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カーボンナノチューブを用いたナノサイズ高周波振動子の開発

Research Project

Project/Area Number 11J00552
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

千賀 亮典  大阪大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsナノデバイスカーボンナノチューブ / フラーレン / 透過電子顕微鏡 / 透過電子顕微鏡内マニピュレーション / 分子動力学シミュレーション / ナノ加工 / ナノデバイス / カーボンナノチューブ
Research Abstract

本研究ではこれまでに類を見ない革新的なナノカーボン材料応用として、ギガヘルツ帯で駆動するナノサイズ高周波振動子をとりあげ、これを実現するために必要な要素技術の確立を目指してきた。平成24年度は前年度に引き続き、カーボンナノチューブ(CNT)の加工手法の開発とそこで必要となるナノスケールでの物理現象の解明に力を入れてきた。
まず両端をシールしたCNT内部のナノ空間内に振動子にあたるCNTカプセルを形成し、その運動の詳細観察からCNTカプセルが熱エネルギーを駆動力として室温中でも非常に高速で空間内を往復運動(振動)していることを明らかにした。
またより運動を滑らかにするためにCNTカプセルの外殻として直径の異なるCNTを接合したダンベル型CNTの作製に取り組んだ。前年度までの成果では制御良くダンベル形状を作製することが困難であったが、今年度は多層CNTの内層部分を引き抜いた中空CNTに対し、引張り応力を加えながら通電加熱することで、制御良く作製することに成功した。これは将来的にCNTの物性を決定付ける最も重要なファクターである幾何構造の制御につながる重要な技術である。
さらに前年度の成果として、ダンベル型CNTを作製するプロセスの中で当初の計画では議論していなかった、CNTの円筒扁平間状態遷移という新たな物理現象を見出した。これは学術的に非常に価値の高い発見であり、本年度も引き続き研究を行った結果、この現象が熱エネルギーによる状態遷移であることなどを明らかにした。
以上の成果により当初目的としていたデバイスが十分実現可能であるとの見通しを得ただけでなく、現在幅広く期待されているナノカーボン材料において、一分子レベルの加工技術という基礎を築くとともに、新たな物理特性の発見からそのポテンシャルをさらに拡張するに至った。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Carbon Nanotube Torsional Actuator Based on Transition between Flattened and Tubular States2012

    • Author(s)
      R. Senga, K. Hirahara, Y. Yamaguchi, Y. Nakayama
    • Journal Title

      Journal of Non-Crystalline Solids

      Volume: 358 Issue: 17 Pages: 2541-2544

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.040

    • Related Report
      2012 Annual Research Report 2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanotorsional actuator using transition between flattened and tubular states in carbon nanotubes2012

    • Author(s)
      R.Senga, K.Hirahara, Y.Nakayama
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 100 Issue: 8 Pages: 83110-83113

    • DOI

      10.1063/1.3684275

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] カーボンナノチューブの扁平円筒間状態遷移とその応用2012

    • Author(s)
      千賀亮典, 平原佳織, 山口康隆, 中山喜萬
    • Organizer
      第73回 応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛, 日本(講演奨励賞受賞記念講演)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-09-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Feasibility of high frequency oscillator consisting of carbon nanotubes2012

    • Author(s)
      Ryosuke Senga, Kaori Hirahara, Yoshikazu Nakayama
    • Organizer
      13th International Conference on the Science and Application of Nanotubes 2012 (NT12)
    • Place of Presentation
      Brisbane, Australia
    • Year and Date
      2012-06-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノチューブの状態遷移を利用した回転式ナノアクチュエータの応答性2012

    • Author(s)
      千賀亮典, 平原佳織, 山口康隆, 中山喜萬
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、東京都
    • Year and Date
      2012-03-17
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブを利用した回転式ナノアクチュエータ2012

    • Author(s)
      千賀亮典, 平原佳織, 山口康隆, 中山喜萬
    • Organizer
      第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Year and Date
      2012-03-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Response of thermally activated torsional motion of carbon nanotube2011

    • Author(s)
      Ryosuke Senga, Kaori Hirahara, Yoshikazu Nakayama
    • Organizer
      A3 Symposium on Emerging Materials : Nanometals for energy & environments
    • Place of Presentation
      Urumqi, China
    • Year and Date
      2011-10-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブを利用した回転式ナノアクチュエータ実現に向けて2011

    • Author(s)
      千賀亮典, 平原佳織, 山口康隆, 中山喜萬
    • Organizer
      2011年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学、山形市
    • Year and Date
      2011-09-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Carbon nanotube torsional actuator based on transition between flattened and tubular states2011

    • Author(s)
      Ryosuke Senga, Kaori Hirahara, Yasutaka Yamaguchi, Yoshikazu Nakayama
    • Organizer
      24th Intemationaol Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors
    • Place of Presentation
      Nara, Japan
    • Year and Date
      2011-08-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Torsional actuator based on transition between flattened states and tubular states in carbon nanotubes2011

    • Author(s)
      Ryosuke Senga, Kaori Hirahara, Yasutaka Yamaguchi, Yoshikazu Nakayama
    • Organizer
      12th International Conference on the Science and Application of Nanotubes 2011 (NT11)
    • Place of Presentation
      Cembridge, England
    • Year and Date
      2011-07-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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