非常に長いカーボンナノチューブを創る試み

• Project/Area Number: 15651047
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nanomaterials/Nanobioscience
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 安住 和久 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60175875)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2004: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2003: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: カーボンナノチューブ / シリコン基盤 / 紫外線照射 / 酸化鉄触媒 / 鉄系触媒 / 金属引裂き / アルコール

Research Abstract

非常に長いカーボンナノチューブ(以下CNT)を作成するため,当初計画した「鉄細線触媒の引き延し・切断による鉄細線切断部でのCNT成長」に関して各種条件でのCNT連続成長を試みたが、その実現は(a)切断部の温度制御の困難さ(b)CNT成長速度がかなり遅い(c)などの要因により困難であった。そこでシリコン単結晶基板に各種方法で鉄(酸化鉄)触媒を付与し、これをエタノール+アルゴンガス雰囲気中で通電加熱して効率的なCNT成長条件を探索して、以下の有為な結果を得た。(a)塩化鉄をシリコン基板状に散布・加熱して鉄酸化物触媒とした簡便な方法を開発した。(b)シリコン基板に厚さ数nmの鉄薄膜をスパッタ法により堆積し,太さのそろったCNTを成長させることができた。しかし非常に長いCNTを得るためには以下の課題も明らかとなった。(1)触媒を分散させて原料(カーボンを含む気体)の触媒への供給を確保する必要がある(2)成長速度を飛躍的に高める必要がある(3)CNTが絡み合わないために成長方向をそろえる必要がある。(1)に関しては,シリコン基板上へのスパッタ鉄薄膜の厚さ制御で触媒活性点の密度制御ができることがわかった。(2)に関して、UV光照射下でのCNT成長を検討したところ、局所的にCNT成長の促進が見られた。この効果が鉄酸化物あるいはシリコンのどちらの光吸収の寄与によるものかは今後の検討課題である。5ks程度のCNT成長で肉眼で確認できる0.1mm程度のCNTが得られたが、現状では絡み合った状態のものである。(3)に関しては,CNT成長方向をそろえるため反応ガス気流中での成長が有用であると思われるが、この目的のためには別途装置を作成する必要があるため、今後の課題となる。