| 研究課題/領域番号 |
13875022
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| 研究種目 |
萌芽研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
北村 隆行 京都大学, 工学研究科, 教授 (20169882)
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| 研究分担者 |
梅野 宜崇 , 講師 (40314231)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2001年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | カーボンナノチューブ / 第一原理 / 分子動力学 / 機械的特性 / 電子構造 / 微視的構造 / ひずみ / 原子構造体 |
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| 研究概要 |
電子レベルのシミュレーションによって、カーボンナノチューブの機械的負荷による変形特性を解析するとともに、その変形に起因した電子構造を明らかにして、電気的特性の変形依存性を明らかにすることを目的としている。
まず、擬ポテンシャル法に基づく電子密度分布の詳細解析との比較より、タイトバインディング法による変形解析の有効性を明らかにした。また、これに基づいて、ジグザグ型とアームチェア型単層カーボンナノチューブ(直径約1nm)を中心に、引張り負荷による変形と破壊の詳細シミュレーションを行った。両者とも強度は120nNであり、脆性的な破壊挙動を示す。しかし、剛性はジグザグ型がアームチェア型より大きく、機械的特性はチューブの微視構造に依存することが明らかになった。
次に、直径や螺旋構造(カイラルベクトル)が異なる17種類のカーボンナノチューブに引張りひずみを負荷し、その状態密度を解析して、バンドギャップの変形による変化を評価した。その結果、アームチェア型は変形させても金属的性質を保持することが判明した。また、ジグザグ型と螺旋型のうち、無ひずみ時に金属的性質を示すもの(m-nが3の倍数:(m, n)はカイラルベクトル)は、引張りひずみ0.05程度負荷すると半導体的性質を示すように変化する。さらに、無ひずみ時に半導体的性質を示すチューブも大きな引張りひずみ(0.05から0.20程度)を負荷すると、金属的性質を示すようになることが明らかになった。
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