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2013 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 InstitutionToyo University

Principal Investigator

前川 透  東洋大学, 理工学部, 教授 (40165634)

KeywordsNanostructures / Nanomaterials / Carbon / Critical fluids / Self-assembly / Self-organisation
Research Abstract

1. 臨界点セルの改良・製作  試験流体として、二酸化炭素・有機溶媒(ベンゼン・アセトン等)を封入するための臨界流体セルを改良し作製した。流体分子の分解によって形成されるカーボンナノ構造体の生成量が多くなるよう、レーザー照射方法を改善した。流体分子分解過程で生成される酸素分子濃度を計測した。
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。また、細胞成長実験を行い、カーボンシェルのために磁性カーボンナノチューブの細胞毒性が低いことを確認した。
3. 磁性カーボンオニオンの生成  臨界点近傍ベンゼンに二種類のメタロセン(ニッケロセンFe(cp)2とコバルトセン(Co(cp)2))を混入し、紫外線レーザーを照射することにより、ニッケル・コバルトナノ粒子内包カーボンオニオン(Fe/Co@C)を生成することに成功した。また、Fe/Co@Cを焼きなますことにより、合金(Fe/Co)内包カーボンオニオンの生成に成功した。FeCo@Cが強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蒸発過程を制御することにより、ナノファイバーから構成される様々なパターンを作製した。
5. ナノ二次構造形成のためのCNTs・Grapheneの生成  Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition法により、触媒の元素を変えることにより構造が変化することを確認し、中空触媒を使用することにより、高面密度のTriple-walled CNTsの作成に成功した。また、触媒ナノ粒子のパターン形成を制御することにより、CNTsのパターンを自在に変化させることに成功した。さらに、触媒を使用しないでGrapheneの鉛直方向成長に成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

臨界流体中における自己組織化・自己集積化過程によるカーボンナノ構造形成が可能となり、当初の計画どおり研究を遂行することができた。また、国際論文発表・国際学会発表実績も順調である。

Strategy for Future Research Activity

平成25年度の研究成果をもとに、臨界点セルの更なる改良、実験手順・実験条件の再検討を行い、効率の良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。特に、フォトン波長とナノ構造との関係を明らかにする。また、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・ナノ構造形成における普遍法則を解明する。研究成果を著名国際論文誌に発表するとともに、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

消耗品費が予定額を下回ったため。
平成26年度の消耗品費に含めて使用する。

  • Research Products

    (12 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Synthesis of an ultradense forest of vertically aligned triple-walled carbon nanotubes of uniform diameter and length using hollow catalytic nanoparticles2014

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

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 136 Pages: 1047-1053

    • DOI

      10.1021/ja410794p

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of magnetic carbon nanotubes: Functionalisation of carbon nanotubes with nickel/sulphur nanoparticles via self-assembly in near-critical acetone2013

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

      J. Supercrit. Fluids

      Volume: 83 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2013.08.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single layer graphenes functionalized with polyurea: Architectural control and biomolecule reactivity2013

    • Author(s)
      R.L.D. Whitby, A.V. Korobeinyk, V.M. Gun’ko, D.B. Wright, G. Dichello, L.C. Smith, T. Fukuda, T. Maekawa, J.R. Thorpe, and S.V. Mikhalovsky
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 117 Pages: 11829-11836

    • DOI

      10.1021/jp4022213

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CoFe2O4 nanoparticles as a catalyst: synthesis of a forest of vertically aligned CNTs of uniform diameters by plasma-enhanced CVD2013

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

      J. Nanopart. Res.

      Volume: 15 Pages: 1693

    • DOI

      10.1007/s11051-013-1693-3

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

    • Author(s)
      T. Maekawa
    • Organizer
      MANA Special Seminar
    • Place of Presentation
      International Center for Materials Nanoarchtectonics, National Institute for Materials Science, Tsukuba, Japan.
    • Invited
  • [Presentation] Nanomaterials: low temperature synthesis via self-assembly and their application to biomedical studies

    • Author(s)
      T. Maekawa
    • Organizer
      International Conference on Frontiers in Energy, Environment, Health and Materials Research (EEMR-2013)
    • Place of Presentation
      Bhubaneswar, India.
    • Invited
  • [Presentation] Creation of nanostructures via self-organisation and self-assembly and their application to biomedical technology

    • Author(s)
      T. Maekawa
    • Organizer
      Workshop on New Opportunities for Interdisciplinary Research in Bio-Nano-Science
    • Place of Presentation
      Institute of Biology Bucharest, Romanian Academy, Bucharest, Romania.
    • Invited
  • [Presentation] Creation of nanostructures via self-organisation and self-assembly and the application of nanostructures to biomedical engineering

    • Author(s)
      T. Maekawa
    • Organizer
      Special Seminar
    • Place of Presentation
      Politehnica University of Timisoara, Timisoara, Romania.
    • Invited
  • [Presentation] Irradiation of Nd:YAG laser into critical fluids for the creation of carbon nano/micro structures

    • Author(s)
      T. Fukuda, T. Hasumura, Y. Hayasaki, Y. Katsube, R.L.D. Whitby and T. Maekawa
    • Organizer
      NANOSMAT 2013: 8th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials
    • Place of Presentation
      Granada, Spain.
  • [Presentation] Synthesis of carbon nanostructures Immobilised with carbon-coating metal nanoparticles via self-assembly in super-critical fluids

    • Author(s)
      Y. Katsube, T. Fukuda, A Mathew and T. Maekawa
    • Organizer
      NANOSMAT 2013: 8th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials
    • Place of Presentation
      Granada, Spain.
  • [Presentation] Low temperature synthesis of carbon-coating iron nanoparticles for magnetic hyperthermia

    • Author(s)
      T. Hasumura, K. Kato, S. Iwai, S. Oshima, Y. Hayasaki, T. Fukuda, S. Kurosu, R.L.D. Whitby, O. Aschenbrenner and T. Maekawa
    • Organizer
      NanoteC13: International Conference on Carbon Nanomaterials
    • Place of Presentation
      Guildford, UK.
  • [Presentation] Synthesis of magnetic micro-fibres composed of C60, sulphur and Fe particles

    • Author(s)
      S. Suzuki, S. Kurosu and T. Maekawa
    • Organizer
      NanoteC13: International Conference on Carbon Nanomaterials
    • Place of Presentation
      Guildford, UK.

URL: 

Published: 2015-05-28  

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