概要:本プロジェクトでは、各種異種物質ならびに外部電界と広義複合構造を形成したナノスケール炭素物質に着目し、複合構造形成下における電子物性の変調の可能性を密度汎関数理論に基づく第一原理計算の手法と有効遮蔽媒質法を組み合わせることにより明らかにした。本年度は、h-BN中に埋め込まれたグラフェン断片(量子ドット)間のスピン相互作用の解明を行い、その値が10meV程度であることを明らかにした。グラフェン端のエネルギー論と電子状態の解明を行い、グラフェン端がアームチェアと呼ばれる端形状をエネルギー的に好むことを明らかにし、エネルギーの具安定化の起源がedge状態と呼ばれる非結合状態に起因することを明らかにした。同時に、h-BNリボンのエネルギー論と電子状態の解明を行い、グラフェンとはことなり、端の形成エネルギーはほぼ一定であることを示した。他方、一般の端形状においては、h-BNリボンは両端において極性を有し、その極性が端の終端やリボン二引火する張力により制御が可能であることを示した。最後に、電界効果トランジスタ構造を形成したグラフェン複合系に対する電子状態計算から、グラフェンへの電界効果電荷蓄積において、欠陥や吸着不純物の影響が大きいことを明らかにした。