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糖類からのカーボンナノチューブ合成と合成後の内包プロセスに関する研究

Research Project

Project/Area Number 09J01436
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic industrial materials
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

相川 慎也  東京理科大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsカーボンナノチューブ / スクロース / 液相アーク放電法 / 透過型電子顕微鏡 / ドラッグデリバリー
Research Abstract

カーボンナノチューブ(CNT)は,バイオ医療や電子デバイス,ポリマー複合材料や量子細線といった非常に広範な分野での応用が可能であることから,有用な次世代材料の一つとして注目を集めている.これらを実現するためにはCNTの形態(長さや直径)制御が求められる-例えば,細胞レベルの薬剤カプセルとして利用するには短いものが要求される-が,現在のCNT合成技術では短さのコントロールはほとんど行われていない.これまでに,液相アーク放電をベースとして,スクロース溶液中から炭素を供給することで長さ20nm程度の短いCNTを合成してきた.しかしながら,生成量が少ないことや生成物中に不純物が混入してしまうことなどの課題があった.
前年度の結果から,液中の放電環境にマイクロバブルを導入することで,金属微粒子が内包したCNTの合成量が大幅に上昇することが分かった.本年度は,さらなる生成効率の改善を目指し,導入ガス種と内包効率との関係を検討した.また,金属内包CNTの一段合成を目指し,パルスアーク放電法による合成およびパルス条件の最適化をおこなった.パルス放電に着目したのは,不純物の減少が期待できるためである.
結果として,HeやArなどの不活性ガスのマイクロバブル環境下では,金属内包CNTの合成量が,酸素マイクロバブル環境下と比較して2倍以上になることが分かった.活性ガス環境下では,分解した炭素前駆体が酸化反応してしまい,CNT形成に十分な炭素を供給出来なかったと考える.一方,パルスアーク放電法を用いたケースでは,様々なパルス条件で合成したCNT生成物を透過型電子顕微鏡で調査した結果,パルス幅:5ms,Duty比:50%の場合で全合成量の30%に金属微粒子の内包が確認された.これは,パルス条件で決定される放電状態がCNT生成に影響を及ぼしているためだと考えている.しかしながら,X線回折や局所エネルギー分散X線回折の結果は,内包物質が酸化していることを示した.
これらの結果は,本研究課題の達成のみならず,CNTの応用に向けた重要な知見になると考えられる.

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (67 results)

All 2012 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (54 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Deformable Transparent All-Carbon-Nanotube Transistors2012

    • Author(s)
      S.Aikawa, E.Einarsson, T.Thurakitseree, S.Chiashi, E.Nishikawa, S.Maruyama
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 100 Issue: 6 Pages: 63502-63502

    • DOI

      10.1063/1.3683517

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      T.Thurakitseree, E.Einarsson, R.Xiang, P.Zhao, S.Aikawa, S.Chiashi, J.Shiomi, S.Maruyama
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 370-376

    • DOI

      10.1166/jnn.2012.5398

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      T.Thurakitseree, C.Kramberger, P.Zhao, S.Aikawa, S.Harish, S.Chiashi, E.Einarsson, S.Maruyama
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 50 Issue: 7 Pages: 2635-2640

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2012.02.023

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      S.Harish, K.Ishikawa, E.Einarsson, S.Aikawa, S.Chiashi, J.Shiomi, S.Maruyama
    • Journal Title

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      Volume: 55 Issue: 13-14 Pages: 3885-3890

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.03.001

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      S.Aikawa, T.Kizu, K.Kamei, E.Nishikawa
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      Volume: 9 Pages: 215-218

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2011.215

    • NAID

      130004934142

    • ISSN
      1348-0391
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      S.Aikawa, R.Xiang, E.Einarsson, S.Chiashi, J.Shiomi, E.Nishikawa, S.Maruyama
    • Journal Title

      NANO RESEARCH

      Volume: 4 Issue: 6 Pages: 580-588

    • DOI

      10.1007/s12274-011-0114-0

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      T.Kizu, S.Aikawa, E.Nishikawa
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    • Journal Title

