2019 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of novel silicon carbide nanomaterials and nanocomposites by microstructural change using quantum beam irradiation
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19K05022
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
田口 富嗣 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50354832)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 春也 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員(定常) (70354941)
佐伯 盛久 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (30370399)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / イオン照射 / ハイブリッドカーボンナノ材料 / 電子線照射 / 白金微粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、多層カーボンナノチューブとSi粉末との真空熱処理により、炭化ケイ素（SiC）ナノチューブ及びC-SiC同軸複合ナノチューブの創製に成功している。さらにSiCナノチューブのイオン照射により、バルクSiCとは異なる微細組織変化挙動を示すことを明らかにしている。同様に、C-SiC同軸複合ナノチューブのイオン照射を行ったところ、新奇カーボンナノ材料の創製に成功した。透過型電子顕微鏡(TEM)観察結果から、室温におけるイオン照射により、外層のSiC層はアモルファス化するが、内部のカーボン層は結晶性を維持していることが分かった。また、元々存在したナノチューブの長さ方向に平行なカーボン層だけでなく、長さ方向に垂直な方向に平行な新たなカーボン層が、イオン照射により出現することを明らかにした。以上の結果から、アモルファスSiCナノチューブ内に、長さ方向に積層した50nm以下のグラフェンナノディスクと多層カーボンナノチューブが複合化された新奇構造を有するハイブリッドカーボンナノ材料の創製に成功したことが示唆された。長さ方向に垂直なカーボン層の面間隔は、照射量の増加とともに徐々に減少し、さらに元々のカーボン層の厚さが厚いほど、このカーボン層の面間隔は、黒鉛の面間隔である0.34nmにより近づいていくことが示唆された。
SiCナノチューブを塩化白金酸溶液に入れ、室温において2MeV電子線照射を行った。電子線照射後のSiCナノチューブのTEM観察結果から、SiCナノチューブにNaOH及びHCl処理を行った試料では、SiCナノチューブ表面に均一に、5nm以下の白金微粒子が担持することが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
C-SiC同軸複合ナノチューブの室温イオン照射により、これまでに合成されたことのないハイブリッドカーボンナノ材料の合成に成功し、さらに、イオン照射による透過型電子顕微鏡その場観察法を用いることで、新規カーボンナノ構造体の微細組織変化の素過程を解明することができた。また、電子線照射法により、白金微粒子担持SiCナノチューブの合成にも成功したため、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、C-SiC同軸複合ナノチューブのイオン照射により、元々のカーボン層の形状を制御することで、これまでに合成されたことのない新奇カーボンナノ材料の創製を目指す。
加えて、電子線照射法の照射条件等を最適化することで、SiCナノチューブに担持する白金微粒子のサイズや量を制御することを試みる。さらに、このようにして得られた白金微粒子担持SiCナノチューブの電気化学特性評価を進める。
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| Causes of Carryover |
透過型電子顕微鏡その場観察実験が予定よりも順調に行われ、さらに良好な結果が得られたために、当初の計画よりも試料作製用の原材料を購入する必要がなくなったため。また、当初作製予定であった雰囲気制御電子線照射容器を使用せずに、当該年度に予定していた白金微粒子をSiCナノチューブに担持することができたため。さらに、新型コロナウィルス蔓延のために、出席予定であった学会会議が中止になったため。
令和2年度には、令和元年度購入予定であった雰囲気制御電子線照射容器の購入や、二端子透過型電子顕微鏡用ホルダーを用いた電気特性評価のための消耗品や、電気化学特性評価用消耗品を購入する計画である。
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Research Products
(12 results)
