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カーボンナノチューブの内部空間を利用したダイヤモンドナノワイヤーの創製とその評価

Research Project

Project/Area Number 14J10812
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials chemistry
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

中西 勇介  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsナノダイヤモンド / カーボンナノチューブ / テンプレート合成 / ナノカーボン / 1次元ナノダイヤモンド / ジアマンタン / 透過型電子顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,カーボンナノチューブをナノリアクター(鋳型)に利用し,新奇1次元ナノダイヤモンド「ダイヤモンドナノワイヤー」の合成研究を進めてきた。ダイヤモンドの部分骨格をもつ「ダイヤモンドイド分子」の誘導体をカーボンナノチューブの内部に内包させ,重合させることで新奇ナノダイヤモンドの合成に成功した。以下,その詳細を述べる。
sp2炭素で構成されるナノカーボンにはフラーレンやカーボンナノチューブ,グラフェンなど,0~2次元の多様な形態が見られ,いずれもナノカーボン研究の主流として活発に研究されている。一方,sp3炭素からなるナノカーボン(ナノダイヤモンド)は多様性に乏しく,研究も発展途上にある。特に1次元構造をもつナノダイヤモンドは構造制御が難しく,その合成はほとんど報告されていない。1次元ナノダイヤモンドは強度や熱伝導特性に興味がもたれており,ナノダイヤモンド研究の起爆剤になる可能性を秘めている。
今回われわれは,カーボンナノチューブを鋳型にした独自のアプローチで1次元ナノダイヤモンドの合成に取り組んだ。カーボンナノチューブを鋳型にすることで反応を一方向に制限することができる。カーボンナノチューブの中で,官能基化されたダイヤモンドイド分子(ダイヤモンドの部分骨格をもつ分子)を重合させ,直径わずか 2 nm 以下のダイヤモンドナノワイヤーを世界に先駆けて合成した。本年度は電子顕微鏡を駆使し,その詳細な構造解析と生成機構の解明を達成した。なお,本成果は Angewandte Chemie誌に発表され、掲載号の表紙を飾った。査読者からの評価も高く,掲載号の“Hot Paper”(上位 10%)に選ばれた。また国内外の10を超えるメディアで取り上げられ,大きな反響を呼ぶことになった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] ユーストゥス・リービッヒ大学(ドイツ)

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  • [Int'l Joint Research] スタンフォード大学(米国)

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  • [Journal Article] Template Synthesis of Linear-Chain Nanodiamonds Inside Carbon Nanotubes from Bridgehead-Halogenated Diamantane Precursors2015

    • Author(s)
      Yusuke Nakanishi, Haruka Omachi, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, Ryo Kitaura, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson and Hisanori Shinohara
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 54 Issue: 37 Pages: 10802-10806

    • DOI

      10.1002/anie.201506980

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Ultraviolet photoelectron spectra of Sc3C2@C802015

    • Author(s)
      Hajime Yagi, Takafumi Miyazaki, Sosuke Okita, Takeyuki Zaima, Haruya Okimoto, Noriko Izumi, Yusuke Nakanishi, Hisanori Shinohara, Shojun Hino
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 634 Pages: 98-100

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.06.021

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Bottom-up formation of endohedral mono-metallofullerenes is directed by charge transfer2014

    • Author(s)
      Paul W. Dunk, Marc Mulet-Gas, 中西勇介, Nathan K. Kaiser, Antonio Rodriguez-Fortea, 篠原久典, Josep M. Poblet, Alan G. Marshall, Harold W. Kroto
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 5844-5844

    • DOI

      10.1038/ncomms6844

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  • [Presentation] High-yield Filling of Hydroxylated Diamantane into Carbon Nanotubes2016

    • Author(s)
      中西勇介, 大町遼, Natalie A. Fokina, 北浦良, Peter R. Schreiner, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson, 篠原久典
    • Organizer
      第50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
    • Year and Date
      2016-02-20
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  • [Presentation] Template synthesis of diamantane nanowire inside carbon nanotubes from bridgehead- halogenated diamantane2016