      表面技術 61

      Pages: 384-385

    • NAID

      10026349088

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      表面技術 60

      Pages: 352-354

    • NAID

      10025395307

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      T.Thurakitseree, C.Kramborger, P.Zhao, S.Aikawa, S.Harish, S.Chiashi, E.Einarsson, S.Haruyama
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      Kirchberg, Austria
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      第42回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
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      東京大学,東京
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      第42回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
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      東京大学,東京
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      S.Harish, K.Ishikawa, E.Einarsson, S.Aikawa, M.Watanabe, S.Chiashi, J.Shiomi, S.Maruyama
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      S.Harish, K.Ishikawa, E.Einarsson, T.Inoue, S.Aikawa, P.Zhao, S.Chiashi, J.Shiomi, S.Maruyama
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      7th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena-Science and Engineering-
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      S.Aikawa, E.Einarsson, S。Chiashi, E.Nishikawa, S.Maruyama
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      愛知県産業労働センター,愛知
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      平成23年電気学会基礎・材料・共通部門大会
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      東京工業大学,東京
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      2011-09-21
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      首都大学東京,東京
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      首都大学東京,東京
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      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
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      山形大学,山形
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      2011-08-31
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Horizontally-alignment growth of single-walled carbon nanotubes on quartz substrates2010

    • Author(s)
      S.Chiashi, T.Inoue, T.Thurakitseree, S.Aikawa, R.Xiang, J.Shiomi, S.Maruyama
    • Organizer
      A3 Symposium on Emerging Materials : Nanocarbons and Nanowires for Energy
    • Place of Presentation
      Chonju, Korea
    • Year and Date
      2010-11-09
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] One-Step Fabrication of High-Performance All-SWNT Field-Effect Transistors by Patterned Growth Technique2010

    • Author(s)
      S.Aikawa, R.Xiang, E.Einarsson, S.Chiashi, S.Maruyama
    • Organizer
      A3 Symposium on Emerging Materials : Nanocarbons and Nanowires for Energy
    • Place of Presentation
      Chonju, Korea
    • Year and Date
      2010-11-09
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 液中アーク放電法による酸化ナトリウムナノワイヤーの合成2010

    • Author(s)
      新井大祐, 木津たきお, 相川慎也, 西川英一
    • Organizer
      2010年 放電学会 年次大会
    • Place of Presentation
      日大理工学部,東京
    • Year and Date
      2010-11-06
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 水中アーク放電を用いたカーボンナノチューブ合成における放電安定化と生成物の評価2010

    • Author(s)
      竹腰健太郎, 木津たきお, 相川慎也, 西川英一
    • Organizer
      2010年 放電学会 年次大会
    • Place of Presentation
      日大理工学部,東京
    • Year and Date
      2010-11-06
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] スクロース溶液中でのアーク放電における生成物の濃度依存2010

    • Author(s)
      亀井慶一, 相川慎也, 木津たきお, 西川英一
    • Organizer
      2010年 放電学会 年次大会
    • Place of Presentation
      日大理工学部,東京
    • Year and Date
      2010-11-06
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 液相アーク放電によるキシレンからのカーボンナノチューブ合成と生成物の突入電流依存性2010

    • Author(s)
      木津たきお, 竹腰健太郎, 相川慎也, 西川英一
    • Organizer
      2010年 放電学会 年次大会
    • Place of Presentation
      日大理工学部,東京
    • Year and Date
      2010-11-06
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization of field-effect transistors using high-quality as-grown SWNTs from alcohol CVD2010

    • Author(s)
      S.Aikawa, R.Xiang, E.Einarsson, S.Chiashi, J.Shiomi, E.Nishikawa, S.Maruyama
    • Organizer
      AsiaNANO 2010 : Asian Conference on Nanoscience & Nanotechnology
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2010-11-02
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Diameter controlled CVD synthesis of single-walled carbon nanotubes2010

    • Author(s)
      T.Thurakitseree, E.Einarsson, R.Xiang, S.Aikawa, S.Chiashi, J.Shiomi, S.Maruyama
    • Organizer
      AsiaNANO 2010 : Asian Conference on Nanoscience & Nanotechnology
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2010-11-01
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 収束電子線照射で生成されたニッケルナノ粒子によるアモルファスカーボン薄膜のグラファイト化2010

    • Author(s)
      相川慎也, 木津たきお, 西川英一
    • Organizer
      2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学, 神奈川
    • Year and Date
      2010-03-19
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 単層カーボンナノチューブのパターン成長法を用いた薄膜トランジスタの作製と特性評価2010

    • Author(s)
      相川慎也, 項榮, エリックエイナルソン, 千足昇平, 塩見淳一郎, 西川英一, 丸山茂夫
    • Organizer
      2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学, 神奈川
    • Year and Date
      2010-03-19
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 液相アーク放電によるキシレンからのカーボンナノチューブ合成においてアークプラズマの特性が合成物へ与える影響2010

