2024 Fiscal Year Research-status Report
Measurement of carbon nanotube bundle resonant frequency and its feasibility study of high sensitive gas sensing application
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24K01199
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
李 相錫 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50625233)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久米村 百子 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (50533642)
古田 寛 高知工科大学, システム工学群, 教授 (10389207)
中嶋 誠 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
魯 健 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50547479)
松永 忠雄 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (00396540)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 共振周波数 / ガスセンシング / MEMSグリッパー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MEMSグリッパーの先端部のみにカーボンナノチューブ（CNT）を成長させ、共振周波数を測定する。成長されたCNTにガス分子を吸着し、共振周波数のシフトを測ることで高感度ガスセンサへの応用を試みる研究を行っている。
MEMSグリッパー先端などでのCNTの局所的成長を図るため、汚染がない真空状態でCNTを成長する必要がある。そのため、令和6年度には、真空中のCNT成長に必要な装置の準備（購入や組み立て）と立ち上げを行った。真空中でのCNT成長は、大気中での成長（熱CVD法またはAPCVD法と呼ばれる、CVD;Chemical Vapor Deposition）より、成長環境の制御性が優れているため、成長されたCNTの長さや密度の制御性が向上できると予想する。装置の立ち上げは、真空計などの部品値段の高騰と納品遅れで少し予定より遅れているが、概ね計画通り進行中である。
また、既存の熱CVD装置を用いてMEMSグリッパー先端でのCNT成長基礎実験も実施した。成長実験にはCNTの成長長さを伸ばすため、水分を成長時導入するスーパーグロース法も試した。一部の条件において、MEMSグリッパー両先端がCNT束でつながる結果も得られたが、共振周波数を測定できるところまでの一定な成長結果（成長方向が一定ではない）には至ってない。熱CVD装置により成長実験で得られたプロセス条件は真空中での成長実験に生かす。CNT成長のための触媒層がより容易に成膜できるようMEMSグリッパー先端の形状を工夫する必要があることも実験によりわかった。
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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
令和6年度には真空中でカーボンナノチューブ（CNT）を成長するため、新しい成長装置を購入し、立ち上げを行うことが目標である、真空計などの部品代の高騰や納品の遅れはあったものの期限内に装置のセットアップができた。
また保有している熱CVD装置を用いてMEMSグリッパー先端でのCNT成長実験も実施した。成長時水分を導入するスーパーグロース法の応用可能性も確認でき、MEMSグリッパー先端でのCNT成長も一部の条件で確認できた。これらの研究実施内容から鑑み、概ね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度に立ち上げた真空中でのカーボンナノチューブ（CNT）成長装置を用いてシリコン基板上にCNT成長実験を行い、基本的なプロセス条件を定める。基礎実験の際には熱CVD装置によるCNT成長条件を参考しながら、本研究の分担者である高知工科大学の古田先生とも緊密に協力しながら、成長実験を行い、プロセス条件決定と安定化を図る。
CNT成長には成長装置のみならず、拡散防止層（アルミナ層）と触媒層（Fe層）の成膜も必要であるため、それらの成膜装置の整備も行い、CNT成長実験を進める。
CNT成長実験と並行に本研究の分担者である九州工業大学の久米村先生とはCNT成長が有利なMEMSグリッパーの先端構造について研究し、早期に本研究の目的が達成するよう努める。
令和7年度からは研究協力者として博士後期課程学生（留学生）も本研究に加わるため、研究スピードが加速化されると期待する。
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| Causes of Carryover |
令和6年度に計画した新しいカーボンナノチューブ成長装置の購入において、必要な部品を新規購入せず、代替品で使用したため差額が生じた。差引額は次年度に実験のため必要な消耗品の購入に使用する予定である。
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