気相法カーボンナノチューブの選択成長とナノ構造制御ならびに機能評価に関する研究

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19002007
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 遠藤 守信 Shinshu University, 工学部, 教授 (10021015)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 卓哉 信州大学, 工学部, 准教授 (80313831) ; 金 隆岩 信州大学, 工学部, 准教授 (70362100) ; 金 龍中 信州大学, 工学部, 准教授 (50402128) ; 小山 省三 信州大学, 医学部, 教授 (00115346) ; 羽二生 久夫 信州大学, 医学部, 助教 (30252050)
• Keywords: カーボンナノチューブ / 触媒CVD法 / 基板・浮遊触媒法

Research Abstract

本研究は,二層(DW)および多層(MW)カーボンナノチューブ(CNT)の精緻な成長と構造の制御法開拓とその成長メカニズムの解明を中心に研究し,さらにCNTの安全性も含め,CNT科学と応用の飛躍的発展を目的としている。一年目の本年度は,次のように予定に沿った成果を得ることができた。すなわち(1)成長を制御して中空チューブ直径が1nmの極細DWNTを選択的に形成可能とし,この構造特異性を利用して内部にMo原子を1次元に並べて原子ワイヤーを形成することに成功。(2)電界効果トランジスタ(FET)特性の比較において,DWNTは双極子モーメントの影響により分散工程で用いる界面活性剤の影響がSWCNTより受け易く,FETの特性に大きく反映される。(3)Exohedralドーピングによる効果がDWNTのconfigurationによって異なることを理論計算とRaman分析を通して解明。(4)DWCNTへの硫酸ドーピング効果をSWCNTと比べて共鳴ラマン分析を利用し,光学特性を評価。(5)DWNTをフッ素化させ,ラマン分光,TEMによる分析を行い,外層のみが選択的にフッ素化され,それにより外層に起因するRBMの消失を確認。(6)DNAによってDWNTをラッピングし,特にCNT分散溶液のpHの低下と共に直径の大きいCNTを選択的に凝集分離でき,チューブ直径0.9nmのDWNTを選択的に高純度化し得ることを確認。(7)安全性評価は皮下埋没法を用いて異物に対する免疫関連細胞である全身血液中のT細胞やサイトカイン濃度により評価可能であり,MWNTはCBやアスベストに比べて,免疫学的にその毒性は低いことを示した。(8)CNTの金属触媒の残存に関して同様の免疫学的な検討を行い,鉄金属の含有量は20ppm以下がSafetyであることを導いた。これらの成果は多くの国際会議での基調講演,招待講演に反映され,当該分野の発展に寄与できた。