    • Author(s)
      木津たきお, 相川慎也, 西川英一
    • Organizer
      2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学, 神奈川
    • Year and Date
      2010-03-18
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 単層カーボンナノチューブのパターン成長法による薄膜トランジスタの作製2010

    • Author(s)
      相川慎也, 項榮, エリックエイナルソン, 千足昇平, 塩見淳一郎, 西川英一, 丸山茂夫
    • Organizer
      第38回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名城大学, 愛知
    • Year and Date
      2010-03-02
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Carbon Nanotubes Synthesis in Water by Arc Discharge Using Metal Electrodes2009

    • Author(s)
      T.Kizu, S.Aikawa, E.Nishikawa
    • Organizer
      ALC'09 : 7th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices'09
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2009-12-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Graphitization of an Amorphous Carbon Film under Electron Beam Irradiation Catalysed by Metal Particles2009

    • Author(s)
      S.Aikawa, T.Kizu, E.Nishikawa
    • Organizer
      ALC'09 : 7th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices'09
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2009-12-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] スクロース溶液の濃度を変化させた場合における液中アーク放電の特性とその生成物2009

    • Author(s)
      品田俊行, 相川慎也, 木津たきお, 岡部雅一, 山口恒, 世古繁喜, 西川英一
    • Organizer
      2009年 放電学会 年次大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学, 東京
    • Year and Date
      2009-11-14
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 水中アーク放電法をベースとした金属電極間放電によるスクロース溶液からの多層カーボンナノチューブの合成2009

    • Author(s)
      相川慎也, 木津たきお, 品田俊行, 岡部雅一, 山口恒, 世古繁喜, 西川英一
    • Organizer
      2009年 放電学会 年次大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学, 東京
    • Year and Date
      2009-11-14
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 液相アーク放電によるキシレンからのカーボンナノチューブ合成において電極材料が合成物へ与える影響2009

    • Author(s)
      木津たきお, 相川慎也, 西川英一
    • Organizer
      2009年 放電学会 年次大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学, 東京
    • Year and Date
      2009-11-14
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Patterned Growth of SWNTs for Facile Fabrication of Field Effect Transistor Device2009

    • Author(s)
      S.Aikawa, R.Xiang, E.Einarsson, J.Shiomi, E.Nishikawa, S.Maruyama
    • Organizer
      The 6th Korea-Japan Symposium on Carbon Nanotube
    • Place of Presentation
      Ginowan, Okinawa
    • Year and Date
      2009-10-27
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Optimization of catalyst deposition by spin-coating for synthesis of vertically-aligned single-walled carbon nanotube arrays2009

    • Author(s)
      T.Thurakitseree, E.Einarsson, R.Xiang, S.Aikawa, P.Zhao, J.Shiomi, S.Maruyama
    • Organizer
      第1回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀, 東京
    • Year and Date
      2009-10-15
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] As-grownの単層カーボンナノチューブを用いた容易な電界効果トランジスタの作製とその特性評価2009

    • Author(s)
      相川慎也, 項榮, エリックエイナルソン, 塩見淳一郎, 西川英一, 丸山茂夫
    • Organizer
      第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場, 茨城
    • Year and Date
      2009-09-03
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] High Precision Site-selective Growth of SWNTs and its Applications2009

    • Author(s)
      R.Xiang, S.Aikawa, E.Einarsson, J.Shiomi, S.Maruyama
    • Organizer
      第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場, 茨城
    • Year and Date
      2009-09-03
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 液相アーク放電によるキシレンからのカーボンナノチューブの合成2009

    • Author(s)
      木津たきお, 相川慎也, 西川英一
    • Organizer
      第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場, 茨城
    • Year and Date
      2009-09-02
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Precisely Localized As-grown Single-Walled Carbon Nanotubes for Facile Fabrication of a Field Effect Transistor Device2009

    • Author(s)
      S.Aikawa, R.Xiang, E.Einarsson, J.Shiomi, E.Nishikawa, S.Maruyama
    • Organizer
      NT09 : 10th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2009-06-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/nishilab/members/aikawa/index.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/nishilab/members/aikawa/index.html

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/nishilab/members/aikawa/index.html

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] カーボンナノ粒子及びカーボンナノチューブ製造方法2009

    • Inventor(s)
      西川英一, 相川慎也, 木津たきお, 喜岡俊英
    • Industrial Property Rights Holder
      西川英一, 相川慎也, 木津たきお, 喜岡俊英
    • Patent Publication Number
      2009-215147
    • Acquisition Date
      2009-09-24
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

URL: 

Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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