Sorting mechanism investigation for chirality-selective separation of single-walled carbon nanotubes via spatial-restricted phase-transition of thermoresponsive polymer

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05220
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: KUWAHARA Shota 東邦大学, 理学部, 准教授 (10612658)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブ / 温度応答性高分子 / 分離 / 顕微鏡観察 / 局所加熱 / 顕微分光

Outline of Final Research Achievements

We investigated the sorting mechanism of single-walled carbon nanotubes via the phase-transition of a thermoresponsive polymer by observing formation and expansion of the solid-phase of a thermoresponsive polymer via near-infrared light-induced heating. The phase transition of a thermoresponsive polymer induced just after focusing the infrared laser illumination on a metal narrow line, and expanded the size of the solid phase until around 2 minutes. The temporal change of the size of the solid phase correlates with the chirality-selective sorting of single-walled carbon nanotubes, which is affected by the constituents in an aqueous solution of a thermoresponsive polymer, such as carbon nanotubes, surfactant molecules, and sodium salts.

Free Research Field

ナノ材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

温度応答性高分子の固相の体積を光学顕微鏡により直接観察することで、水溶液中に存在するナノ物質やナトリウム塩が温度応答性高分子の相転移にどのような影響を与えるのか解明することができ、水溶性高分子の水和構造に関する重要な知見が得られた。また、単層カーボンナノチューブの分離を左右する重要な因子と、分離される単層カーボンナノチューブの構造特異性との関連を見出すことに成功し、構造により電気的特性が大きく変化するカーボンナノチューブの特徴を利用したデバイス応用に向けて、最適な物性を持つ単層カーボンナノチューブを大量かつ安定に供給できる信頼のあるカーボンナノチューブ技術へと進展させられる。