気相法カーボンなの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

2008 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 カーボン科学研究所, 准教授 (50402128) ; 小山 省三 信州大学, 医学部, 教授 (00115346) ; 藤井 千文 信州大学, 医学部, 助教 (10361982)
• Keywords: カーボンナノチューブ / 触媒CVD / 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。二年目の本年度は、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)CVD法とPeapodsまたはferrocene内包SWNTから生成したDWNTの構造比較を行い、これらDWNTの主な違いはInner tubeとOuter tubeのカイラリティペアーの違いであることを見出した。(2)触媒に安価なガーネット、炭素源に都市ガスを用いて、CNTが極めて大量にかつ高品質に成長制御およびガーネットとCNTを容易に分離できる手法を見出した。(3)DWNTの外部チューブに選択的に長い官能基を修飾して溶媒中で孤立化することを確認し、それを用いてPolyimideをIn situ Polymerizationすることで高強度、高伝導性、高熱安定性及び高い透明性膜を得た。(4)DWNTは内外チューブにより、四つに分けられる(半導体@金属、金属@半導体、半導体@半導体、金属@金属)。界面活性剤により分散したDWNTについて共鳴ラマンのRBMから構成によってチューブ間のspacingが違うことを実験的に初めて証明した。(5)表面改質を施したMWNTをフィラーに用いてゴム界面相並びに立体構造の制御すなわち新開発のセルレーション技術によって、現行の175℃、140MPaから260℃、240MPaの革新的耐久性を有する超高性能ゴムシール材を開発した。(6)CNTの安全性をCNTに残存している不純物の影響を免疫学的な観点で評価し、高温熱処理により得られる高純度なCNTが高い生体親和性を示すことを見出した。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] An anticorrosive magnesium/carbon nanotube composites (2008)
  • Author(s): M.Endo, T.Hayashi, I.Itoh, Y.A.Kim, D.Shimamoto, H.Muramatsu, Y.Shimizu, S.Morimoto, M.Terrones, S.Iinou, S.Koide
  • Journal Title: Appl.Phys.Lett. 92 Pages: 063105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CdSe quantum dots-decorated double walled carbon nanotubes:The effect of chemical moieties (2008)
  • Author(s): Y.A.Kim, H.Muramatsu, K.C.Park, D.Shimamoto, Y.C.Jung, J.H.Kim, T.Hayashi, Y.Saito, M.Endo, M.Terrones and M.S.Dresselhaus
  • Journal Title: Appl.Phys.Lett. 93 Pages: 051901
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bulk production of a new form of sp2 carbon:crystalline graphene nanoribbons (2008)
  • Author(s): J.Campos-Delgado, J.M.Romo-Herrera, X.Jia, D.A.Cullen, H.Muramatsu, Y.A.Kim, T.Hayashi, Z.Ren, D.J.Smith, Y.Okuno, T.Ohaba, H.Kanoh, K.Kaneko, M.Endo, H.Terrones, M.S.Dresselhaus, M.Terrones
  • Journal Title: Nano Letters 8(9) Pages: 2773-2778
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A detailed comparison of CVD grown and precursor based DWCNTs (2008)
  • Author(s): R.Pfeiffer, H.Peterlik, H.Kuzmany, F.Simon, K.Pressl, P.Knoll, M.H.Rummeli, H.Shiozawa, H.Muramatsu, Y.A.Kim, T.Hayashi, M.Endo
  • Journal Title: Phys.Stat.Sol. (b)245(10) Pages: 1943-1946
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mass production of multi-walled carbon nanotube from natural resources (2008)
  • Author(s): E.Endo, K.Takeuchi, T.Ichiki, Y.A.Kim, K.C.Park, T.Hayashi, T.Fukuyo, S.Iinou, D.S.Su, M.Terrones, M.S.Dresselhaus
  • Journal Title: ChemSusChem 1(10) Pages: 820-822
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extreme-performance rubber nanocomposites for proving and excavating deep oil resources using multi-walled carbon nanotubes (2008)
  • Author(s): M.Endo, T.Noguchi, M.Ito, K.Takeuchi, T.Hayashi, Y.A.Kim, T.Wanibuchi, H.Jinnai, M.Terrones, M.S.Dresselhaus
  • Journal Title: Adv.Funct.Mater. 18(21) Pages: 3403-3409
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conducting and Transparent Polymer using Surface-modified and Individualized Double Walled Carbon Nanotube (2008)
  • Author(s): Y.C.Jung, D.Shimamoto, H.Muramatsu, Y.A.Kim, T.Hayashi, M.Terrones, M.Endo
  • Journal Title: Adv.Mater. 20(23) Pages: 4509-4512
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Raman spectroscopy study of isolated double walled carbon nanotubes with different metallic and semiconducting configurations, (2008)
  • Author(s): F.Villalpando-Paez, H.Son, D.Nazich, Y.P.Hsieh, J.Kong, Y.A.Kim, D.Shimamoto, H.Muramatsu, T.Hayashi, M.Endo, M.Terrones, M.S.Dresselhaus
  • Journal Title: Nano Letters 8(11) Pages: 3879-3886
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Double-wall carbon nanotube doped with different Br2 doping levels:A resonance Raman study (2008)
  • Author(s): G.M. do Nascimento, T.Hou, Y.A.Kim, H.Muramatsu, T.Hayashi, M.Endo, N.Akuzawa and M.S.Dresselhaus
