Creation of New-Generation Nanocarbons Using Plasma CVD

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K03598
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 畠山 力三 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 名誉教授 (00108474)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 權 垠相 東北大学, 理学研究科, 准教授 (10360538) ; 美齊津 文典 東北大学, 理学研究科, 教授 (20219611)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: クローン・プラズマCVD / ナノカーボンハイブリッド / カーボンナノチューブ / グラフェン / 原子内包フラーレン

Outline of Annual Research Achievements

(1) 短片化SWNTを用いたアルコールプラズマCVD(AL-PECVD)法のSWNTクローン成長への有効性を更に堅実に検証するために,欠陥性炭素環除去と高反応性炭素端の露出化を齎す純H2ガスを多量（≦300 sccm）に導入した.その結果, Ar/H2(3%)の場合に観測されたSWNTの平均的な長大化が一層顕著になることに加えて,数十μm以上に亘る極端に長大化する現象が観測された.また,AL-PECVD前後でSWSNTの直径を与えるラマンスペクトルのラジアルブリ―ジングモード(RBM)の周波数が変化しなかったので,PECVDによるSWNTのクローン成長増強が初めて示された.この確証を目的に,特定カイラリティの高純度半導体 SWNTの実験を継続中である.
(2) SWNTの極限に短い部分構造を持つカーボンナノベルト(CNB)を用いるクローン・AL-PECVD 成長実験では,新型コロナ禍の影響でその入手が遅延した.代わりに酷似形状のカーボンナノリング(CNR) を探し,「原型小分子からの」”クローン成長単一カイラリティSWNT創製を目指した.CNRとして各々直径0.8 nmと1.7 nmのシクロパラフェニレン[6]CPPと[12]CPPを用い,これらに500 ℃のアルコール熱CVD(AL-CVD)法を適用したが,CNRの熱分解に終わった.しかし,同温度のAL-PECVD法では両CPPsの直径とほぼ同じ値を与えるラマンスペクトルのRBMが観測され,SWNTへのクローン成長が検証されつつある.数ヵ月後に本来のCNBが入荷されるので,そこで最終的実証実験を行う予定である.
(3) (1)の実験において,SWNTのクローン成長プロセス半ばでのプラズマ密度と電気炉温度の上昇により,グラフェン薄膜が形成されたので”クローン成長SWNT/グラフェン”ハイブリッド創製の可能性を見い出した.

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of Stoichiometric SrTiO3 and Its Carrier Doping from Air-Stable Bimetallic Complexes (2021)
  • Author(s): E. E. Oyeka, D. Oka, E. Kwon, T. Fukumura
  • Journal Title: Inorg. Chem. Volume: 60 Pages: 1277-1283
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.0c03457
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure Assignment and Separation of Isomers of Palladium Oxide Cluster Anions Studied by Ion Mobility Mass Spectrometry (2020)
  • Author(s): M. A. Latif, T. Nagata, M. Nakano, K. Ohshimo, F. Misaizu
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 124 Pages: 9604-9610
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c01847
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sequential Growth of Iridium Cluster Anions Based on Simple Cubic Packing (2020)
  • Author(s): K. Koyasu, R. Tomihara, T. Nagata, J. W. J. Wu, M. Nakano, K. Ohshimo, F. Misaizu, T. Tsukuda
  • Journal Title: Phys. Chem. Chem. Phys. Volume: 22 Pages: 17842-17846
  • DOI: 10.1039/D0CP03122D
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformation of K+(Crown Ether) Complexes Revealed by Ion Mobility-Mass Spectrometry and Ultraviolet Spectroscopy (2020)
  • Author(s): S. Tainaka, T. Ujihira, M. Kubo, M. Kida, D. Shimoyama, S. Muramatsu, M. Abe, T. Haino, T. Ebata, F. Misaizu, K. Ohshimo, Y. Inokuchi
  • Journal Title: J. Phys. Chem. A Volume: 124 Pages: 9980-9990
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.0c09068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surface Analyses of Amorphous Aluminum Oxides with AlO6 Clusters (2020)
  • Author(s): M. Fukuhara, T. Kuroda, F. Hasegawa, T. Hashida, H. Yagyu, K. Konno, M.Nishijima, E. Kwon
  • Journal Title: MRS Commun. Volume: 10 Pages: 674-679
  • DOI: 10.1557/mrc.2020.82
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Self-Assembly of Photoresponsive Azo-Containing Phospholipids with A Polar Group As The Tail (2020)
  • Author(s): S. Ma, S. Kurihara, Y. Tomimori, S. Kim, E. Kwon, A. Muramatsud, K. Kanie
  • Journal Title: RSC Adv. Volume: 10 Pages: 32984-32991
  • DOI: 10.1039/D0RA06803A
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] リフレクトロン型飛行時間質量分析計を用いたDeep Oscillation Magnetron Sputtering(DOMS)のイオン組成分析 (2021)
  • Author(s): 中込 雄基, 西田 寛, 西宮 信夫, 實方 真臣, 山本 宏晃, 平田 直之, 戸名 正英, 塚本 恵三,冨宅 喜代一, 大下 慶次郎, 美齊津 文典
  • Organizer: 第68回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 高出力パルスマグネトロンスパッタリングにおけるリフレクトロン型飛行時間質量分析計を用いたプラズマ診断法の開発 (2020)
  • Author(s): 實方 真臣, 中込 雄基, 平山 睦大, 渡部 達也, 西田 寛, 西宮 信夫, 戸名 正英, 平田 直之, 山本 宏晃, 塚本 恵三, 大下 慶次郎, 美齊津 文典
  • Organizer: 第68回質量分析総合討論会2020
• [Presentation] イオン移動度質量分析法による酸化イットリウムクラスター正イオンの幾何構造および化学反応の研究 (2020)
  • Author(s): 三竿 洋太朗, 中野 元善, 永田 利明, 美齊津 文典
  • Organizer: 分子科学会オンライン討論会