2차원 물질(2023년 3월 조사)(일본어판)

~1원자층 그래핀의 물리량을 측정할 수 있게 된 이후,

　2차원 물질은 새로운 원자층 과학의 지평을 여는 선구자~

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1. 2차원 물질이란

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2. 대표적인 2차원 물질

2-1. 그래핀

2-2. 전이금속 디칼코게나이드(TMDC)

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3. 2차원 물질 응용 프로그램

3-1. 전자 디바이스

3-2. 광 디바이스

3-3. 촉매

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4. 2차원 물질에 관한 시장규모

그림·표 1.2차원 물질의 일본 및 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2020-2040년 예측)

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5. 2차원 물질과 관련된 기업·연구기관 대응 동향

5-1. 학교법인 아오야마가쿠인대학

(1) 2차원 TI에서 1차원 헬리컬 에지 스핀류

그림1. 2차원 TI에서 1차원 헬리컬 에지 스핀류와 면직 록 스핀 위상

(2) 레이저 묘화에 의한 원자층 반도체 MoS2에 대한 2차원 토폴로지 절연체 상의 제작

그림2. 레이저 묘화에 의한 원자층 반도체 MoS2에 대한 2차원 토폴로지 절연체 상의 제작

(3) 실온 헬리컬 에지 스핀류 확인

그림3. 실온 헬리컬 에지 스핀류 확인

(4) 원자층 TI-MoS2 소자와 전압구동 MRAM

그림4. 원자층 TI-MoS2 소자와 전압구동 MRAM

5-2. 국립대학법인 도쿄공업대학

그림5. 공간 반전 대칭성이 무너진 결정 구조

그림6. 스핀펌프에 의한 확산적 스핀류(좌)와 정류효과에 의한 스핀류(우)

5-3. 학교법인 도쿄이과대학

(1) 배위 나노시트란

(2) 배위 나노시트 사례: 금속 착체 나노시트

그림7. 배위 나노시트 사례: Nickel dithiolenes(NiDT) 나노시트 모식도

그림8. 액체-액체 계면 착형성법 모식도

그림9. 기체-액체 계면 반응에 의한 단원자층 NiDT 나노시트 합성. (상)나노시트 형성 프로세스 모식도,

(왼쪽 아래)나노시트의 원자간력 전자현미경(AFM) 상, (오른쪽 아래)나노시트의 막 두께 측정 결과

(3) 배위 나노시트 애플리케이션은 더욱 확대

그림10. 헤테로 적층 시트 Fe/Co TPY 제작 프로세스(상)와 결과(하)

그림11. CuDI(상) 및 NiDI(하) 전지 특성

5-4. 국립대학법인 도호쿠대학

그림12. Cr2Ge2Te6 박막에서의 Te원자를 중심으로 한 원자간 거리 분포(적색선)

및 XRD 패턴(청색선). 실험(좌) 및 계산·시뮬레이션 결과(우)

그림13. Cr2Ge2Te6 박막의 결정 상태 모식도. 준안정상(좌) 및 안정상(우)

5-5 국립대학법인 도카이국립대학기구 나고야대학

(1) 'IV족 원소에 의한 신규 2차원 물질 개발 유닛'이 지향하는 신규 2차원 물질

그림14. 'IV족 원소에 의한 신규 2차원 물질 개발 유닛'이 지향하는 2차원 물질 결정 모형

(2) 수소 이탈에 의한 실리센, 게르마넨 개발

5-6. 학교법인 호테이대학

(1) 2차원 물질의 기본 성질

그림15. 다양한 2차원 물질의 이종 구조

(2) 2차원 물질과 이종 물질의 표면/계면 상호작용

그림16. 2차원 물질에서의 표면/계면 상호작용

그림17. 2차원 물질과 이종 물질의 상호작용이 새로운 기능 발현으로 이어진다

(3) 2차원 물질 TaS2의 CDW 상전이 층수 의존과 분자 흡착 효과

그림18. TaS2에서의 CDW 상전이 층수 의존성

(4) 정리와 신규 디바이스·촉매·자성체 개발 전망

그림19. 신규 디바이스, 촉매, 자성체 개발 가능성

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6. 2차원 물질의 장래 전망