  • Journal Title: Nano Letters 8(12) Pages: 4168-4172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo immunological toxicity in mice of carbon nanotubes with impurities (2008)
  • Author(s): S.Koyama, Y.A.Kim, T.Hayashi, K.Takeuchi, C.Fujii, N.Kuroiwa, H.koyama, T.Tukahara, M.Endo
  • Journal Title: Carbon 47 Pages: 1365-1372
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 特別講演:『カーボンナノチューブの構造と制御機能』 (2009)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 日本顕微鏡学会関東支部講演会
  • Place of Presentation: 工学院大学新宿キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-07
• [Presentation] 基調講演『カーボンナノチューブの機能,応用と成功のための安全性』 (2008)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 第20回エラストマー討論会記念大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] Invite:「Carbon Nanotubes～Mass production, Applications and Safety for Success～」 (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: 2008China(Ninbo) International Forum on Advanced Materials and Commercialization
  • Place of Presentation: Ninbo, China
  • Year and Date: 2008-11-18
• [Presentation] Plenary:Carbon Nanotubes State-of-the-art Technology and Safety for Success (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: ACSE2008
  • Place of Presentation: Jeonju, Korea
  • Year and Date: 2008-11-13
• [Presentation] Invite:「Carbon Nanotubes ～Growth, structural control and safety for applications～」 (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: CarboCat-III
  • Place of Presentation: Berlin,Germany
  • Year and Date: 2008-11-09
• [Presentation] Plenary:Carbon Nanotube State-of-the-art Technology and Safety for Success (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: Advances in Functional Nanomaterials The 5th Annual Conference of ARC Center for Functional Nanomaterials
  • Place of Presentation: Brisbane, Austraria
  • Year and Date: 2008-11-05
• [Presentation] 招待講演:「カーボンナノチューブ～応用展開と“Safety for Success”～」 (2008)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 触媒学会横浜地区講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学すずかけ台キャンパスすずかけホール
  • Year and Date: 2008-10-30
• [Presentation] 招待講演:「Carbon Nanotubes～State-of-the-art Technology and Safety for Success～」 (2008)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: フランスCEA LETI-day
  • Place of Presentation: 東京新宿京王プラザホテル
  • Year and Date: 2008-10-22
• [Presentation] 招待講演:「Development and Application of Carbon Nanotubes」 (2008)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 第13回Work Shop成膜
  • Place of Presentation: 京都テルサ
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 基調講演:「CCVD法によりカーボンナノチューブ～量産,応用 そして成功に向けての安全性～」 (2008)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 第35回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス70周年記念講堂
  • Year and Date: 2008-08-27
• [Presentation] Invite:Innovative Carbon Nanotubes:Basic Science and Applications(Invite) (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: Symposium Brazil-Japan in Economy, Science and Technological Innovation
  • Place of Presentation: Sao Paulo, Brazil
  • Year and Date: 2008-06-15
• [Presentation] Invite:Carbon Nanotubes, ～Basic Science, Applications and Safety～ (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: Nano 2008
  • Place of Presentation: Rio de Janeiro.RJ, Brazil
  • Year and Date: 2008-06-02
• [Presentation] 招待講演:カーボンナノチューブ～基礎科学,応用と安全性～ (2008)
  • Author(s): 遠藤 守信
  • Organizer: 日本セラミックス協会第83回通常総会講演
  • Place of Presentation: 東海大学校友会館
  • Year and Date: 2008-05-23
• [Presentation] Invite:International Collabolation Carbon nanotube Current and Future Application (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Organizer: NANO QUEBEC
  • Place of Presentation: Montreal,Canada
  • Year and Date: 2008-04-21
• [Book] Chapter1, Science and Technology of Nanocarbons:in Nanoscale phenomena Basic Science to Device Applications (2008)
  • Author(s): Morinobu Endo
  • Total Pages: 3-13
  • Publisher: Springer