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特異な1~2次元反応場を用いた未踏ナノ物質の創製と機能開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16H06350
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 物理化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

篠原 久典  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (50132725)

研究分担者 北浦 良  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50394903)
大町 遼  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教 (60711497)
研究期間 (年度) 2016-05-31 – 2021-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2018年度)
配分額 *注記
140,660千円 (直接経費: 108,200千円、間接経費: 32,460千円)
2018年度: 33,800千円 (直接経費: 26,000千円、間接経費: 7,800千円)
2017年度: 29,380千円 (直接経費: 22,600千円、間接経費: 6,780千円)
2016年度: 38,480千円 (直接経費: 29,600千円、間接経費: 8,880千円)
キーワードグラフェン / ピーポット / カーボンナノチューブ / 電子顕微鏡 / ナノ構造 / ピーポッド / ナノリボン / ナノワイヤ / グラフェンナノリボン / ラーマン分光 / 高温熱処理 / ジブロモビアントリレン / ナノチューブ / ナノ材料 / フラーレン / 複合材料・物性 / マイクロ・ナノデバイス
研究実績の概要

前年度に合成した極小幅のグラフェンナノリボン(GNR)について、カーボンナノチューブ(CNT)内部からの抽出に取り組んだ。様々な条件を検討したところ、GNR内包CNTの分散液をオゾン処理することで、GNRが選択的に得られることを、ラマンスペクトルにより確認した。現在はこの物質の物性測定に向けてGNRの分散およびデバイス作製に向けた条件探索を行っている。また、当初の計画にはなかったが、水素結合を利用することで従来はCNTに内包することが出来なかった分子を内包することに成功した。ジアマンタンというsp3炭素骨格からなる分子はパイ-パイ相互作用が期待できないことから、通常はCNTへの内包は困難である。しかし、両端をヒドロキシメチル基で修飾することでCNTの内部に密に内包できることが、電子顕微鏡観察および各種スペクトル測定から明らかとなった。
また、グラフェン層間の空間を新たに利用することで、カーボンナノチューブの1次元空間とは異なった新たな物質創製が可能となる。昨年度は、グラフェン層間空間を有効に利用するために必要となる高結晶性のグラフェンを得るため、銅を基板とするグラフェンの化学気相成長法による結晶成長の条件を検討した。この結果、水素が過剰な条件では多結晶グラフェンの結晶グレインに強固な結合が形成され、丈夫な多結晶シートとなることがわかった。これを用いてグラフェン層間に様々な物質を挿入したところ、予備的な結果ではあるものの液体状の水から常温で氷となっているものまでを観察することに成功した。また、ヨウ化銀を内包させたところ、常温常圧では安定相ではないアルファ相が生成していることが明らかとなった。これは、グラフェン層間空間における高圧効果が重要な役割を果たしていると考えられる。今後、空間的な制限に加えて、圧力効果を用いることで、新奇な物質を創製することができると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 10件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Physical Chemistry Institute/National Hellinic Research Foundation(ギリシャ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Department of Materials/Oxford University(英国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Department of Physics/UC Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Department of Chemistry/Renmin University(中国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] One-dimensional hydrogen bonding networks of bis-hydroxylated diamantane formed inside double-walled carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Yusuke、Omachi Haruka、Fokina Natalie A.、Schreiner Peter R.、Becker Jonathan、Dahl Jeremy E. P.、Carlson Robert M. K.、Shinohara Hisanori
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 号: 31 ページ: 3823-3826

    • DOI

      10.1039/c7cc09832d

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct and Indirect Interlayer Excitons in a van der Waals Heterostructure of hBN/WS2/MoS2/hBN2018

    • 著者名/発表者名
      Okada M, Kutana A, Kureishi Y, Kobayashi Y, Saito Y, Saito T, Watanabe K, Taniguchi T, Gupta S, Miyata Y, Yakobson BI, Shinohara H, Kitaura R
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 12 号: 3 ページ: 2498-2505

    • DOI

      10.1021/acsnano.7b08253

    • NAID

      120006496402

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Band gap modification and photoluminescence enhancement of graphene nanoribbon filled single-walled carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      A. I. Chernov, P. V. Fedotov, H. E. Lim, Y. Miyata, Z. Liu, K. Sato, K. Suenag, H. Shinohara and E. D. Obraztsova
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 10 号: 6 ページ: 2936-2943

    • DOI

      10.1039/c7nr07054c

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modulation of thermal and thermoelectric transport in individual carbon nanotubes by fullerene encapsulation2017

    • 著者名/発表者名
      Kodama Takashi、Ohnishi Masato、Park Woosung、Shiga Takuma、Park Joonsuk、Shimada Takashi、Shinohara Hisanori、Shiomi Junichiro、Goodson Kenneth E.
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 16 号: 9 ページ: 892-897

    • DOI

      10.1038/nmat4946

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Band-Gap Engineering of Graphene Heterostructures by Substitutional Doping with B3N32017

    • 著者名/発表者名
      Sawahata Hisaki、Maruyama Mina、Cuong Nguyen Thanh、Omachi Haruka、Shinohara Hisanori、Okada Susumu
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 19 号: 2 ページ: 237-242

    • DOI

      10.1002/cphc.201700972

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Separation of Semiconducting Single-Wall Carbon Nanotubesby Surfactant-2017

    • 著者名/発表者名
      B.Thendie et al.
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: 56

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of Gd3N@C80 Encapsulated Redox Nanoparticles for High-Performance2017

    • 著者名/発表者名
      Z.Gao et al.
    • 雑誌名

      J.Biomater.Sci.Polym.Ed.

