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2021 Fiscal Year Annual Research Report

同位体および異種原子層により複合化した単層カーボンナノチューブの熱伝導計測

Research Project

Project/Area Number 20K14660
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

井ノ上 泰輝  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00748949)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Keywords単層カーボンナノチューブ / 窒化ホウ素 / 同位体 / ヘテロ構造 / 熱伝導 / 薄膜 / ナノ材料
Outline of Annual Research Achievements

最終年度は、既存のナノチューブの外層へのカーボン(グラフェン)層の導入による新たな同心ヘテロナノチューブ構造の構築を実施した。市販の窒化ホウ素(BN)ナノチューブ(BNNT)を用意し、液体中への分散および真空濾過によりBNNT薄膜を形成して、ヘテロ層合成のテンプレートとした。光加熱型の化学気相成長装置を用い、エタノールを原料として合成温度1000-1500℃程度においてBNNT上へのカーボン層の合成を行った。得られたサンプルに対してラマン分光法、紫外可視吸収分光法、近赤外分光法、X線吸収分光法、透過型電子顕微鏡法などによる構造分析を行い、サンプル上の一部においてグラフェン化した層の形成を確認した。さらに、テンプレートのBNNT構造中においては炭素原子による窒素・ホウ素原子の置換は生じておらず、元の構造が保持されていることを確認した。これまでに実現された単層カーボンナノチューブ(CNT)外層へのBN原子層などのヘテロ構造構築に加えて、カーボン層合成を可能とする本手法により、ヘテロ構造作製の自由度が飛躍的に増大することが期待される。
研究期間全体を通じて、単層CNT薄膜上へのBNNTの被覆による熱伝導度の向上を実現するとともに、異なる熱・電気・光学特性、酸化耐性などを有する異種ナノ物質の複合化により、両者の特長を併せ持つ機能化材料を構築できることを実証した。また、部分的に異なる同位体比率の炭素原子が交互配列した孤立単層CNTを作製した。

  • Research Products

    (22 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes from Solid Carbon Nanoparticle Seeds via Cap Formation Engineering with a Two-Step Growth Process and Water Vapor Supply2022

    • Author(s)
      Wang Mengyue、Nakamura Keisuke、Arifuku Michiharu、Kiyoyanagi Noriko、Inoue Taiki、Kobayashi Yoshihiro
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 7 Pages: 3639~3648

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c06268

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Universal Map of Gas-Dependent Kinetic Selectivity in Carbon Nanotube Growth2022

    • Author(s)
      Otsuka Keigo、Ishimaru Ryoya、Kobayashi Akari、Inoue Taiki、Xiang Rong、Chiashi Shohei、Kato Yuichiro K.、Maruyama Shigeo
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1021/acsnano.1c10569

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoluminescence from Single-Walled MoS2 Nanotubes Coaxially Grown on Boron Nitride Nanotubes2021

    • Author(s)
      Liu Ming、Hisama Kaoru、Zheng Yongjia、Maruyama Mina、Seo Seungju、Anisimov Anton、Inoue Taiki、Kauppinen Esko I.、Okada Susumu、Chiashi Shohei、Xiang Rong、Maruyama Shigeo
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 15 Pages: 8418~8426

    • DOI

      10.1021/acsnano.0c10586

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tailoring the surface morphology of carbon nanotube forests by plasma etching: A parametric study2021

    • Author(s)
      Seo Seungju、Kim Sanha、Yamamoto Shun、Cui Kehang、Kodama Takashi、Shiomi Junichiro、Inoue Taiki、Chiashi Shohei、Maruyama Shigeo、Hart A. John
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 180 Pages: 204~214

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.04.066

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] One-dimensional van der Waals heterostructures: Growth mechanism and handedness correlation revealed by nondestructive TEM2021

    • Author(s)
      Zheng Yongjia、Kumamoto Akihito、Hisama Kaoru、Otsuka Keigo、Wickerson Grace、Sato Yuta、Liu Ming、Inoue Taiki、Chiashi Shohei、Tang Dai-Ming、Zhang Qiang、Anisimov Anton、Kauppinen Esko I.、Li Yan、Suenaga Kazu、Ikuhara Yuichi、Maruyama Shigeo、Xiang Rong
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 118 Pages: e2107295118

    • DOI

      10.1073/pnas.2107295118

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Bulk-scale synthesis of randomly stacked graphene with high crystallinity2021

    • Author(s)
      Xu Zizhao、Nakamura Shingo、Inoue Taiki、Nishina Yuta、Kobayashi Yoshihiro
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 185 Pages: 368~375

