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1次元遷移金属ダイカルコゲナイドの構造制御と物性研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H07103
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 ナノ材料工学
研究機関首都大学東京

研究代表者

蓬田 陽平  首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (90647158)

研究期間 (年度) 2016-08-26 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードナノ材料 / ナノチューブ / 熱電変換 / 電気二重層 / トランジスタ / ナノ構造 / キャリアドーピング / 層状物質 / ナノチューブ・フラーレン / 半導体物性 / 表面・界面物性 / 物性実験
研究実績の概要

遷移金属カルコゲナイドナノチューブ(TMDC-NT)に代表される1次元遷移金属カルコゲナイドでは、1次元化によりバルクや2次元系には無いユニークな物性の発現が期待される。しかし、試料構造の不均一性の問題により、その物性は詳細には分かっていない。本研究では、TMDC-NTの構造制御技術を開発し、未だ成されていない均一な構造のTMDC-NT材料を創出する。さらに、構造制御が成された試料を用いて、1次元性を反映したユニークな物性を見出すことを目標としている。
平成28年度においては、TMDC-NTの一つであるWS2-NTに着目し、液相における構造制御に必要となる分散プロセスの研究、得られた試料の均一な薄膜の作製とその熱電物性の解明を試みた。
まず、1-シクロヘキシル-2-ピロリドン等の一部の有機溶媒に安定して分散することを発見し、遠心分離を用いた構造制御が利用可能となった。本分散プロセスを経由することで、フィルター上に作製した薄膜のネットワーク構造が均一化し、良質な薄膜の作製と転写法を用いたデバイスの作製が行えるようになった。次に、得られた薄膜デバイスに温度差を形成し、熱起電力(ゼーベック係数)を測定した。予備実験において見出したキャリアドーピング手法を用いることで、ドーピングしたキャリア数に依存する巨大な熱電効果を見出すに至った。最大で400 μV/Kのゼーベック係数が得られ、1次元物質の代表であるカーボンナノチューブより高い値となり、TMDC-NTの熱電材料としての可能性を初めて明らかにした。本成果については、学会発表および学術誌(Applied Physics Express, 2016)において報告している。

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

(1件)
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of WS2 Nanotube Networks2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawai, M. Sugahara, R. Okada, Y. Maniwa, Y. Yomogida, K. Yanagi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 号: 1 ページ: 015001-015003

    • DOI

      10.7567/apex.10.015001

    • NAID

      210000135732

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] "Near-Infrared Photoluminescent Carbon Nanotubes for Imaging of Brown Fat2017

    • 著者名/発表者名
      Masako Yudasaka, Yohei Yomogida, Minfang Zhang, Takeshi Tanaka, Masako Nakahara, Norihiko Kobayashi, Yuko Okamatsu-Ogura, Ken Machida, Kazuhiko Ishihara, Kumiko Saeki, Hiromichi Kataura
    • 雑誌名

      Scientfic Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 44760-44760

    • DOI

      10.1038/srep44760

    • 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] Manipulation of local optical properties and structures in molybdenum-disulfide monolayers using electric field-assisted near-field techniques2017

    • 著者名/発表者名
      Junji Nozaki, Musashi Fukumura, Takaaki Aoki, Yutaka Maniwa, Yohei Yomogida, Kazuhiro Yanagi
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 46004-46010

    • DOI

      10.1038/srep46004

    • 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] Ambipolar transistors based on random networks of WS2 nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      M. Sugahara, H. Kawai, Y. Yomogida, Y. Maniwa, S. Okada, K. Yanagi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 9 号: 7 ページ: 075001-075003

    • DOI

      10.7567/apex.9.075001

    • NAID

      120007129536

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Industrial-scale separation of high-purity single-chirality single-wall carbon nanotubes for biological imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Yohei Yomogida, Takeshi Tanaka, Minfang Zhang, Masako Yudasaka, Xiaojun Wei, and Hiromichi Kataura
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 12056-12056

    • DOI

      10.1038/ncomms12056

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Origin of the Surfactant-Dependent Redox Chemistry of Single-Wall Carbon Nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Hirano, Tomoshi Kameda, Yohei Yomogida, Momoyo Wada, Takeshi Tanaka, Hiromichi Kataura
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 2 号: 9 ページ: 911-920

