2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ構造炭素の複合化による新規物質の創製と物性研究
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25246006
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
真庭 豊 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (70173937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萩原 政幸 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10221491)
柳 和宏 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (30415757)
坂本 浩一 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (90187047)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 水 / 熱電変換 / ゼーベック効果 / 酸素 / ハルデン / Ｘ線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）構造評価法の研究：本研究では、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)固有の物性を明らかにするために、試料の高純度化と試料評価の方法について研究している。本年度は、特にＸ線回折実験によるSWCNT構造の評価法に関する研究で成果があった。SWCNT試料の粉末Ｘ線回折パターンが、試料中に含まれるSWCNTのカイラリティや直径に依存する特徴的な構造を呈することを発見し、粉末試料の純度の評価に使えることを示した。また、SWCNTの結合長などの詳細構造を調べることも可能になり、グラフェンのロールアップ構造より直径方向に僅かに伸びていることがわかった。
２）SWCNT膜の熱電物性制御：本研究では、半導体型SWCNT膜が高い熱電変換物性を有することを明らかにしている。本年度は、イオン液体を用いた電気二重層キャリアー注入制御法による実験を行い、SWCNT膜がｐ型からｎ型領域まで連続的に制御できることを明らかにした。
３）SWCNTに内包された酸素分子の磁性：本研究では、細いSWCNT内部に1次元的に酸素分子（スピン１）を配列させたシステムを作製し、Ｘ線回折実験や定常磁場およびパルス高磁場による磁化測定を続けている。低温でハルデン磁性体と呼ばれる量子磁性体となることを示し論文として発表した。
４）SWCNTと水の複合系の研究：太いSWCNT内の水は、低温でwet-dry転移と呼ばれる、興味深い現象を示す。本研究ではその機構解明に取り組んでいる。本年度は、Ｘ線回折実験や分子動力学計算を行い、SWCNT内の水は、低温でネットワーク構造を発展させることを明らかにした。このこととwet-dry転移との関連を議論した。
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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
複合化による新規物性の発現に成功し、その機構についても着実に理解が進みつつある。したがって、おおむね順調であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、ナノ炭素が、当初予期していなかった熱電材料として有用である可能性が見いだされた。この成果をより発展させるべく実験的・理論的な研究を精力的に行いたい。
また水複合系についても新しいシステムの開発や水が熱電物性などの物性に与える効果を明らかにする。特に今後は、他と区別できる本課題による独創的で、深みのある研究成果の創出に努力する。
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