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.09.034

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Catalyst-free CVD synthsis of graphene on various crystal materials2022

    • Author(s)
      Kenta Kusakabe,Yuta Fujisaki,Taiki Inoue,Shigeo Maruyama,Shohei Chiashi
    • Organizer
      第62回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Fabrication and characterization of horizontal arrays of SWCNT-BNNT heteronanotubes2022

    • Author(s)
      Satoru Matsushita,Taiki Sugihara,Guangyao Zhu,Keigo Otsuka,Taiki Inoue,Shohei Chiashi,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      第62回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] CO2-driven tuning of growth rate, lifetime, and incubation of horizontal arrays of carbon nanotubes2022

    • Author(s)
      Ryoya Ishimaru,Keigo Otsuka,Taiki Inoue,Shohei Chiashi,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      第62回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Gas-dependent kinetic selectivity in catalytic chemical vapor deposition of single-walled carbon nanotubes2022

    • Author(s)
      Keigo Otsuka,Ryoya Ishimaru,Taiki Inoue,Rong Xiang,Shohei Chiashi,Yuichiro K. Kato,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      第62回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] ファンデルワールスヘテロナノチューブの合成2022

    • Author(s)
      井ノ上 泰輝, 鄭 永嘉, 馮 雅, 柳 銘, 項 栄, 千足 昇平, 丸山 茂夫
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] カーボン層被覆した窒化ホウ素ナノチューブにおける化学結合状態の解析2022

    • Author(s)
      加藤 雅清, 井ノ上 泰輝, 周 詠凱, Chiew Yi Ling, 末永 和知, 仲武 昌史, 高倉 将一, 渡辺 義夫, 小林 慶裕
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Hyperspectral Imaging of MoS2-hBN-Carbon Heteronanotubes: Novel Analytical Method with Optical Resolution of λ/37002021

    • Author(s)
      S. V. Rotkin,Y. Feng,H. Li,T. Inoue,S. Chiashi,R. Xiang,S. Maruyama
    • Organizer
      239th ECS Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Device Applications of One-Dimensional van der Waals Heterostructure Nanotubes2021

    • Author(s)
      Ya Feng,Henan Li,Taiki Inoue,Slava V. Rotkin,Rong Xiang,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials (NT21)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tracing acetylene-accelerated growth process of horizontally aligned carbon nanotubes by isotope labeling2021

    • Author(s)
      Akari Kobayashi,Ryoya Ishimaru,Keigo Otsuka,Taiki Inoue,Shohei Chiashi,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials (NT21)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Growth mechanism and handedness relation of one-dimensional van der Waals heterostructures2021

    • Author(s)
      Yongjia Zheng,Akihito Kumamoto,Rong Xiang,Kaoru Hisama,Keigo Otsuka,Yuta Sato,Taiki Inoue,Shohei Chiashi,Daiming Tang,Qiang Zhang,Anton Anisimov,Esko Kauppinen,Kazu Suenaga,Yuichi Ikuhara,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials (NT21)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The effect of oxidants on SWCNT growth analyzed by isotope labeling technique2021

    • Author(s)
      Ryoya Ishimaru,Keigo Otsuka,Taiki Inoue,Shohei Chiashi,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      第61回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Growth mechanism and handedness relation of 1D SWCNT-BNNT van der Waals heterostructures2021

    • Author(s)
      Yongjia Zheng,Akihito Kumamoto,Kaoru Hisama,Keigo Otsuka,Yuta Sato,Taiki Inoue,Shohei Chiashi,Daiming Tang,Qiang Zhang,Anton Anisimov,Esko I. Kauppinen,Kazu Suenaga,Yuichi Ikuhara,Rong Xiang,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      第61回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Chemical vapor deposition growth of carbon layers on boron nitride nanotubes2021

    • Author(s)
      Taiki Inoue,Masakiyo Kato,Yungkai Chou,Yoshihiro Kobayashi
    • Organizer
      第61回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Fabrication of SWCNT-BNNT field-effect transistors and evaluation of contact resistance2021

    • Author(s)
      Taiki Sugihara,Satoru Matsushita,Shu Sato,Keigo Otsuka,Taiki Inoue,Shohei Chiashi,Shigeo Maruyama
    • Organizer
      第61回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] カーボンナノチューブ・窒化ホウ素ナノチューブ複合構造の合成2021

    • Author(s)
      加藤 雅清,周 詠凱,井ノ上 泰輝,小林 慶裕
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Remarks] Taiki Inoue

    • URL

      http://www.ap.eng.osaka-u.ac.jp/nanomaterial/~inoue/index.html

URL: 

Published: 2022-12-28  

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