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Fundamental research on carbon nanotube metanetworks

Research Project

Project/Area Number 20K05093
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
Research InstitutionKochi University of Technology

Principal Investigator

Furuta Hiroshi  高知工科大学, システム工学群, 教授 (10389207)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩田 誠  高知工科大学, 情報学群, 教授 (60232683)
中嶋 誠  大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
小林 弘和  高知工科大学, システム工学群, 准教授 (60622446)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsカーボンナノチューブ / 電気特性 / 光学特性 / メタマテリアル / メタネットワーク / ニューロモーフィック / 機械学習 / 導電率 / 単層カーボンナノチューブ / カーボンナノチューブフォレスト / 間欠スパッタリング / 人工神経模倣回路 / コンダクタンス / 神経模倣回路
Outline of Research at the Start

カーボンナノチューブ(CNT:Carbon Nanotubes)を媒体とする人工神経模倣回路(カーボンナノチューブメタネットワーク)を作製し、光・電気信号入出力による学習・識別演算について実験で検証を行う。

Outline of Final Research Achievements

Basic research on artificial neural simulated circuits (CNT meta-networks) composed of carbon nanotubes (CNTs) was conducted. Concerning the transverse (orthogonal to CNT orientation) electrical properties of vertically oriented CNT forests, conductivity increase by increasing the number of contacts between CNTs was obtained in short (1 μm) uniform highly oriented CNT forest thin films that show high transverse resistance. Large-area fishnet-type metamaterials were fabricated by a self-organized array dry etching technique. In the artificial neuromimetic circuit bistable memory state, conductance increase and restoration were confirmed by I-V characteristic hysteresis curve evaluation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

垂直配向カーボンナノチューブ(CNT)フォレストの横方向コンダクタンスと構造相関を明らかにした。大面積加工困難なメタマテリアル形成プロセスについて、自己組織化現象を利用した大規模加工法を提案し光学特性を実証した。機械学習によるCNTフォレスト断面SEM画像解析法を開発し、特異点や異常値の検出・評価に成功した。人工神経模倣回路で想定するCNT間電気的コンタクトに期待される双安定記憶状態としてI-V特性ヒステリシスカーブ評価でコンダクタンス上昇と復元を確認した。希釈ガスなく熱CVD合成での単層CNT膜合成と、球状触媒基板上CNT合成で、等方性光学特性が期待できる新しいCNT構造体を見出した。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 5 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Dept. of Elec. & Comp. Eng./Florida International University(米国)

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      Kazuya Kobiro, Hinako Kimura, Saki Hirose, Makoto Kinjo, Hiroshi Furuta
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 13 Issue: 20 Pages: 13809-13818

    • DOI

      10.1039/d3ra00770g

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    • Author(s)
      Saiful Islam and Hiroshi Furuta
    • Journal Title

      Nanomaterials

      Volume: 12 Issue: 21 Pages: 3871-3871

    • DOI

      10.3390/nano12213871

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    • Author(s)
      Pander Adam、Onishi Takatsugu、Hatta Akimitsu、Furuta Hiroshi
    • Journal Title

      Nanomaterials

      Volume: 12 Issue: 3 Pages: 464-464

    • DOI

      10.3390/nano12030464

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  • [Journal Article] Formation of Thermally Stable, High-Areal-Density, and Small-Diameter Catalyst Nanoparticles via Intermittent Sputtering Deposition for the High-Density Growth of Carbon Nanotubes2022

    • Author(s)
      Koji Hirofumi、Kusumoto Yuji、Hatta Akimitsu、Furuta Hiroshi
    • Journal Title

      Nanomaterials

      Volume: 12 Issue: 3 Pages: 365-365

    • DOI

      10.3390/nano12030365

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    • Author(s)
      古田 寛,圓井 太智,小路 紘史,Adam Pander
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌

      Volume: 98 Pages: 153-157

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      Hiroshi Furuta
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      R. Shinsei, H. Furuta
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      Hiroshi Furuta, Taichi Marui, Yuto Sawada, Rebekah Arias, Nobuyoshi Kameoka, Ryuichi Shinsei, Nezih Pala
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      FNTG63 (The 63th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium)
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      沢田 侑斗, 亀岡 伸義, 神生 龍一, 古田 寛
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      Jose Rivero, Rebekah Arias, Yuto Sawada, Tomu Yamato, Nezih Pala and Hiroshi Furuta
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      2022年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
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      山本 十夢,沢田 侑斗,亀岡 伸義,ホセ・リベロ,古田 寛
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      2022年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
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  • [Presentation] 機械学習を用いたCNTフォレスト断面SEM画像からの特徴抽出2022

