Creation of 2.5 dimensional transition metal dichalcogenide nanotubes and their large surface area applications
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of 2.5 Dimensional Materials: Paradigm Shift of Materials Science Toward Future Social Innovation |
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| Project/Area Number |
22H05468
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
蓬田 陽平 東京都立大学, 理学研究科, 助教 (90647158)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | ナノチューブ / 無機ナノチューブ / 遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ / 構造制御 / 対称性制御 / 2.5次元遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ / 2.5次元遷移金属ダイカルコゲナイド / ヘテロナノチューブ / ヤヌスナノチューブ / 水素発生 / 水素発生触媒 / 光物性 / バルク光起電力効果 |
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| Outline of Research at the Start |
2次元層状化合物を円筒状にした遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ（TMDC-NT）では、円筒構造・積層構造の自由度を活かした2次元物質にはないユニークな機能が期待される。本研究では、これまで開発してきたTMDC-NTの合成技術・積層技術を進化させることにより、円筒構造・積層構造が制御された2.5次元TMDC-NTを創製し、その触媒・デバイス応用や光物性開拓を展開する。本研究を通して、2.5次元TMDC-NTの生産基盤を構築し、TMDCの多機能材料としての可能性を見いだす。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、これまで開発してきた遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ（TMDC-NT）の合成技術・積層技術を進化させることにより、円筒構造・積層構造が制御された2.5次元TMDC-NTを創製し、その触媒・デバイス応用や光物性開拓を展開することを目的とする。2023年度は、その目標達成に向けて、①円筒構造を制御したTMDC-NTの合成技術の開発、②異なるTMDC-NTを積層させたヘテロNTおよび異なるカルコゲンを有するヤヌスNTの創製、③TMDC-NTの触媒応答およびデバイス作製に取り組み、以下を実現した。
①円筒構造を制御したTMDC-NTの合成技術の開発：前年度開発した絶縁体基板上への小径INTの直接合成法の改良を行った。前駆体の成長温度を変化させて実験を行い、前駆体の形状が成長温度で大きく変わることを見いだした。またその過程で、前駆体が基板の結晶軸に対して配列することを見いだし、配列したINTの合成に成功した。
②異なるTMDC-NTを積層させたヘテロNTおよび異なるカルコゲンを有するヤヌスNTの創製：前年度実現したMoS2/WS2ヘテロNTにおいて、カルコゲン化温度の制御を行うことで、結晶性が高いヘテロNTの合成に成功した。結晶性を電子線回折により評価し、ヘテロNTのそれぞれの層が単一ドメインであることを明らかにした。さらに、前年度実現したWSSeヤヌスNTにおいて、STEM-EELSによる元素分析を行い、ヤヌス構造を示すことを実験的に実証した。ヤヌス化の条件を探索することにより、世界に先駆けてマイクロメートルスケールのヤヌスINTを実現した。
③TMDC-NTの触媒応答およびデバイス作製：②で得られたヤヌスNTを用いて電気化学セルを作製し、評価を行った。また並行して、バルク光起電力効果測定のためのナノチューブ一本のデバイス作製に対し、四端子電極を形成できる技術を開発した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(31 results)
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[Journal Article] Structural Diversity of Single-Walled Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes Grown via Template Reaction2023
Author(s)
Y. Nakanishi, S. Furusawa, Y. Sato, T. Tanaka, Y. Yomogida, K. Yanagi, W. Zhang, H. Nakajo, S. Aoki, T. Kato, K. Suenaga, Y. Miyata
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 35
Issue: 46
Pages: 23066312306631-23066312306631
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Synthesis of Janus transition metal dichalcogenide nanotubes2023
Author(s)
Akane Ihara, Mai Nagano, Yohei Yomogida, Hiroshi Nakajo, Soma Aoki, Toshiaki Kato, Kazunari Matsuda, Keisuke Sinokita, Zheng Liu, Kan Ueji, Kazuhiro Yanagi
Organizer
第65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
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Author(s)
Akane Ihara, Mai Nagano, Yohei Yomogida, Hiroshi Nakajo, Soma Aoki, Toshiaki Kato, Kazunari Matsuda, Keisuke Shinokita, Zheng Liu, Kan Ueji, Kazuhiro Yanagi
Organizer
The 23rd international conference on the Science and Applications of Nanotubes and Low-Dimensional Materials (NT23)
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