      巻: 9 ページ: 1-15

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of Biexcitonic Emission at Extremely Low Power Density in Tungsten Disulfide2017

    • 著者名/発表者名
      M.Okada et al.
    • 雑誌名

      Sci.Rep.

      巻: 7

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermal Condictivity of M@C82 [M=Dy, Gd] Thin Films2017

    • 著者名/発表者名
      T.Mondal et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C

      巻: 121 ページ: 3642-3647

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Clean and Polymer-Free Transfer of CVD-Grown Graphene Films on Hexagonal Boron2017

    • 著者名/発表者名
      M.Fujihara et al.
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys

      巻: 56

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Orientation-Controlled Growth of Hexagonal Boron Nitride Monolayers Templated2017

    • 著者名/発表者名
      E.Maeda et al.
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Exp.

      巻: 10

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Non-Chromatographic Purification of Endohedral Metallofullerenes2017

    • 著者名/発表者名
      Z.Wang et al.
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 22

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] カーボンナノチューブ分散液中の水溶性ポリマー迅速除去法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      上野 和樹,大町 遼,小室 智彦,廣谷 潤,大野 雄高,篠原 久典
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 六方晶窒化ホウ素基板を用いた遷移金属ダイカルコゲナイド原子層の分子線エピタキシー成長とその評価2018

    • 著者名/発表者名
      堀田 貴都,徳田 拓人,渡邊 賢司,谷口 尚,篠原 久典,北浦良
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] WS2/MoS2ヘテロ積層構造における発光特性の並進の自由度依存2018

    • 著者名/発表者名
      岡田光博,Alex Kutana,暮石宥介,Sunny Gupta,渡邊賢司,谷口尚,Boris I. Yakobson, 篠原久典,北浦良
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] One-dimensional structures of chalcogens and chalcogenides formed inside carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakanishi
    • 学会等名
      統合物質創成化学推進機構(IRCCS)The 1st International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属内包フラーレン単分子磁石DySc2N@C80内包単層カーボンナノチューブの創製2017

    • 著者名/発表者名
      中西 亮・佐藤純耶・加藤恵一・章 海涛・大町 遼・篠原久典・山下正廣
    • 学会等名
      錯体化学会 第67回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 六方晶窒化ホウ素基板を用いた遷移金属ダイカルコゲナイド原子層の分子線エピタキシー成長とその評価2017

    • 著者名/発表者名
      堀田 貴都,徳田 拓人,渡邊 賢司,谷口 尚,篠原 久典,北浦良
    • 学会等名
      第78回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Epitaxial Growth of Hexagonal-Ice Sandwiched by Graphene at Room Temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      The 4th Muju International Winter School Series (MIWS2-2017)
    • 発表場所
      ミュジュ, 韓国
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Putting Diamondois and Diamondoid-Nanowires into Carbon Nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      International Symposium Research Unit 1282 (FOR 1282)
    • 発表場所
      ベルリン、ドイツ
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Present Status and Future Prospect for Institute for Advanced Research of Nagoya University2016

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      The 4th University Based Institute for Advanced Study (UBIAS) Director’s Meeting
    • 発表場所
      バーミンガム、英国
    • 年月日
      2016-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Seeing Graphene-Water Sandwiched Structure by HR-TEM2016

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      The Inaugural Lecture for Adjunct Professorship of Zhejian University (Department of Physics)
    • 発表場所
      杭州、中国
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Utilizing 1D and 2D Space of Nanotubes and Bilayer2016

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      17th International Conference on the Science and Applications of Nanotubes and Low
    • 発表場所
      ウイーン、オーストリア
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Harry and the Growth Mechanism of Metallofullerenes2016

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      Harry: The Fullerene Legacy
    • 発表場所
      ブライトン、英国
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Does Water Sandwiched by Graphene Freeze ?2016

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      The 7th A3 Symposium on Emerging Materials ;Nanomaterials for Energy and Electronics
    • 発表場所
      扶余、韓国
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Diamondoids in Carbon Nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      International Symposium on Carbon Nanotube in Commemoration of its Quarter-Century
    • 発表場所
      東京, 日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] The Shinohara Research Laboratory

    • URL

      http://nano.chem.nagoya-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 半導体型カーボンナノチューブの分離方法および半導体素子の製造方法2017

    • 発明者名
      大町 遼、篠原 久典
    • 権利者名
      名古屋大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-03-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-06-01   更新日: 2023-10-16  

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