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2012 Fiscal Year Research-status Report

臨界流体中における新規ナノ構造の低温/室温創成

Research Project

Project/Area Number 24656148
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Research InstitutionToyo University

Principal Investigator

前川 透  東洋大学, 理工学部, 教授 (40165634)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywordsナノテクノロジー / ナノ材料 / 自己組織化 / 自己集積化 / 臨界流体
Research Abstract

(1) 臨界点セルの製作 試験流体を封入するための臨界流体セルを作製した。流体分子分解過程で生成される酸素分子濃度が、今年度購入した酸素濃度計により計測できるようになった。
(2) 磁性カーボンナノチューブの生成 臨界点近傍アセトンにカーボンナノチューブ(CNTs)を分散させ、ニッケロセン(Ni(cp)2)と硫黄を混入することにより、ニッケルナノ粒子内包カーボンシェル(Ni@C)で修飾されたカーボンナノチューブ(Ni@C/CNTs)を作製した。流体温度が240 °Cにおいて最も効率良くNi@C/CNTsが生成された。磁気特性を測定し、Ni@C/CNTsが軟強磁性を示すことがわかった。
(3) 磁性カーボンオニオンの生成 臨界点近傍ベンゼンにNi(cp)2あるいはコバルトセン(Co(cp)2)を混入し、紫外線レーザー(Nd:YAG, 波長266 nm)を照射することにより、ニッケルナノ粒子内包カーボンオニオン(Ni@C)とコバルトナノ粒子内包カーボンオニオン(Co@C)を生成することに成功した。Ni@CとCo@Cが常磁性特性を有することがわかった。
(4) Fullereneナノファイバーの生成 ベンゼンにFullerene C60分子と硫黄を分散させ、シリコン基板上で液滴を蒸発させることにより、Fullerene C60分子と硫黄から構成されるナノファイバーを作製した。臨界点近傍二酸化炭素中に上記ファイバーを静置することにより、硫黄が抽出されファイバーが結晶化されることがわかった。
(5) ナノ二次構造形成のためのCNTsの生成 Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition(PECVD)法により、構造(内径・長さ・壁数)を精確に制御したCNTsを生成することに成功した。今後、CNTsから構成されるナノ二次構造を作製する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験装置の作製、測定観察システムの整備が順調に進み、臨界流体中において種々のナノ構造(磁性CNTs, 磁性カーボンオニオン, ナノファイバー 等)が自己集積化により形成されることを明らかにした。従来のナノ構造作製方法に比べ、低温でのナノ構造生成が可能になったことは画期的である。従って、当初の目的がほぼ達成できたと自己評価する。
4 編の論文を発表したが、今後、さらにインパクトファクターの高い論文誌に論文発表をする必要がある。

Strategy for Future Research Activity

平成24年度の研究成果をもとに、 (a) 臨界点セルの改良、実験手順・実験条件の再検討を行い、また、研究代表者・研究協力者との連携をさらに強化し、さらに効率の高い流体分子分解法およびナノ構造形成法について考察する。また、実験に加え、流体分子の分解メカニズムおよびナノ構造形成メカニズムを理論的・数値的に解析する。
研究成果をまとめ(臨界流体中の分子分解・ナノ構造形成を普遍現象としてとらえる)、著名国際論文誌に投稿する。二酸化炭素および有害流体分子の低温/室温分解およびナノ構造の低温/室温生成のインパクトは国際的に高いと考えられ、インパクトファクターの高い国際論文誌への論文発表、著名国際学会での研究発表を積極的に行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

機器備品費および消耗品費が予定額を下回ったため、残額を次年度に組み込み、以下のように研究費を使用する;
消耗品費:作動流体・ガラス・薬品等:500,000 円
その他:論文掲載料:101,106 円

  • Research Products

    (16 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Precise control of the number of walls of CNTs of a uniform internal diameter2013

    • Author(s)
      A. Baliyan, Y. Hayasaki, T. Fukuda, T. Uchida, Y. Nakajima, T. Hanajiri and T. Maekawa
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 117 Pages: 683-686

    • DOI

      DOI: 10.1021/jp309894s

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quick synthesis of highly aligned or randomly oriented nano fibrous structures composed of C60 molecules via self-assembly2013

    • Author(s)
      S. Kurosu, T. Fukuda and T. Maekawa
    • Journal Title

      Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol.

