方で、h-BNの薄膜化に関しては、ボールミリングを用いた薄膜作製を試みた。回転数などの条件を変更しながら、h-BN粉末をボールミル処理することで、薄膜化の条件を検討した。X線回折、原子間力顕微鏡、電子顕微鏡を用いて薄膜化を確認し、大量のh-BN薄膜を得ることに成功した。

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  • 酸化グラフェンを利用した種々の積層構造を持つ二層グラフェンの作製と局所構造解析

    研究課題/領域番号:15K17439  2015年04月 - 2018年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    小幡 誠司

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    本研究では、様々な積層構造をもつ2層グラフェンの絶縁基板上での作製、GOから作製したグラフェンの結晶性の向上、新規還元手法の開発に取り組んだ。GOの高次還元法を複数回用いることでSiO2上での2層グラフェンの大量生成に成功した。Raman分光の評価から、この2層グラフェンは多様な積層構造をもつことも明らかにした。これはGOとグラフェンの弱い相互作用によるものだと考えている。さらに、メタンと水素ガスの流量比を調整することやタングステンフィラメントの利用によって、グラフェンの高結晶化と作製温度の低温化、修復過程の解明に成功した。

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  • 黒体輻射を利用したCVD成長その場観察法の開発

    研究課題/領域番号:15K13346  2015年04月 - 2017年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的萌芽研究

    斉木 幸一朗, 小幡 誠司

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    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    CVD条件下でのグラフェン成長をリアルタイムで観察する,われわれが開発した熱放射顕微鏡(Rad-OM)を用いて,グラフェンの核形成位置と沿面成長の様子を研究した.基板の処理段階から成長までの全過程を連続観察することによって,Rad-OM像で観察される輝点が核形成点となることを見出した.この輝点は基板に残留した炭素不純物であり,アルゴンイオンの照射により効果的に除去でき,条件の最適化によって非照射の時の核密度600/mm2 を1/mm2以下まで減少することができた.本研究によりグラフェン成長で重要な核形成過程の解明と,大面積単結晶グラフェン成長の指針を得ることができた.

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  • モアレ構造を雛形とした分子ネットワークの作製

    研究課題/領域番号:25790001  2013年04月 - 2016年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    小幡 誠司

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    本研究ではグラフェンのモアレ構造を利用した、分子ネットワークの生成を試みた。鉄フタロシアニンの成長ではモアレパターンおよびドメイン境界など表面構造に影響を受けることを見出した。また、グラエフェンとPtの相互作用により、燃料電池への応用が期待される新規含窒素有機化合物をグラフェンと化学的に結合した状態で安定化させることに成功した。この材料は600℃程度でも分解せず、安定しているため応用面からも期待できる。モアレ構造のない、HOPGではこのような結合は生成せず、Pt上のグラフェンのモアレ構造が影響していることが示唆される。

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