単層グラフェンのプロトン透過能と電気化学的手法を利用したグラフェン-金属界面への水素ナノバブル形成

摘要

グラフェン－グラフェン界面およびグラフェン－基板界面は、様々な気体・液体をナノレベルで閉じ込めることでナノ反応場や物理化学現象を評価するナノ評価場として利用されている。我々はこれまでに、化学気相蒸着(CVD)法を用いてAu(111)単結晶表面上に単層グラフェンを作製(単層グラフェン/Au(111)電極)する技術を確立、単層グラフェンのプロトン透過能評価を報告してきた。その結果、グラフェンを透過したプロトンがAu 表面で電気化学的に水素に還元、グラフェンの水素分子の不透過能によって、単層グラフェン－Au(111)電極界面に水素ナノバブル構造が形成するのを走査型トンネル顕微鏡(STM)により見出している。本研究では、グラフェンのプロトン透過能のさらなる検証を行うと共に、新しい水素貯蔵材料の創製を目指し、グラフェン－Au(111) 界面に形成する水素ナノバブルの生成機構の詳細について評価した。