Research Products

• [Journal Article] Multi-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy composites (2008)
  • Author(s): Y.Shimizu, S.Miki, T.Soga, I.Itoh, H.Todoroki, T.Hosono, K.Sakaki, T.Hayashi, Y.A.Kim, M.Endo, S.Morimoto, A.Koide
  • Journal Title: Scripta Materialia 158 Pages: 267-270
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Carbon Nanotubes Show High Bone Tissue Compatibility and Accelerate Bone Formation (2008)
  • Author(s): Y.Usui, K.Aoki, N.Narita, N.Murakami, I.Nakamura, K.Nakamura, N.Ishigaki, H.Yamazaki, H.Horiuchi, H.Kato, M.Kondo, T.Nakanishi, S.Taruta, M.Endo, N.Saito
  • Journal Title: small 4(2) Pages: 240-246
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and isolation of molybdenum atomic wires (2008)
  • Author(s): H.Muramatsu, T.Hayashi, Y.A.Kim, D.Shimamoto, M.Endo, M.Terrones, M.S.Dresselhaus
  • Journal Title: Nano Lett. 8(1) Pages: 237-240
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Selective optical property modification of double walled carbon nanotubes by fluorination (2008)
  • Author(s): T.Hayashi, D.Shimamoto, Y.A.Kim, H.Muramatsu, F.Okino, H.Touhara, T.Shimada, Y.Miyauchi, S.Maruyama, M.Terrones, M.S.Dresselhaus, M.Endo
  • Journal Title: ACS Nano 2(3) Pages: 485-488
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanical properties of carbon nanotubes (2007)
  • Author(s): T.Hayashi, Y.A.Kim, T.Natsuki, and M.Endo
  • Journal Title: Chem.Phys.Chem. 8 Pages: 999-1004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hysteretic transfer characteristics of double-walled and single walled carbon nanotube field-effect transistors (2007)
  • Author(s): S.Yuan, Q.Zhang, D.Shimamoto, H.Muramatsu, T.Hayashi, Y.A.Kim and M.Endo
  • Journal Title: Appl.Phys.Lett. 91 Pages: 143118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Viability studies of pure carbon- and nitrogen-doped nanotubes with entamoeba histolytica:from amoebicidal to biocompatible structure (2007)
  • Author(s): A.L.Elias, J.C.C.-Sanchez, H.Terrones, M.Endo, J.P.Laclette, M.Terrones
  • Journal Title: small 10 Pages: 1723-1729
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Raman spectroscopy on double-wall carbon nanotubes treated with H2SO4 (2007)
  • Author(s): E.B.Barros, H.Son, Ge.G.Samsonidze, A.G.Souza Filho, R.Saito, Y.A.Kim, H.Muramatsu, T.Hayashi, M.Endo, J.Kong, and M.S.Dresselhaus
  • Journal Title: Phys.Rev.B 76 Pages: 045425
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tuning the electronic properties of coaxial nanoscale cables through chemical doping (2007)
  • Author(s): A.G.Souza Filho, V.Meunier, M.Terrones, B.G.Sumpter, E.B.Barros, F.Villalpando, J.Mendes Filho, Y.A.Kim, H.Muramatsu, T.Hayashi, M.Endo, and M.S.Dresselhaus
  • Journal Title: Nano Lett. 7(8) Pages: 2383-2388
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 触媒CVD法によるカーボンナノチューブの大量生成とその応用」(基調講演) (2008)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 金属学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] Keynote:Carbon Nanotubes:Large-scale production and their practical applications (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: IEEE Nanoelectronics Conference(NEC)
  • Place of Presentation: Shanghai,Chaina
  • Year and Date: 2008-03-25
• [Presentation] Invite:Nobel Functions in Double Walled Carbon Nanotubes (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: American Physical Society March Meeting(APS)
  • Place of Presentation: New Orleans,USA
  • Year and Date: 2008-03-10
• [Presentation] Plenary Lecture:Mass Production of Carbon Nanotubes,Current and Future Application (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: ICONSAT-2008
  • Place of Presentation: Chennai,INDIA
  • Year and Date: 2008-02-28
• [Presentation] カーボンナノチューブ,応用の進展(招待講演) (2008)
  • Author(s): 遠藤守信
  • Organizer: 第6回ナノテクノロジー総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-02-15
• [Presentation] Invite:Carbon Nanotubes-Mass production and Applications (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: International Conference&Exhibition on Nanotechnology and Advanced Materials(ICAM2007)
  • Place of Presentation: Hong Kong
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] Invite:Regularly Developed Nanopores in the Bundled Double Walled Carbon Nanotubes (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: Materials Research Society(MRS)
  • Place of Presentation: Boston,USA
  • Year and Date: 2007-11-26
• [Presentation] Keynote:Carbon Nanotube;Mass-Production and Recent Development of Applications (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: Nanotube workshop for the EU
