2015 Fiscal Year Annual Research Report
Ａｓ－Ｇｒｏｗｎ架橋型カーボンナノリボンの開発と構造・物性の解明
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24510153
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
横井 裕之 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (50358305)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 架橋型カーボンナノリボン / グラフェン / 液面下CVD法 / 非平衡条件 / カーボンナノポット / 新規ナノ構造 / ナノ空間 / ドラッグデリバリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度において、合成基板鉛直配置型液面下CVD装置を改良することによりAs-grown架橋型カーボンナノリボンの収率向上を図ったが、有意な改善は見られなかった。ガス供給口の配置調整によりガス流の均一化を図ったが、チャンバーからのガス排出の斑を改善できなかったことが原因と考えられる。一方、本研究の過程で新規に開発したナノカーボン物質であるカーボンナノポットについては、テーパード縮径中空胴部に密集しているグラフェン端がヒドロキシル基で修飾されている可能性が高いことを示した。また、カーボンナノポットのI-V特性を測定し、金属的な伝導特性を示すことがわかった。
研究期間全体を通じて、独自開発の液面下CVD装置の改良と触媒、触媒担体、合成条件の最適化を図って、カーボンナノリボンを合成し、顕微ラマン分光の2次元マッピングによりカーボンナノリボンの構造を解析した。その結果、カーボンナノリボンは面内結晶サイズが24nm程度のグラフェンシートが2～3層積層した構造になっていることが示唆された。その開発過程で、新規構造のナノカーボン物質カーボンナノポットを産出した。この新物質はグラフェン層からなり、典型的なサイズは外径が20～40nm、内径が5～30nm、長さが100～200nmであり、中空空間のアスペクト比が10～20に及ぶことがわかった。このアスペクト比は既存の容器型ナノ物質のものを大きく上回っており、ドラッグデリバリなどへの応用が期待される。そこでこの物質に対する合成条件も最適化し、そのナノ構造や表面修飾官能基、電気伝導特性を明らかにした。その結果、カーボンナノポットの側面の一部にグラフェン端が密集している特異な構造が明らかとなり、しかもそれらがヒドロキシル基で終端されていることが示唆された。また、電気伝導特性は金属的であることも明らかにした。
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