液体窒素冷却非平衡プラズマ中での振動励起分子反応によるカーボンナノチューブの合成
| Project/Area Number |
15710083
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Nanomaterials/Nanobioscience
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森 伸介 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80345389)
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| Project Period (FY) |
2003 – 2004
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2004)
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| Budget Amount *help |
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / カーボンナノファイバー / 一酸化炭素プラズマ / 振動励起 / 低温合成 / 液体窒素冷却 / 非平衡プラズマ / 振動励起プラズマ / プラズマCVD / COプラズマ |
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| Research Abstract |
非平衡COプラズマ中の振動励起分子の反応を用いてカーボンナノチューブの低温合成実験を行った。プラズマリアクターは内径7mmのPyrex製U字管の中にSUS製サンプルステージとNi電極棒を挿入した構造となっており、サンプルステージを陰極、Ni棒を陽極として、両電極間に直流高電圧を印可しCOプラズマを生成させた。この際、放電管自体を液体窒素で冷却し、プラズマ中の非平衡性を強め、振動励起分子の生成を促進させた。基板材質としては、単結晶Si、ほう珪酸ガラス、PETを用いて合成実験を行った。基板上への触媒金属微粒子の調製方法としては、酢酸金属のエタノール溶液を用いたディプコーティング法、Ni電極を用いたスパッタリング法の二つの方法を試した。合成した炭素膜をSEMにより観察を行ったところ、液体窒素冷却下において直径数十〜数百nm、長さ数十μm程度のカーボンナノファイバー(CNF)の生成を確認することができた。その時の合成条件は、放電圧力800Pa、ガス組成CO/Ar=50/50、放電電流:2mA、ガス総流量:20sccm、合成時間:1〜3時間であった。Raman分光から、グラフェンシートに特有のG-bandに強いピークを持つことを確認したが、FT-IRスペクトルではC=0の吸収ピークも確認されたことから、炭素だけでなく酸素をも含んだナノファイバーであることが示唆された。触媒調製方法を比較する実験を行ったところ、スパッタリング法を用いた方が、容易に且つ一様にCNFを合成することができた。基板材質のCNF合成への影響を調べる実験においては、ほう珪酸ガラス上に合成されたCNFが最もその直径が細く、また、PET、単結晶Si基板に比べ均質なCNFの合成を行うことができた。このように、液体窒素冷却下においてCNFが合成できたことは、工業的にも学術的にも大変興味深い。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
