2001 Fiscal Year Annual Research Report

カーボンナノチューブの特異な一次元電子状態とその光学応答に関する研究

Research Project

Project/Area Number	12640310
Research Institution	Konan University
Principal Investigator	市田正夫甲南大学, 理工学部, 講師 (30260590)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	濱中泰名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助手 (20280703) 中村新男名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (50159068) 安藤弘明甲南大学, 理工学部, 教授 (50330402)
Keywords	カーボンナノチューブ / 一次元励起子 / 光学異方性 / 緩和ダイナミクス
Research Abstract	本年度は、種々の平均直径をもつ単層カーボンナノチューブの薄膜試料の光学吸収スペクトルを測定し、単層カーボンナノチューブにおけるクーロン効果の直径依存性を調べた。また、ポリマー中に配向させた単層カーボンナノチューブ試料を作製し、光学スペクトルの異方性を調べた。主な結果は以下のとおりである。 1.三重大学斎藤弥八教授、東京都立大阿知波洋次教授らのグループにより合成された、種々の平均直径を持つ単層カーボンナノチューブを用いて、薄膜試料を作成して、その吸収スペクトルを測定した。半導体的なバンド構造を持つナノチューブによる基礎吸収帯は、クーロン効果により、単純なバンド計算に比べて高エネルギー側に現れることを、我々はこれまでの研究で明らかにしているが、チューブの直径が小さいほど、この高エネルギーシフトが大きくなることがわかった。このことは、直径の小さなチューブほど、一次元性が高いことを示している。 2.高分子ポリマー(ポリスチレン)中に、単層カーボンナノチューブを分散させ、ポリマーごと伸張させることにより、配向したナノチューブ試料を作製した。偏光吸収スペクトルでは、伸長軸と光の電場が平行のときにはナノチューブによる吸収帯が現れるが、垂直の場合にはその遷移は押さえられることが分かった。これは、理論的な予測と一致している。 3.フェムト秒パルスレーザー光を用いて、過渡吸収分光を行い、ナノチューブの一次元バンド中に光励起されたキャリアーの緩和ダイナミクスを調べた。半導体チューブでは、約10psと1ps以下の緩和時間をもつ2成分の緩和挙動を示した。このうち、速い成分はチューブ直径に依存して変化し、小さな直径を持つチューブほど、速い緩和を示した。この系では発光は観測されないので、観測された緩和は主に無輻射過程によるものであると考えられる。この無輻射過程がマルチフォノン放出過程であるならば、実験結果は、電子-格子相互作用が直径に依存していることを示唆している。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] M.Ichida et al.: "Coulomb effects on the fundamental optical transition in single-walled carbon nanotubes"Proc.25th Int.Conf.Phys.Semicond. 1685-1686 (2001)
[Publications] M.Ichida et al.: "Optical Anisotropy of Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes in Polymer"AIP Proc.ISNM2001. CP590. 121-124 (2001)
[Publications] 市田正夫: "ナノチューブの光物性"機能材料. 21. 70-75 (2001)
[Publications] M.Ichida et al.: "Deformation potentials of C60 and C70 crystals in low temperature frozen phase studied by photoluminescence spectroscopy under high pressure"Solid State Commun.. 118. 119-122 (2001)
[Publications] M.Sakai et al.: "Raman scattering study of photopolymerization kinetics in C60 crystals"Chem.Phys.Lett.. 335. 559-566 (2001)
[Publications] M.Sakai et al.: "Photopolymerization and Thermal Decomposition of Polymerized Phase in C60 crystals under Strong Laser Illumination"Fullerene Science and Technology. 9. 351-361 (2001)
[Publications] 市田正夫(共著): "カーボンナノチューブ-期待される材料開発-"シーエムシー. 105(66-71) (2001)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

カーボンナノチューブの特異な一次元電子状態とその光学応答に関する研究

Principal Investigator

市田 正夫 甲南大学, 理工学部, 講師 (30260590)

Research Products

[Publications] M.Ichida et al.: "Coulomb effects on the fundamental optical transition in single-walled carbon nanotubes"Proc.25th Int.Conf.Phys.Semicond. 1685-1686 (2001)

[Publications] M.Ichida et al.: "Optical Anisotropy of Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes in Polymer"AIP Proc.ISNM2001. CP590. 121-124 (2001)

[Publications] 市田正夫: "ナノチューブの光物性"機能材料. 21. 70-75 (2001)

[Publications] M.Ichida et al.: "Deformation potentials of C60 and C70 crystals in low temperature frozen phase studied by photoluminescence spectroscopy under high pressure"Solid State Commun.. 118. 119-122 (2001)

[Publications] M.Sakai et al.: "Raman scattering study of photopolymerization kinetics in C60 crystals"Chem.Phys.Lett.. 335. 559-566 (2001)

[Publications] M.Sakai et al.: "Photopolymerization and Thermal Decomposition of Polymerized Phase in C60 crystals under Strong Laser Illumination"Fullerene Science and Technology. 9. 351-361 (2001)

[Publications] 市田正夫(共著): "カーボンナノチューブ-期待される材料開発-"シーエムシー. 105(66-71) (2001)

市田正夫甲南大学, 理工学部, 講師 (30260590)