  • Place of Presentation: London,UK
  • Year and Date: 2007-11-23
• [Presentation] 多層カーボンナノチューブの機能とリスク管理,〜生体適合性評価の現状と本格研究への期待〜(招待講演) (2007)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 化学生物総合管理学会第4回学術総会講演
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-10-05
• [Presentation] Invite:Carbon Nanotubes:Mass Production and Innovative Applications (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: 大阪大学ナノサイエンステクノロジー国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2007-09-26
• [Presentation] カーボンナノチューブの基礎科学と応用(Science and Applications of Carbon Nanotubes)〜成長メカニズム,大量生産と機能を中心として〜(招待講演) (2007)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 日本化学会第60回コロイド界面化学部会討論会
  • Place of Presentation: 松本
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] Plenary Lecture:Carbon Nanotube-based Electrode for Energy Storage (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: Carbon for Energy Storage and Evironmental Protection(CESEP'07)
  • Place of Presentation: Krakow,Poland
  • Year and Date: 2007-09-03
• [Presentation] Invite:Mass Production,Large Scale Application and Bio-Safety of Carbon Nanotubes (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: The international conference on nanotechnology in 2007(NanoteC'07)
  • Place of Presentation: Sussex,UK
  • Year and Date: 2007-08-31
• [Presentation] Keynote:Carbon Nanotubes as Multi-functional Filler in Nanocomposite (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: Carbon2007
  • Place of Presentation: Seattle,USA
  • Year and Date: 2007-07-18
• [Presentation] Invite:Growth,Mass Production,Functions and Applications of Carbon Nanotubes in the Era of Large Scale Production (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: 8th Interational Workshop Fullerenes and Atomic Cluster(IWFAC)
  • Place of Presentation: St.Petersburg,Russia
  • Year and Date: 2007-07-02
• [Presentation] Plenary Lecture:Basic Science and Applications of Carbon Nanotubes (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: International Workshop on One-Dimensional Nano-Structured Materials
  • Place of Presentation: Nanchang,China
  • Year and Date: 2007-06-26
• [Presentation] Enhanced thermal conductivity of carbon fiber/phenolic resin composites by the introduction of carbon nanotubes (2007)
  • Author(s): Y.A.Kim, H.Muramatsu, T.Hayashi, M.Endo, M.Terrones, M.S.Dresselhaus
  • Organizer: th International Conference on Science and Application of Nanotubes(NT07)
  • Place of Presentation: Ouro Preto,Brazil
  • Year and Date: 2007-06-25
• [Presentation] Plenary Lecture:Science,Application and Bio-toxicity of Carbon Nanotubes (2007)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: 2nd International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies(EM Nano2007)
  • Place of Presentation: Nagano,Japan
  • Year and Date: 2007-06-20
• [Presentation] Invite:Synthesis and structural characterization of double walled carbon nanotubes (2007)
  • Author(s): Y.A.Kim, Morinobu Endo
  • Organizer: NASA&Smalley Workshop
  • Place of Presentation: Austin,USA
  • Year and Date: 2007-04-15
• [Book] 5.2章ナノ材料としての利用, 炭素の事典(編集:伊与田正彦・榎敏明・玉浦裕) (2007)
  • Author(s): 遠藤守信, 竹内健司, 林卓哉, Y.J.Kim, Y.A.Kim, 柳澤隆
  • Total Pages: 409-432
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] 1.1.1新素材CNTとその可能性, ナノカーボンハンドブック(監修:遠藤守信, 飯島澄男) (2007)
  • Author(s): 遠藤守信, 竹内健司
  • Total Pages: 3-9
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] 1.2.1CNT製造法開発の現状と今後の展望, ナノカーボンハンドブック(監修:遠藤守信, 飯島澄男) (2007)
  • Author(s): 林卓哉, 竹内健司, 村松寛之, 朴基哲, 遠藤守信
  • Total Pages: 20-25
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] 1.2.15カップ積層型CNTの生成と構造, ナノカーボンハンドブック(監修:遠藤守信, 飯島澄男) (2007)
  • Author(s): 柳澤隆, 遠藤守信
  • Total Pages: 479-484
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] 1.3.3.1.4燃料電池, ナノカーボンハンドブック(監修:遠藤守信, 飯島澄男) (2007)
  • Author(s): 朴基哲, 竹内健司, 遠藤守信
  • Total Pages: 316-321
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] 6.2.7CNTの生体反応性に関して-安全性評価に対する基本的スタンスとアスベスト, カーボンブラックとの免疫応答性の比較について- (2007)
  • Author(s): 小山省三, 遠藤守信, 羽二生久夫
  • Total Pages: 507-513
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] 6.2.13ナノカーボンの廃棄技術, ナノカーボンハンドブック(監修:遠藤守信, 飯島澄男) (2007)
  • Author(s): 竹内健司, 朴基哲, 遠藤守信
  • Total Pages: 925-929
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] Vol.111Potential Application of Carbon Nanotubes, in Carbon Nanotubes:Advanced Topics in the Synthesis, Structure, Properties and Applications (2007)
  • Author(s): M.Endo, M.S.Strano, P.M.Ajayan
  • Total Pages: 14-60
  • Publisher: Springer