      Volume: 4 Pages: 025003

    • DOI

      DOI:10.1088/2043-6262/4/2/025003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Creation of metal-containing carbon onions via self-assembly in metallocene/benzene solution irradiated with an ultraviolet laser2012

    • Author(s)
      Y. Hayasaki, T. Fukuda, T. Hasumura and T. Maekawa
    • Journal Title

      Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol.

      Volume: 3 Pages: 035010

    • DOI

      DOI: 10.1088/2043-6262/3/3/035010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Creation of 3-dimensional carbon nanostructures from UV irradiation of carbon dioxide at room temperature2012

    • Author(s)
      O. Aschenbrenner, T. Fukuda, T. Hasumura, T. Maekawa, V.M. Gun’ko, S.V. Mikhalovsky, A.B. Cundy, R.L.D. Whitby
    • Journal Title

      J. Supercrit. Fluids

      Volume: 72 Pages: 1-6

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.supflu.2012.07.017

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Creation of nanostructures via self-assembly and their application to bio-medical studies

    • Author(s)
      T. Maekawa
    • Organizer
      New Age Science and Technology for Sustainable Development
    • Place of Presentation
      Nagpur, India
    • Invited
  • [Presentation] Low temperature creation of carbon nanostructures via self-assembly

    • Author(s)
      T. Maekawa
    • Organizer
      NanoteC2012: Nanotechnology in Carbon and Related Material
    • Place of Presentation
      Brighton, UK
    • Invited
  • [Presentation] Nanotechnology: application to bio-medical study

    • Author(s)
      T. Maekawa
    • Organizer
      India-Japan Symposium on Frontiers in Science & Technology: Successes and Emerging Challenges
    • Place of Presentation
      , Embassy of India, Tokyo, Japan
    • Invited
  • [Presentation] Low temperature synthesis of carbon coating Fe, Co, Ni and alloy nanoparticles

    • Author(s)
      T. Hasumura, S. Oshima, T. Fukuda, R.L.D. Whitby, O. Aschenbrenner and T. Maekawa
    • Organizer
      Carbon 2012
    • Place of Presentation
      Krakow, Poland
  • [Presentation] Functionalisation of carbon nanotubes with magnetic materials in super-critical fluids

    • Author(s)
      Y. Katsube, T. Fukuda and T. Maekawa
    • Organizer
      Carbon 2012
    • Place of Presentation
      Krakow, Poland
  • [Presentation] Precise control of the number of walls and internal diameter of CNTs

    • Author(s)
      A. Baliyan, T. Uchida, T. Fukuda, Y. Nakajima, T. Hanajiri and T. Maekawa
    • Organizer
      Carbon 2012
    • Place of Presentation
      Krakow, Poland
  • [Presentation] Utilisation of critical fluids for the creation of carbon nano/micro structures at low temperature

    • Author(s)
      T. Fukuda, Y. Hayasaki, R.L.D. Whitby and T. Maekawa
    • Organizer
      Carbon 2012
    • Place of Presentation
      Krakow, Poland
  • [Presentation] Carbon nanomaterials from carbon dioxide

    • Author(s)
      O. Aschenbrenner, C. Zenkel, T. Fukuda, T. Hasumura, T. Maekawa, R. L.D. Whitby and W. Schutz
    • Organizer
      NanoteC2012: Carbon Nanoscience and Nanotechnology
    • Place of Presentation
      Brighton, UK
  • [Presentation] Low temperature synthesis of magnetic films by pulsed laser deposition in super-critical carbon dioxide

    • Author(s)
      T. Hasumura, T. Fukuda, N. Kobayashi, R.L.D. Whitby, O. Aschenbrenner and T. Maekawa
    • Organizer
      NanoteC2012: Carbon Nanoscience and Nanotechnology
    • Place of Presentation
      Brighton, UK
  • [Presentation] Synthesis of a forest of vertically aligned diameter controlled triple walled CNTs using a self-assembled monolayer of mono-disperse hollow nanoparticles: A step towards a perfect system

    • Author(s)
      A. Baliyan, T. Fukuda, T. Hasumura and T. Maekawa
    • Organizer
      NanoteC2012: Carbon Nanoscience and Nanotechnology
    • Place of Presentation
      Brighton, UK
  • [Presentation] Aligned clusters formed by fullerene molecules and sulphur in benzene

    • Author(s)
      Y. Li, S. Kurosu, T. Fukuda and T. Maekawa
    • Organizer
      NANOSMAT; 7th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials
    • Place of Presentation
      Prague, Czech Republic
  • [Remarks] Bio-Nano Electronics Research Centre

    • URL

      http://bionano.toyo.ac.jp/COEtop.htm

URL: 

Published: 2014-07-24  

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