    • Author(s)
      中西勇介
    • Organizer
      IGER年次報告会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2016-01-08
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  • [Presentation] Synthesis of diamantane chains inside carbon nanotubes from bridgehead-halogenated diamantane2015

    • Author(s)
      中西勇介, 大町遼, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, 北浦良, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson, 篠原久典,
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会2015
    • Place of Presentation
      日本大学,千葉
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Template synthesis of one-dimensional diamond nanomaterials inside carbon nanotubes2015

    • Author(s)
      中西勇介
    • Organizer
      招待講演
    • Place of Presentation
      首都大学東京理工学研究科真庭研究室,東京
    • Year and Date
      2015-03-25
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Template Synthesis of Nanodiamond Polymers inside Carbon Nanotubes from Bridgehead- halogenated Diamantane2015

    • Author(s)
      中西勇介, 大町遼, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, 北浦良, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson, 篠原久典
    • Organizer
      29th International Winter School on Electronic Properties of Novel Materials
    • Place of Presentation
      Kirchberg, Austria
    • Year and Date
      2015-03-07 – 2015-03-15
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  • [Presentation] カーボンナノチューブの内部空間を鋳型にしたナノダイヤモンド分子鎖の合成とその生成機構2015

    • Author(s)
      中西勇介, 大町遼, 北浦良, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson, 篠原久典
    • Organizer
      第48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
    • Year and Date
      2015-02-21 – 2015-02-23
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  • [Presentation] Synthesis of Linear Diamondoid-polymers inside Carbon Nanotubes from Bridgehead-halogenated Diamondoids2014

    • Author(s)
      中西勇介, 大町遼, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, 北浦良, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson, 篠原久典,
    • Organizer
      5th A3 Symposium on Emerging Materials: sp2 Nanocarbon for Energy 2014
    • Place of Presentation
      Nankai University, China
    • Year and Date
      2014-10-18 – 2014-10-21
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブの内部空間を利用したダイヤモンド分子ポリマーの直接合成2014

    • Author(s)
      中西勇介, 大町遼, 北浦良, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson, 篠原久典
    • Organizer
      第47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
      名古屋大学,愛知
    • Year and Date
      2014-09-03 – 2014-09-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] New Forms of Diamond: One-dimensional Diamond Materials inside Carbon Nanotubes2014

    • Author(s)
      Yusuke Nakanishi
    • Organizer
      International Summer
School on Campus Asia Exchange Program
    • Place of Presentation
      Seoul National University, Korea
    • Year and Date
      2014-08-16 – 2014-08-24
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Synthesis of Diamond Polymers inside Carbon Nanotubes from Halogenated Diamondoids2014

    • Author(s)
      中西勇介, 大町遼, 北浦良, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson, 篠原久典
    • Organizer
      ATI 2014 Nano-Carbon Meeting
    • Place of Presentation
      蔵王,山形
    • Year and Date
      2014-07-31 – 2014-08-01
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      2014 Annual Research Report
  • [Book] 月刊「化学」2015年7月号「フラーレンと金属内包フラーレンの生成機構ーついに30年の論争に終止符が打たれた!」2015

    • Author(s)
      中西勇介,篠原久典
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      化学同人
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      2015 Annual Research Report
  • [Book] フラーレンと金属内包フラーレンの生成機構―ついに30年の論争に終止符が打たれた!(月刊「化学」2015年 6月号)2015

    • Author(s)
      1.中西勇介, 篠原久典
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      化学同人
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  • [Remarks] Polymerization of carbon cages to linear diamond

    • URL

      http://phys.org/news/2015-09-polymerization-carbon-cage-linear-diamond-like.html

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  • [Remarks] Nanodiamonds Lined Up

    • URL

      http://www.chemistryviews.org/details/ezine/8318161/Nanodiamonds_Lined_Up.html

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  • [Remarks] Carbon nanotubes confine diamonds to one dimension

    • URL

      http://www.materialstoday.com/nanomaterials/news/carbon-nanotubes-confine-diamonds-to-one-dimension/

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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