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Study on dielectric materials formed by controlling the arrangement and orientation of polar molecules with carbon nanocavities

Research Project

Project/Area Number 18K04894
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 28030:Nanomaterials-related
Research InstitutionKanagawa University

Principal Investigator

Matsuda Kazuyuki  神奈川大学, 工学部, 教授 (60347268)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsナノ細孔 / カーボンナノチューブ / 水分子 / 誘電体 / ナノチューブ / 水 / 極性分子 / ナノカーボン
Outline of Final Research Achievements

Molecules confined in nanometer-scale pores exhibit unusual behavior not seen in bulk systems. Here we have studied structures and dielectric properties of water adsorbed in the inner cavity of single-walled carbon nanotubes by means of electrical conductivity measurements, atomic force microscope observations, nuclear magnetic resonance, x-ray diffraction, and molecular dynamics simulations. A decrease in electrical resistance due to water adsorption was observed in film samples synthesized from single-walled carbon nanotubes with an average diameter of 1.4, 2.0 nm.It was found that proton-ordered ribbon-like ice is formed inside carbon nanotubes flattened under uniaxial stress.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ナノメートルスケールで構造が制御された物質は、これまでにない機能を発現させることが可能である。本研究では直径が数nmの単層カーボンナノチューブに極性分子の一種である水を内包させることで、そのフィルム試料の電気抵抗を変化させたり、扁平化ナノチューブ内部で形成される氷はその構造に依存し、誘電特性が変化することが示された。これら性質を利用した新規デバイスの開発につながることが期待される。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Ice Nanoribbons Confined in Uniaxially Distorted Carbon Nanotubes2018

    • Author(s)
      Haruka Kyakuno, Hiroto Ogura, Kazuyuki Matsuda, and Yutaka Maniwa
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 122 Issue: 32 Pages: 18493-18500

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b04289

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] カーボンナノチューブにおけるヘキサンやデカンの吸着2022

    • Author(s)
      井口准甫,伊藤大基,客野遥,松田和之,真庭豊,緒方啓典,秋山良,千葉文野
    • Organizer
      第32回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブに吸着した直鎖アルカンの構造とダイナミクス2022

    • Author(s)
      客野遥, 井口准甫, 伊藤大基, 松田和之, 真庭豊, 緒方啓典, 秋山良, 千葉文野
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
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  • [Presentation] カーボンナノチューブにおけるヘキサンやデカンの吸着2022

    • Author(s)
      井口准甫, 伊藤大基, 客野遥, 松田和之, 真庭豊, 緒方啓典, 秋山良, 千葉文野
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 一次元リボン状氷のプロトン輸送2020

    • Author(s)
      客野遥, 小倉宏斗, 松田和之, 真庭豊
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブの内部空洞における水輸送2020

    • Author(s)
      小倉宏斗, 客野遥, 松田和之, 真庭豊
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] つぶれたカーボンナノチューブに内包された水の構造とダイナミクスIV2019

    • Author(s)
      客野遥, 小倉宏斗, 松田和之, 真庭豊
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 形状を変化させたカーボンナノチューブ内の水II2019

    • Author(s)
      小倉宏斗, 客野遥, 松田和之, 真庭豊
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] つぶれたカーボンナノチューブに内包された水の構造とダイナミクスIII2019

    • Author(s)
      客野遥, 小倉宏斗, 松田和之, 真庭豊
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 形状を変化させたカーボンナノチューブ内の水2019

    • Author(s)
      小倉宏斗, 客野遥, 松田和之, 真庭豊
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] つぶれたカーボンナノチューブに内包された水の構造とダイナミクスII2018

    • Author(s)
      客野遥, 小倉宏斗, 松田和之, 真庭豊
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Fast molecular dynamics and phase transition of water confined inside carbon nanotubes2018

    • Author(s)
      H. Kyakuno, K. Matsuda, R. Ichimura, T. Saito, K. Hata, Y. Maniwa
    • Organizer
      The 12th Mini-Symposium on Liquids
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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