2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation and application of perfect structure carbon nanotubes
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20H05668
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
片浦 弘道 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 招聘研究員 (30194757)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 丈士 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (30415707)
平野 篤 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90613547)
斎藤 毅 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (60371043)
桑原 有紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20635312)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 欠陥制御 / 構造分離 / 高移動度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、カーボンナノチューブ（CNT）を欠陥密度の違いで分離する新技術を基盤として、欠陥の無いCNTを創出することを目的としている。本年度は、新規分離装置を導入し、多種のゲル担体候補について分離性能試験を行い、その結果から分離原理解明を試みた。その結果、CNTがゲルへ吸着する際には、CNT表面に吸着していた界面活性剤が脱離し、CNTの疎水表面がゲルの疎水基に疎水性相互作用で直接吸着することが強く示唆された。そのため、疎水性が高いゲルでは吸着したCNTは脱離不能となる。比較的親水性が高い多糖類のゲルが適している事が理解された。この吸着原理をCNTの構造分離にも適用した。これまで困難であった金属型CNTの構造分離を試みたところ、既知のアームチェア型だけで無く、ジグザグ型やカイラル型など、多種の金属型CNTの単一構造分離に世界で初めて成功した。金属型では、すべてのカイラル角を実現できるため、今後カイラル角に依存したCNTの物性探査が可能となる。特に、今回世界で初めて得られた (5,5)型CNTでは、金属でありながら、光吸収は410 nmよりも短波長のみに現れる事から、極めて透明性の高い透明電極用の材料として応用が期待できる。
低欠陥CNTの合成では、構造分離しやすい1 nm程度の直径で、極めて欠陥の少ないCNTの新規合成に成功した。今後、このCNTをベースに、欠陥修復、欠陥密度による分離を試みる。なお、熱処理によるナノチューブの欠陥修復試験では、計画時に想定した温度よりも低温で、有効な欠陥修復が行われている事を示唆する結果を得た。触媒活性化温度以下で欠陥修復が可能であれば、CNT原料からの触媒除去は必須では無くなるため、今後慎重な確認が重要となる。低欠陥分散については、分散温度の最適化を行った。
なお、これらの先端の成果は、オンライン開催の学会での講演に適さないと判断した。
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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
新型コロナウイルスの世界的パンデミックにより、ポスドクポストへの応募が激減したため、ポスドク雇用に至らなかった。そこで、研究体制を見直し、当面、研究代表者のエフォートを大幅に割り増しし、自ら実験を行う事とした。その結果、研究は順調に推移している。今後もパンデミック持続中は、ポスドク公募は継続しつつ、ポスドクに依存しない体制で研究を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウイルスの世界的パンデミックにより、研究用機材の流通にも若干障害が生じている。本研究課題では、複数の課題が平行して進行しているが、各年度で必要となる機材に関して、納期の関係等により十分な対応が期待できない場合には、臨機応変に各課題の計画を前倒しまたは後ろ倒しして対応することで、全研究期間を通して全体として遅滞の無い研究を推進するものとする。
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