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内外層の電気特性を制御した二層カーボンナノチューブの合成と機能創出

Research Project

Project/Area Number 24310088
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Section一般
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

KIM YOONG AHM (KIN YoongAhm)  信州大学, 工学部, 准教授 (70362100)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 村松 博之  長岡技術科学大学, 工学部, 助教 (70509984)
JUNG Yongchae  信州大学, エキゾチック・ナノカーボンの創成と応用プロジェクト拠点, 准教授 (40624143)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywords二層カーボンナノチューブ / ナノ構造物性 / 電気伝導性 / 光学特性 / 透明導電膜
Research Abstract

本研究では4種類の電気特性の組合せを有した2層カーボンナノチューブの選択的合成法の開発が目的である。つまり内層チューブと外層チューブの電気特性の組合せは、(内層@外層=S@S,S@M,M@S,M@M,S:半導体特性、M:金属特性)の4種類の二層カーボンナノチューブを製造して、そして同軸2層チューブ構造に起因した今まで未解明であった伝導特性、光学特性、電気化学特性といった新たな物性の発現であると期待している。またそれらの知見を基にして透明導電膜や高温超伝導特性、エネルギー貯蔵材といった高機能電子デバイスなどへの展開に繋げる。平成24年度の研究実施計画通りに、Peapodの熱処理により選択的な物性を示す2層カーボンナノチューブ生成に成功した。即ち、二層カーボンナノチューブの外層チューブの電子状態調整には2層カーボンナノチューブの前駆体となる金属的または半導体的なシングルカーボンナノチューブを利用することで制御に成功した。それらを組み合わせることで4種類の電気特性の組合せを有したシングルカーボンナノチューブの選択合成を行った。シングルカーボンナノチューブには、Nano-Integris社で市販されている高純度の金属的または半導体的SWNTsを利用した。それらのシングルカーボンナノチューブの内部空間にC_<60>を内包させPeapodを作り、1500度以上の高温熱処理により二層カーボンナノチューブに構造変化することを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高純度の金属的または半導体特性を示すシングルカーボンナノチューブの内部空間にフラーレンを内包させPeapodを作り、1500度以上の高温熱処理により二層カーボンナノチューブに構造変化することを確認した。さらに、孤立分散溶液を準備し、様々な光学分析を通して、二層カーボンナノチューブ特異の物性を確認した。

Strategy for Future Research Activity

平成24年度に生成された選択的な二層カーボンナノチューブについて、熱及び電気伝導性といった物性解析をしながら、デバイスへの応用可能性を探索する。さらに、超電導特性を含めて材料評価を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

Nano-Integris社(USA)から平成24年度購入の高純度の金属/半導カーボンナノチューブが予定より安く購入出来たため、次年度繰越額が生じた。
次年度には、選択的に得られた二層カーボンナノチューブについてエネルギーデバイスや電子デバイスとしての応用可能性を検討するに当たって、均一なDWNTフィルムおよび薄膜が必要である。そこで、密度などの制御に有用なSpray装置(40万円)に次年度繰越額を使用して注文制作する。

Report

(1 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2013 2012

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Controlled interlayer spacing of scrolled reduced graphene nanotubes by thermal annealing.2013

    • Author(s)
      Tomohiro Tojo, Kazunori Fujisawa, Hiroyuki Muramatsu, Takuya Hayashi, Yoong Ahm Kim, Morinobu Endo, Mauricio Terrones, and Mildred S. Dresselhaus.
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 3 Issue: 13 Pages: 4161-4166

    • DOI

      10.1039/c3ra22976a

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Important roles of graphene edges in carbon-based energy storage devices2013

    • Author(s)
      Y. A. Kim, T. Hayashi, J. H. Kim, M. Endo
    • Journal Title

      Journal of Energy Chemistry

      Volume: 22 Issue: 2 Pages: 183-194

    • DOI

      10.1016/s2095-4956(13)60024-8

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanically Tough, Electrically Conductive Polyethylene Oxide Nanofiber Wab Incorporating DNA-Wrapped Double-Walled Carbon Nanotubes2013

    • Author(s)
      J. H. Kim K. Fujisawa, et al.
    • Journal Title

      ACS Appl Mater. Interfaces

      Volume: 5 Issue: 10 Pages: 4150-4154

    • DOI

      10.1021/am400715u

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Raman Spectroscopy of Boron-Doped Single-Layer Graphene2012

    • Author(s)
      Yoong Ahm Kim, Kazunori Fujisawa, et al.
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 6 Issue: 7 Pages: 6293-6300

    • DOI

      10.1021/nn301728j

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Catalytic metal-free formation of multi-walled carbon nanotubes in atmo spheric arc discharge2012

    • Author(s)
      Y. A. Kim, H. Muramatsu, T. Hayashi, M. Endo
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 50 Issue: 12 Pages: 4588-4595

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2012.05.044

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Conductive One-Dimensional Manganese Oxide Wires by Coating with Graphene Oxides.2012

    • Author(s)
      Tomohiro Tojo, Masaki Shinohara, Kazunori Fujisawa, Hiroyuki Muramatsu, Takuya Hayashi, Yoong Ahm Kim, and Morinobu Endo.
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 5 Issue: 10 Pages: 105001-105001

    • DOI

      10.1143/apex.5.105001

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Optically and Biologically Active Mussel Protein-Coated Double Walled Carbon Nanotube,2013

    • Author(s)
      Y. A. Kim
    • Organizer
      The Third International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials (Hybrid Materials 2013)
    • Place of Presentation
      Sorrento, Italy
    • Year and Date
      2013-03-04
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Recent Studies on Carbon Nanotubes and Graphene in Shinshu University2013

    • Author(s)
      Y.A. Kim
    • Organizer
      IEEE International Nanoelectronics Conference(INEC) 2013
    • Place of Presentation
      Singapore(招待講演)
    • Year and Date
      2013-01-02
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Synergistic Effect of Codoped Boron and Nitrogen Atoms on the Enhanced Electrochemical Capacitance of Graphene-based Electrode for Superca pacitors2012

    • Author(s)
      Y. A. Kim
    • Organizer
      BIT's 2nd Annual World Congress of Nanoscience and N anotechnology
    • Place of Presentation
      Qingdao, China(招待講演)
    • Year and Date
      2012-10-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2012-04-24   Modified: 2019-07-29  

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