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カーボンナノチューブ各層への選択的異元素ドープによる新機能創出と応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K04697
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関信州大学

研究代表者

村松 寛之  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (70509984)

研究分担者 林 卓哉  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (80313831)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードカーボンナノチューブ / ドーピング / ホウ素ドープ / ホウ素 / 熱電特性 / プラズマ処理 / グラフェン
研究成果の概要

カーボンナノチューブの各層への選択的異元素ドープ技術の開発と新機能創出を目的とし、本研究では2層カーボンナノチューブ(DWNTs)を用いた。本研究により、外層CNTへの選択的窒素ドーピング、ホウ素ドーピングに成功した。窒素ドーピングでは外層CNTへドープ濃度を変化させることに成功し、窒素ドープを施しても内層CNTへの物性的影響は少なく電気化学触媒活性を向上させることを確認した。また外層CNTへの選択的ホウ素ドープにも成功し、外層CNTにホウ素ドープしても内層CNTへの構造・物性の影響が少なく、また熱電特性の向上を明らかにすることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、外層CNTへ選択的に窒素、ホウ素のドーピング技術の開発を行い、またドーピング後の内層CNTへの物性変化の影響を実験的に明らかにすることができた。外層CNTへの窒素ドーピングではドーパント導入に起因した触媒活性の向上が確認できた。また外層CNTへの選択的ホウ素ドープの技術の開発にも成功し、内層CNTへの物性影響が少ないことを確認すると共に、熱電特性の向上を明らかにすることができた。本研究により外層への選択的異元素ドープによる特性向上が確認でき、今後の更なる高機能化のための足がかりとなることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 6件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [国際共同研究] Chonnam National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Chonnam National University/KIST/Konkuk University(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Alabama(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Federal University of Para(ブラジル)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chonnam National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universidade Federal do Ceara(ブラジル)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Outer Tube-Selectively Boron-Doped Double-Walled Carbon Nanotubes for Thermoelectric Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu Hiroyuki、Kang Cheon-Soo、Fujisawa Kazunori、Kim Jin Hee、Yang Cheol-Min、Kim Ji Hoon、Hong Seungki、Kim Yoong Ahm、Hayashi Takuya
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 3 号: 4 ページ: 3347-3354

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c00075

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Anharmonicity and Universal Response of Linear Carbon Chain Mechanical Properties under Hydrostatic Pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Sharma Keshav、Costa Nathalia L.、Kim Yoong Ahm、Muramatsu Hiroyuki、Barbosa Neto Newton M.、Martins Luiz G.?P.、Kong Jing、Paschoal Alexandre Rocha、Araujo Paulo T.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 125 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevlett.125.105501

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Environmental effects, interactions and σ-π bond re-hybridization in bundles of double- and triple-walled carbon nanotubes2020

    • 著者名/発表者名
      Jia-Wern Hue, Thomas Ch Hirschmann, Yoong Ahm Kim, Hiroyuki Muramatsu, Newton M. Marbosa Neto, Paulo T. Araujo
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 158 ページ: 651-661

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2019.11.037

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural behaviors of nanoporous carbon fabricated from rice husk2020

    • 著者名/発表者名
      Keiji Komatsu, Takumi Yamada, Yuto Kudo, Yoshikuni Ishibashi, Ikumi Toda, Shigeo Ohshio, Hiroyuki Muramatsu, Hidetoshi Saitoh
    • 雑誌名

      Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures

      巻: 115 ページ: 113661-113661

    • DOI

      10.1016/j.physe.2019.113661

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapidly self-heating shape memory polyurethane nanocomposite with boron-doped single-walled carbon nanotubes using near-infrared laser2019

    • 著者名/発表者名
      Yu-Mi Ha, Young-O Kim, Young-Nam Kim, Jaewoo Kim, Jae-Suk Lee, Jae Whan Cho, Morinobu Endo, Hiroyuki Muramatsu, Yoong Ahm Kim, Yong Chae Jung
    • 雑誌名

      Composites Part B

      巻: 175 ページ: 107065-107065

    • DOI

      10.1016/j.compositesb.2019.107065

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraint spaces in carbon materials2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Itoi, Hiroyuki Muramatsu, Michio Inagaki
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 号: 40 ページ: 22823-22840

    • DOI

      10.1039/c9ra03890f

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] From high pressure radial collapse to graphene ribbon formation in triple-wall carbon nanotubes2019

    • 著者名/発表者名
      Silva-Santos S.D.、Alencar R.S.、Aguiar A.L.、Kim Y.A.、Muramatsu H.、Endo M.、Blanchard N.P.、San-Miguel A.、Souza Filho A.G.
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 141 ページ: 568-579

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2018.09.076

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of outer tube-selectively nitrogen-doped double-walled carbon nanotubes by nitrogen plasma treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu Hiroyuki、Takahashi Masahiro、Kang Cheon-Soo、Kim Jin Hee、Kim Yoong Ahm、Hayashi Takuya
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 10 号: 34 ページ: 15938-15942

    • DOI

      10.1039/c8nr03745k

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 透明導電膜への応用に向けた酸化グラフェンを用いた 2 層カーボンナノチューブ分散液の作製2020

    • 著者名/発表者名
      君島峻、藤澤一範、村松寛之、林卓哉、 橋本佳男
    • 学会等名
      2020年度電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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