Revealing mysteries of the Universe with atomically-thin graphene X-ray filters

用原子级厚度的石墨烯 X 射线滤光片揭示宇宙之谜

• 批准号: 22K18274
• 负责人: 三石 郁之
• 金额: $ 15.48万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18274/
• 关键词: グラフェン; 自立膜; 宇宙; X線; 紫外線; 原子状酸素; X 線; 光学素子; 飛翔体; 分析科学

本研究の目的は、【紫外線】【X 線】【超薄膜グラフェン】【機械強度】というキーワードに着目した、汎用フィルターの設計・製作・評価という共通基盤技術の確立・実証までを世界に先駆け完遂し、宇宙・地上機器への搭載を通し、地球・宇宙物理学から医学・生物・化学・分析科学分野等を含めた様々な学術領域における研究課題への取り組みに貢献することである。本年度は、(1) 高感度素子の実現に向けた軽負荷製作工程の確立、(2) 実装に向け最も重要な原理実証の一つでもある紫外線・X 線帯域の透過率の詳細測定の実施、および (3) 宇宙環境耐性評価項目である高速原子状酸素照射実験を実施した。(1) については、特に転写時の負荷を軽減させる方法を見出し、まだポリマー残渣の程度の定量評価ができていないものの、単層で直径 300 um、2 層で直径 500 um を超えるグラフェン自立膜の製作に成功した。(2) については放射光施設内の二つのビームラインを駆使し、評価システムを構築することで、1・5 層グラフェンについて 30-500 eV 帯域の透過率を調べ、期待通りの高い透過率であることを確認した。また、4 ヶ月程度の保管期間を経て 100-500 eV 帯域の試験を実施し、系統誤差の範囲内で有意な劣化がないことも確認し、実装に向け有用な情報を得ることに成功した。(3) については、単層グラフェンに対し 1E15-1E19 atoms/cm2 の照射量を照射し、照射前後にてラマン特性を評価した。結果、1E17 atoms/cm2 までは大きな変化はない一方、1E18 atoms/cm2 以上の照射量についてはラマン特性に大きな変化が生じていた事が確認された。これにより、そのような宇宙環境にさらされる場合、軽金属薄膜の成膜等の耐性向上が必須になることが分かった。

The purpose of this study is [UV] [X-ray] [ultrathin film equipment] [mechanical strength]. In this study, the purpose of this study is to determine the purpose of this study, [UV] [X-ray] [ultra-thin film] [mechanical strength]. The purpose of this study is to make sure that the common basic technology is designed to ensure that the system is completed in the world, and that the machines on the universe are connected to each other. The division of medical and biochemical analysis in the field of geophysics, including the scientific division of medical biochemical analysis, and other topics in the field of science, technology, science, science, science and technology. This year, (1) this year, (1) the high sensitivity element has been established in the engineering project, (2) the most important principle is to determine the transmission rate of the UV X-ray region, and (3) the cosmic environmental tolerance project has been tested for high-speed atomic acid irradiation. The main results are as follows: (1) the quality of the self-supporting membrane was determined by the method of measuring the content of the residue, the diameter of 300 um, the diameter of 500 um and the self-supporting membrane. (2) in the radiation facility, the transmission rate of 30-500 eV is high, and the transmission rate is expected to be high. During the 4-month storage period, 100-500 eV domain storage systems are used, and the system error range is intended to deteriorate the quality of the equipment confirmation, and the equipment is used to ensure the success of the system. (3) the exposure dose of 1E15-1E19 atoms/cm2 and the characteristics of radiation before and after irradiation. The results show that the exposure dose of 1E17 atoms/cm2 is much higher than that of 1E18 atoms/cm2, and the radiation dose is higher than that of the control group. It is necessary to improve the tolerance of the cosmic environment, such as the formation of a metal film, and so on.

项目成果

グラフェン超薄膜を用いた高機能汎用素子の開発

使用超薄石墨烯薄膜开发高性能通用器件

• 发表时间: 2023
• 作者: 三石郁之;柏倉一斗;丹羽由実;小川ともよ;廣田翠;田原譲;北浦良; 河原憲治;吾郷浩樹;野本憲太郎;清水貞行;田川雅人
• 通讯作者: 田川雅人