磁場制御アークプラズマ法による均質な単層ナノチューブの合成とその物性

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11165202
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田路 和幸 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10175474)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 英志 東北大学, 金属材料研究所, 助手 ; 篠田 弘造 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10311549) ; シャワデン バラチャンドラン 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80261593)
• Keywords: 磁場 / ナノチューブ / カーボンナノチューブ / 精製 / 製造 / アーク放電 / 合成 / 物性

Research Abstract

本研究では、本特定領域研究の各研究グループに提供するナノチューブの合成およびその精製を行う。そのため、磁場効果を利用し、アーク密度を制御してナノチューブの効率的合成およびそのサイズ制御を目指す。このようにして、高密度にサイズ制御されてナノチューブを含む煤を合成し、それを我々が、開発した水熱処理法により純度99%以上のナノチューブを短時間かつグラム単位で得るための方法論の開発を目指す。そして、精製したナノチューブの評価を所有する透過型電子顕微鏡やX線回折装置等を用い、様々な特性を有する高純度ナノチューブを得ることを目的とする。平成11年度は、磁場制御型アーク放電装置を、現在までの研究成果を基に、完成度の高い装置を設計製作した。そして、磁場のアーク放電に与える影響およびナノチューブの生成状態に対する基礎データを詳細に実験的に求めた。この結果を基に、生成効率の高い、ナノチューブ合成装置がほぼ完成した。そして、合成したナノチューブは、我々が開発した水熱処理法をベースとした精製法で、高純度ナノチューブを得た。精製したナノチューブの評価は、現有する各種測定装置を用いて行い,純度を確認したチューブは、本特定領域のグループに提供した。また、この装置を用いてサイズ制御したナノチューブを大量するための基礎データの測定を行った。平成12年度は、この基礎データをもとに装置の改良を行う予定である。
本研究の成果は、製作する磁場制御型アーク放電装置の良否により決定するため、研究経費の大半を装置の作成に当てた。また、本成果、すなわち目的とするナノチューブが合成できるか出来ないかは、その応用やその物性測定を担当する他の研究グループヘの影響が大きい。このことから、本装置は、本特定領域研究を推進に十分な性能を有していると結論できる。

Research Products

• [Publications] K.Tohji: "Extraction of Exotic Fullerenes and Pacification of Single-walled Nanotubes"Fullerene Science and Technology. 7・4. 665-679 (1999)
• [Publications] K.Tohji: "Resonant Raman Scattering from Single-walked nanotubes of small diameters"Appl.Surf.Science. 144-145. 657-662 (1999)
• [Publications] Y.Maruyama: "Characterization by STM and Electrical Conductivity of Single-walled carbon Nanotubes"Fullerene Science and Technology. 7・2. 211-221 (1999)
• [Publications] K.Hara: "Selective formation of C_<20> Clusters ions by field Emission from Carbon Nanotubes"Chem.Phys.tett.. 308. 343-346 (1999)
• [Publications] Y.Saito: "Synthesis,Structure and Field Emission of Carbon Nanotubes"Fulleren Science and Technology. 7・4. 653-664 (1999)