2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigations of nano-structural materials and their complexes
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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, 理学研究科, 教授 (10221491)
柳 和宏 首都大学東京, 理工学研究科, 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 / 熱電物性 / 水 / アイスナノチューブ / ＮＭＲ / Ｘ線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェン、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)、サイズや積層構造などが異なる多様なナノ炭素とその関連物質の構造と物性をＸ線回折実験、核磁気共鳴(NMR)実験、磁化測定、熱電物性測定、電子状態計算、分子動力学計算などの手法を用いて研究した。主な実績を以下に示す。
１）SWCNTの円筒空洞内には多種類の原子分子が内包される。本研究課題のひとつとして、この空洞内へ吸着された水の物性を研究しているが、本年度は直径が1.45nm程度以上の太いSWCNT内の水についての研究成果をまとめて発表した。このようなSWCNTでは低温でwet-dry転移現象が生じるが、本研究によりwet-dry転移現象の初めての顕微鏡観察に成功した。さらにＸ線回折実験と分子動力学計算を用いた研究により、ナノ構造による物質の親水性・疎水性制御について新しい知見を得ることに成功した。
２）直径および金属半導体比の異なるSWCNTのバルク試料の電子状態を微視的測定手法であるNMRを使って研究した。SWCNTは、その一次元性のために電子相関が強く効いて朝永-Luttinger液体状態になることが知られているが、金属型チューブがバンドル(束)を組むことによって電子相関の強さが変わることを明らかにした。
３）SWCNTは優れた熱電特性を持ち、かつ柔軟であるためフレキシブル熱電材料として注目されている。本研究では関連物質として、WS2ナノチューブの熱電物性の研究を行った。electrolyte-gating techniquesを使ってキャリアー数を制御することによりＰ型およびＮ型特性を得ることに成功した。またSWCNTフィルムの熱電物性は、フィルム内に存在するSWCNT間のコンタクトが重要であるとの観点から、フィルムへの圧力印加実験およびコンタクトの電子状態計算を開始した。
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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
１）SWCNTの内包系についての物性の理解が順調に進んでいる
２）熱電材料としての新しいナノチューブ材料の研究への進展があった。
３）分子内包のホスト材料としてのSWCNTの電子状態の理解が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）分子内包系の性質は、ホスト材料の壁の性質や大きさ以外に、その形状に依存することが考えられる。このような形状効果についての系統的研究をおこなう。
２）熱電材料としてのカーボンナノチューブの評価において、熱伝導度の信頼できる測定法を確立し、系統的研究を行う。
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