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カーボンナノチューブを用いたナノサイズ高周波振動子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 11J00552
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ナノ材料・ナノバイオサイエンス
研究機関大阪大学

研究代表者

千賀 亮典  大阪大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードナノデバイスカーボンナノチューブ / フラーレン / 透過電子顕微鏡 / 透過電子顕微鏡内マニピュレーション / 分子動力学シミュレーション / ナノ加工 / ナノデバイス / カーボンナノチューブ
研究概要

本研究ではこれまでに類を見ない革新的なナノカーボン材料応用として、ギガヘルツ帯で駆動するナノサイズ高周波振動子をとりあげ、これを実現するために必要な要素技術の確立を目指してきた。平成24年度は前年度に引き続き、カーボンナノチューブ(CNT)の加工手法の開発とそこで必要となるナノスケールでの物理現象の解明に力を入れてきた。
まず両端をシールしたCNT内部のナノ空間内に振動子にあたるCNTカプセルを形成し、その運動の詳細観察からCNTカプセルが熱エネルギーを駆動力として室温中でも非常に高速で空間内を往復運動(振動)していることを明らかにした。
またより運動を滑らかにするためにCNTカプセルの外殻として直径の異なるCNTを接合したダンベル型CNTの作製に取り組んだ。前年度までの成果では制御良くダンベル形状を作製することが困難であったが、今年度は多層CNTの内層部分を引き抜いた中空CNTに対し、引張り応力を加えながら通電加熱することで、制御良く作製することに成功した。これは将来的にCNTの物性を決定付ける最も重要なファクターである幾何構造の制御につながる重要な技術である。
さらに前年度の成果として、ダンベル型CNTを作製するプロセスの中で当初の計画では議論していなかった、CNTの円筒扁平間状態遷移という新たな物理現象を見出した。これは学術的に非常に価値の高い発見であり、本年度も引き続き研究を行った結果、この現象が熱エネルギーによる状態遷移であることなどを明らかにした。
以上の成果により当初目的としていたデバイスが十分実現可能であるとの見通しを得ただけでなく、現在幅広く期待されているナノカーボン材料において、一分子レベルの加工技術という基礎を築くとともに、新たな物理特性の発見からそのポテンシャルをさらに拡張するに至った。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Carbon Nanotube Torsional Actuator Based on Transition between Flattened and Tubular States2012

    • 著者名/発表者名
      R. Senga, K. Hirahara, Y. Yamaguchi, Y. Nakayama
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids

      巻: 358 号: 17 ページ: 2541-2544

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.040

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanotorsional actuator using transition between flattened and tubular states in carbon nanotubes2012

    • 著者名/発表者名
      R.Senga, K.Hirahara, Y.Nakayama
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 号: 8 ページ: 83110-83113

    • DOI

      10.1063/1.3684275

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] カーボンナノチューブの扁平円筒間状態遷移とその応用2012

    • 著者名/発表者名
      千賀亮典, 平原佳織, 山口康隆, 中山喜萬
    • 学会等名
      第73回 応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛, 日本(講演奨励賞受賞記念講演)(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Feasibility of high frequency oscillator consisting of carbon nanotubes2012

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Senga, Kaori Hirahara, Yoshikazu Nakayama
    • 学会等名
      13th International Conference on the Science and Application of Nanotubes 2012 (NT12)
    • 発表場所
      Brisbane, Australia
    • 年月日
      2012-06-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ナノチューブの状態遷移を利用した回転式ナノアクチュエータの応答性2012

    • 著者名/発表者名
      千賀亮典, 平原佳織, 山口康隆, 中山喜萬
    • 学会等名
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学、東京都
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブを利用した回転式ナノアクチュエータ2012

    • 著者名/発表者名
      千賀亮典, 平原佳織, 山口康隆, 中山喜萬
    • 学会等名
      第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学、東京都
    • 年月日
      2012-03-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Response of thermally activated torsional motion of carbon nanotube2011

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Senga, Kaori Hirahara, Yoshikazu Nakayama
    • 学会等名
      A3 Symposium on Emerging Materials : Nanometals for energy & environments
    • 発表場所
      Urumqi, China
    • 年月日
      2011-10-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブを利用した回転式ナノアクチュエータ実現に向けて2011

    • 著者名/発表者名
      千賀亮典, 平原佳織, 山口康隆, 中山喜萬
    • 学会等名
      2011年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学、山形市
    • 年月日
      2011-09-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Carbon nanotube torsional actuator based on transition between flattened and tubular states2011

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Senga, Kaori Hirahara, Yasutaka Yamaguchi, Yoshikazu Nakayama
    • 学会等名
      24th Intemationaol Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2011-08-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Torsional actuator based on transition between flattened states and tubular states in carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Senga, Kaori Hirahara, Yasutaka Yamaguchi, Yoshikazu Nakayama
    • 学会等名
      12th International Conference on the Science and Application of Nanotubes 2011 (NT11)
    • 発表場所
      Cembridge, England
    • 年月日
      2011-07-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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