2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of ferromagnetic CNT (carbon nanotube)-IL (ionic liquid) composites using anomalous Coulombic fields of carbon nanopores
| Project/Area Number |
17H04953
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
二村 竜祐 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境・エネルギー材料科学研究所, 研究員 (90647223)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 磁性イオン液体 / X線散乱測定 / 異常クーロン相互作用 / 超イオン状態 / カーボンナノチューブ / 複合材料 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究を進めるうえで異常クーロン力空間の根拠となる我々の論文が平成29年度Nature Materials誌に掲載された（R. Futamura 他, Nature Mater. (2017) 16, 1225-1231）。1分子サイズのカーボンナノ細孔中においては、電気伝導性を有する細孔壁による静電遮蔽効果によりイオン間のクーロン力が軽減されるため、磁性イオン同士が近距離でも高密度で存在し、磁気相互作用により配列することが期待できる。この静電遮蔽効果はナノカーボン材料の有する細孔径とイオンのサイズの関係に非常に敏感に依存することが最近の研究で分かってきた（二村竜祐 他, 日本化学会第98春季年会）。これらについてさらに詳細に検討中である。
本研究の成功に向け平成29年度の11月にイメージングプレートXRD装置（15,984千円）を導入し、微小量のサンプル（<1 mg）でも構造解析が可能となった。これによりカーボンナノチューブ(CNT)-磁性イオン液体複合材のサンプル調製とキャラクタリゼーションのサイクルが効率化できるようになった。現在本研究費により購入したカーボンナノチューブと磁性イオン液体を用いて複合材の調製、構造解析を試みている。
CNT-磁性イオン液体複合材を用いて配向膜を作るために、磁場下での膜調製が可能なセルを作る必要がある。そのために必要な治具等を開発できる3Dプリンターを購入した。3Dプリンターは非磁性のポリマーを融かして目的の形を作るため本実験でのセル作成に適している。今年度磁場下でサンプル調製できるセルを設計した。これを用い、CNT-磁性イオン液体複合材による配向膜の調製を試みる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
イメージングプレートXRDの導入が平成29年度の11月と年度の後半となってしまったため、実験の進展が予定より若干遅れてしまったが、おおむね順調に進んでいる。購入したカーボンナノチューブに液相吸着法により磁性イオン液体を導入することで、カーボンナノチューブ－磁性イオン液体複合材を調製することができた。現在ナノチューブ細孔中に磁性イオンがうまく導入できているかをイメージングプレートXRD装置等により検討中である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
X線散乱測定で得られたカーボンナノチューブ細孔中の磁性イオン液体構造の解析を行う。そのために現在の解析手法であるハイブリッドリバースモンテカルロ法に改良を加えることを予定している。具体的にはカーボンナノチューブの有するシリンダー状細孔の解析に対応できるように変更する。
また複合材の磁化率測定を量子干渉(SQUID) 磁化率計（信州大学理学部所有）で磁化率測定することにより、複合材の示す磁気的性能について明らかにする。
3Dプリンターにより作成した磁場下での膜調製が可能なセルを用い、カーボンナノチューブ-磁性イオン液体複合材による配向膜の調製を試みる。
さらにカーボンナノ空間で発現するイオン間の異常クーロン力に対する知見として、ナノカーボン材料の有する細孔径とイオンのサイズの関係についてより詳細に検討することを予定している。
|