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      神生 龍一,沢田 侑斗,西森 秀人,Rebekah Arias,古田 寛
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      2022年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
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  • [Presentation] CVD炉内環境分析によるCNT合成精度向上2022

    • Author(s)
      沢田 侑斗,西森 秀人,亀岡 伸義,古田 寛
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      2022年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
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  • [Presentation] CNTフォレスト断面SEM画像の画像処理と結像条件の測定2022

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      西森 秀人,沢田 侑斗,亀岡 伸義,八田 章光,古田 寛
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      2022年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
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  • [Presentation] 初期成長CNT forest filmの横方向電気伝導特性2022

    • Author(s)
      亀岡 伸義1,沢田 侑斗1,西森 秀人1,Joaquin Rivero Ⅲ1,3,古田 寛1,2
    • Organizer
      2022年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
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  • [Presentation] シャッタースパッタリング触媒上の単層カーボンナノチューブ成長における画像解析2022

    • Author(s)
      Rebekah Arias, Yuto Sawada, Nobuyoshi Kameoka, Md Saiful Islam, Jose Joaquin Rivero III, Nezih Pala, Hiroshi Furuta
    • Organizer
      2022年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
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  • [Presentation] High area density and small diameter catalyst nanoparticle formation by magnetron sputtering deposition utilizing automated shutter2022

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      T. Marui, Y. Sawada, H. Furuta
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      The 62st Fullerene-Nanotube-Graphene General Symposium
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thermal properties of MWNT coatings for solar collector2021

    • Author(s)
      H. Furuta, Shimon Honda, Saiful Islam, Akimitsu Hatta
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      The 61st Fullerene-Nanotube-Graphene General Symposium (FNTG-61)
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  • [Presentation] カーボンナノチューブのメタマテリアル応用とSDGsへの期待2021

    • Author(s)
      古田寛
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      熱に関するメタマテリアルの原理,設計の効率化,応用,評価, 技術情報協会セミナー
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    • Invited
  • [Presentation] 垂直配向カーボンナノチューブフォレストの横方向導電率評価2021

    • Author(s)
      沢田侑斗, 野村慧梧, 西森秀人, 古田寛
    • Organizer
      2021年応用物理学会春期学術講演会(2020.03.16-19,オンライン開催https://meeting.jsap.or.jp/)
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  • [Presentation] カーボンナノチューブフォレスト構造の画像解析と電気的特性の相関2021

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      西森秀人, 沢田侑斗, 野村慧梧, 大石雅樹, 八田章光, 古田寛
    • Organizer
      2020年度応用物理・物理系学会中国四国支部合同学術講演会, (2020.08.02, オンライン開催https://annex.jsap.or.jp/chushi/jsapcs2020/index.html)
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  • [Presentation] カーボンナノチューブフォレストのFFT画像処理と配向性評価2021

    • Author(s)
      西森秀人, 沢田侑斗, 野村慧梧, 八田章光, 古田寛
    • Organizer
      2021年応用物理学会春期学術講演会(2020.03.16-19,オンライン開催https://meeting.jsap.or.jp/)
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  • [Presentation] Carbon Nanotube Metamaterials for the Future Energy Devices2020

    • Author(s)
      H. Furuta
    • Organizer
      Virtual Conference on Future of Science 2020 (SciCon2020), (25 Sept. 2020, Web conference https://iaas.tiikm.com/scicon-2020/). (KEYNOTE SPEECH)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 垂直配向カーボンナノチューブの横方向導電性評価2020

    • Author(s)
      沢田侑斗, 西森秀人, 野村慧梧, 大石雅樹, 八田章光, 古田寛
    • Organizer
      2020年度応用物理・物理系学会中国四国支部合同学術講演会, (2020.08.02, オンライン開催https://annex.jsap.or.jp/chushi/jsapcs2020/index.html)
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  • [Book] メタマテリアルの設計、作製と新材料、デバイス開発への応用2022

    • Author(s)
      分担執筆 54名(8章分担 古田寛)
    • Total Pages
      508
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861048760
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  • [Remarks] CNT Metamat. Fab. 3D Printing Mask Process

    • URL

      https://digitalcommons.fiu.edu/mme-urs/2022/11-2022/3/

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  • [Remarks] Image Analysis for SWNT Growth on SS Catalyst

    • URL

      https://digitalcommons.fiu.edu/mme-urs/2022/11-2022/2/

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URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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