    • DOI

      10.1002/cnma.201600190

    • 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
  • [雑誌論文] "Experimental determination of excitonic band structures of single-walled carbon nanotubes using circular dichroism spectra2016

    • 著者名/発表者名
      Xiaojun Wei, Takeshi Tanaka, Yohei Yomogida, Naomichi Sato, Riichiro Saito, and Hiromichi Kataura
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 12899-12899

    • DOI

      10.1038/ncomms12899

    • 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] 1次元物質の構造制御と物性研究2017

    • 著者名/発表者名
      蓬田陽平
    • 学会等名
      高分子・ハイブリッド材料研究センター若手フォーラム
    • 発表場所
      宮城
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ambipolar behavior and thermoelectric properties of WS2 nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Yohei Yomogida, Hideki Kawai, Mitsunari Sugahara, Ryotaro Okada, K. Yanagi
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2017
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tuning of Photo-thermoelectric effect of Metallic and Semiconducting Single wall carbon nanotube thin films by electrolyte gating2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Nakamura, Yota Ichinose, Hideki Kawai, Yohei Yomogida, Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第52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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Extraction of High-Purity Single-Chirality Single-Wall Carbon Nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Yota Ichinose, Junko Eda, Yutaka Maniwa, Yohei Yomogida, Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第52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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Tuning of local optical properties of MoS2 monolayer and its structural control using electric-field-effect scanning near-field optical microscopy techniques2017

    • 著者名/発表者名
      Junji Nozaki, Musashi Fukumura, Takaaki Aoki, Yutaka Maniwa, Yohei Yomogida, Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第52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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Tuning of local optical properties of MoS2 monolayer and its structural control using electric-field-effect scanning near-field optical microscopy techniques2017

    • 著者名/発表者名
      Junji Nozaki, Musashi Fukumura, Takaaki Aoki, Yutaka Maniwa, Yohei Yomogida, Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials 2017
    • 発表場所
      Kirchberg, Austria
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電界効果近接場による単層MoS2薄膜の局所キャリア注入と構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司、福村武蔵、青木孝晶、真庭豊、蓬田陽平、柳和宏
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電界効果近接場による単層MoS2薄膜の局所キャリア注入と構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司、福村武蔵、青木孝晶、真庭豊、蓬田陽平、柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Bolometric performance of highly purified (6,5) Single Walled Carbon Nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Junko Eda, Yohei Yomogida, and Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第51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
      北海道
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Ambipolar transistors based on random networks of WS2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsunari Sugahara, Kawai Hideki, Yohei Yomogida, Yutaka Maniwa, Susumu Okada, and Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第51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
      北海道
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] WS2ナノチューブを用いた両極性トランジスタ2016

    • 著者名/発表者名
      岡田遼太朗、菅原光成、河合英輝、蓬田陽平、真庭豊、岡田晋、柳和宏
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ゼーベック係数を精密制御された金属型・半導体型カーボンナノチューブ薄膜における光熱電変換2016

    • 著者名/発表者名
      中村昌稔、一ノ瀬遥太、河合英輝、蓬田陽平、柳和宏
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 金属型単層カーボンナノチューブにおける高ゼーベック・低抵抗状態での光熱電変換現象2016

    • 著者名/発表者名
      一ノ瀬遥太、中村昌稔、河合英輝、真庭豊、蓬田陽平、柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 広帯域近接場分光測定によるNbドープWS2単層薄膜の局所光吸収構造の解明2016

    • 著者名/発表者名
      野崎純司、佐々木将悟、宮田耕充、真庭豊、蓬田陽平、柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Ambipolar Transistors Based on Random Networks of WS2 Nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsunari Sugahara, Hideki Kawai, Yohei Yomogida, Yutaka Maniwa, Susumu Okada, Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 研究室のwebページ

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/nano2/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 単一カーボンナノチューブの製造方法2017

    • 発明者名
      一ノ瀬遥太、蓬田陽平、柳和宏
    • 権利者名
      一ノ瀬遥太、蓬田陽平、柳和宏
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-09-02   更新日: 2018-01-16  

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