2009 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー蒸発を利用した単層カーボンナノチューブ生成機構の解明と構造制御
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19686018
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
河野 正道 Kyushu University, 大学院・工学研究院, 准教授 (50311634)
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| Keywords | ナノチューブ / 熱工学 / ナノ粒子 / レーザー蒸発 |
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| Research Abstract |
レーザー蒸発法によって生成されたNiナノ粒子をDMA (Differential Mobility Analyzer)にてサイズ選別し,それを基板(酸化膜が形成されたシリコン基板)上に堆積させ,アルコール(エタノール)を炭素源とするCVD法にてSWNT生成を行った.DMAのシースガス流量を増やすこと,また低い電圧を高い安定性で供給できる電源を導入することによって,より小さなナノ粒子のサイズ選別を可能とした.平均粒径が3.3nmのNiナノ粒子を堆積し触媒とした場合に,ラマン分光法によりSWNTの生成を確認することが出来たが,電子顕微鏡観察の結果,垂直配向膜等は形成されていなかった.次に,DMAにてサイズ選別されたナノ粒子を基板に堆積させることなく,直接気中で炭素源と反応させる実験を行った.エタノールやメタンを炭素源とした場合に,ナノ粒子を核とした生成物が観測されたものの,ナノチューブの生成は観測されなかった.炭素源をアセチレンとし,さらに水素を添加することでナノチューブが生成されることが知られているため,水素の量をパラメーターとしアセチレンとナノ粒子の反応を行った結果,ナノチューブの生成にはある程度の量の水素が必要であることが判明した.基板上に担持されたナノ粒子を触媒としたCVD法では,このナノ粒子の活性化を行うため,炭素源を導入する前に水素を導入することが多い.しかしながら気中合成の場合,水素の役割としては単なるナノ粒子の活性化で無く,ナノチューブ生成自体に大きな役割を果たしていることが考えられる.
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