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• グラフェン层间におけるアルカリ金属の２层构造を発见
• グラフェン层间のアルカリ金属は、グラファイト表面の层间に特有の拡张性により最密充填される
• 电気自动车や通信机器に向けた２层?少数层グラフェン电极による大容量二次电池の开発に期待

　国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）ナノ材料研究部門 電子顕微鏡グループ 林 永昌 主任研究員、大阪大学 末永 和知 教授、東京工芸大学 松本 里香 教授、九州大学 吾郷 浩樹 教授、台湾国立清華大学 Chiu Po-Wen（邱博文）特別教授らは、炭素原子が1個の厚さで六角形の格子状に並んだグラフェンの層間に高密度でアルカリ金属を挿入する技術を開発し、原子の配置構造を直接観察することに成功しました。
　二次电池の性能は、电気自动车の走行距离やスマートフォンの使用时间などに影响を与える主要な指标の一つです。二次电池が、より大きな电気容量を蓄积できるようになれば、これらの电子デバイスの性能を向上させることができます。电池の电极材料である黒铅（グラファイト）は、グラフェンが层状に重なり、层间に配置されたアルカリ金属が电子を受け渡すことで、充电?放电を行います。もし、グラフェン层间に高密度でアルカリ金属を充填（じゅうてん）できれば、电気容量が向上するでしょう。
　过去百年にわたり、齿线や电子回折の测定を通じて、グラフェン层间には単层のアルカリ金属しか充填できないと広く认识されており、各层が完全に充填された状态が理论的な充电极限と考えられてきました。しかし、层间アルカリ金属の原子配置を直接観察し、グラフェン层がアルカリ金属原子を単层でしか収容できないのか、それとも他の技术によって、より高密度または复数层のアルカリ金属を収容できるのかを検証する研究报告はありませんでした。
　私たちは、グラフェンの间にアルカリ金属を高密度に挿入する技术を开発しました。高性能电子顕微镜により、层间のアルカリ金属原子の配置构造を直接観察することにも成功しました。电极として広く用いられてきたグラファイトには、１层构造のみが形成されますが、グラフェン层间のアルカリ金属は、グラファイト表面のグラフェン层间に特有な层间隔の柔软な拡张性により、およそ２倍のアルカリ金属を挿入できる２层构造で最密充填されることを発见しました。アルカリ金属を２层に挿入したグラフェンを积层できれば、それを电极材料にしてアルカリイオン二次电池の大容量化が期待されます。
　なお、この技術の詳細は、2024年1月24日（イギリス時間）に「Nature Communications」に掲載されました。

グラフェン
炭素原子が六角形の格子で配置された平板状の物质で、优れた电気伝导性を示します。この発见により2010年ノーベル物理学赏をアンドレ?ガイム博士とコンスタンチン?ノボセロフ博士が受赏しました。
黒铅（グラファイト）
グラフェンシートが层状に重なってできた多层の炭素化合物。二次电池の负极材料として使われます。

• 本研究の详细についてはこちら

掲載誌：Nature Communications
论文タイトル：
著者：Yung-Chang Lin, Rika Matsumoto, Qiunan Liu, Pablo Solís-Fernández, Ming-Deng Siao, Po-Wen Chiu, Hiroki Ago, Kazu Suenaga
顿翱滨：10.1038/蝉41467-023-44602-3