グラフェン一次元ナノ構造体を高密度・高配向で実現 ーエネルギー・デバイス・機械応用が期待されるグラフェンナノスクロール(GNS)ー

2026-10-21 九州大学

九州大学大学院総合理工学研究院の吾郷浩樹主幹教授らの研究グループは、グラフェンシートを筒状に巻いた一次元ナノ構造体「グラフェンナノスクロール(GNS)」を、高密度かつ一定方向に配列させて作製する技術を開発した。従来は、基板上にGNSを高密度に配列することが難しく、溶液中で作製すると構造同士が絡み合うなどの課題があった。研究チームは、紫外線で接着力を調節できるテープを利用し、グラフェンシートに引っ張りひずみを与えることで、GNSを高密度・高配向で形成することに成功した。さらに、ひずみを加える方向を変えることで、スクロールの巻き方を示すカイラリティも制御できることを実証した。作製したGNSが電気配線やメモリとして機能し、層間に分子を貯蔵できることも確認した。この成果は、ガス貯蔵、エネルギー変換、蓄電池、高電流配線、メモリ、複合材料などに向けた新しいナノ材料の設計と応用に貢献すると期待される。

グラフェン一次元ナノ構造体を高密度・高配向で実現 ーエネルギー・デバイス・機械応用が期待されるグラフェンナノスクロール(GNS)ー
高密度に合成したGNSの顕微鏡写真とGNSのモデル

<関連情報>

UV波長可変粘着テープを用いた、歪み制御による高密度配向グラフェンベースナノスクロールの作製 Strain-engineered fabrication of high-density aligned graphene-based nanoscrolls via UV-tunable adhesive tapes

Maki Nakatani, Akari Sudo, Pablo Solís-Fernández, Haiming Sun, Satoru Fukamachi, Tomoki Maezawa, Tatsuya Ikuta, Takako Matsunaga, Aika Uchida, Masatoshi Mitsuhara, Yung-Chang Lin, Koji Takahashi, Rika Matsumoto, Kazu Suenaga, Takahiro Yamamoto & Hiroki Ago
Nature Communications  Published:21 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-78264-8

Abstract

Graphene nanoscrolls (GNSs), one-dimensional nanostructures formed by rolling up a single sheet of graphene, exhibit electronic and mechanical properties distinct from the original graphene sheet. Although several methods have been proposed to synthesize GNSs, achieving high-density GNSs with controlled scroll chirality and direction remains challenging. Here, we demonstrate the strain-engineered fabrication of large-scale GNSs using an ultraviolet (UV) light-tunable adhesive tape. The UV tape is stretched to apply tensile strain to graphene stacked on it, and releasing the applied strain by detaching the graphene from the tape results in the formation of GNSs. This strain-assisted method gives isolated GNSs of increased density ( ≈ 380 nanoscrolls per mm) and length (90 μm). This method also allows control of the scroll angle, i.e., chiral angle, by controlling the stretch direction of the tape/graphene stack. The nanoscroll structure allows the intercalation of metal chloride molecules, resulting in an increase of the electrical conductivity. Furthermore, heteronanoscrolls of graphene and MoS2 are realized by stretching MoS2/graphene heterostacks, exhibiting clear optical response. Our controlled synthesis of GNSs and heteronanoscrolls provides an opportunity to manipulate nanomaterials through the strain engineering with the functional UV tape.

0403電子応用
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