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炭素ナノ空間で発現する特異な電子・磁気機能物質

研究課題

研究課題/領域番号 19051006
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

榎 敏明  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10113424)

研究分担者 高井 和之  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (80334514)
宮崎 章  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40251607)
福井 賢一  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (60262143)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
36,000千円 (直接経費: 36,000千円)
2008年度: 16,200千円 (直接経費: 16,200千円)
2007年度: 19,800千円 (直接経費: 19,800千円)
キーワードナノグラフェン / 磁性 / 磁気機能 / ナノ炭素 / π電子 / ナノポア / 多孔性炭素 / 電荷移動力
研究概要

ナノグラファイトの3次元無秩序ネットワークからなる多孔性炭素、活性炭素繊維を用い以下の実験を行った。(1)活性炭素繊維ナノポアへのHCl、HNO_3の吸着に伴うエッジ状態スピンの挙動の変化を調べた。酸化力のないHClの吸着では、吸着によって凝集したHCl分子の機械的な力でナノグラファイトが押しつぶされ、エッジ状態スピン間に強い反強磁性相互作用が働くことが明らかとなった。酸化力のある濃HNO_3の吸着では、最初、HNO_3分子はナノグラファイト最表面のナノグラフェンに吸着して電荷移動相互作用をし、次のステップでは、ナノグラフェン・シート間にHNO_3は入り込んで電荷移動を行う。その結果、HNO_3吸着に伴う2段階のエッジ状態スピン濃度の変化が観測された。薄HNO_3の吸着では最初ナノグラファイト最表面のナノグラフェンとの電荷移動が起こり、その後、共存する水分子によりHNO_3はブロックされてナノグラフェン層間には入り込むことができず、HCl同様にナノボアへの凝集分子(HNO_3,H_2O)による機械的な力が磁性の変化をもたらすことが明らかとなった。(2)端をスルホン化したナノグラフェンからなる活性炭素繊維を作製し、水吸着の吸着等温線と磁化率の測定を行った。スルホン化ナノグラファイト系では、無処理ナノグラファイトに比べて、水吸着は低蒸気圧から進行し、明確な水吸着の閾蒸気圧は確認できなかった。磁化率から求めた磁気モーメントは水吸着により減少することが明らかとなった。この減少は無処理ナノグラファイト系に比べ、はるかに大きく、スルホン化によって端の親水性が増加したものと思われる。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Electronic and magnetic properties of acid-adsorbed nanoporousactivated carbon fibers2008

    • 著者名/発表者名
      Hao Sijia
    • 雑誌名

      Carbon 46(1)

      ページ: 110-116

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic potassium clusters in the nanographite-based nanoporous system2008

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Takai
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Solids 69

      ページ: 1182-1184

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetotransport of nanoporous nanographite domein network and its oxgen-adsorption effect2008

    • 著者名/発表者名
      Ko Sugihara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem Solids 69

      ページ: 1155-1157

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unconventional Electronic and Magnetic Functions of anographene-Based Host-Guest Systems2008

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Enoki
    • 雑誌名

      Dalton Trans. (Perspective)

      ページ: 3773-3781

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Potassium Clusters in the Nanographite Host System2007

    • 著者名/発表者名
      K. Takai et. al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 98(1)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Host-guest interaction effect on electron transport in disordered network of nanogpaphite domains2007

    • 著者名/発表者名
      K Sugihara et. al.
    • 雑誌名

      Phy. Rev. B 75(20)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of oxygen adsorption on the magnetoresistance of a disordered nanographite network2007

    • 著者名/発表者名
      K Takahara et. al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 76(3)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノグラフェンの不思議な電子構造と磁性2007

    • 著者名/発表者名
      榎敏明
    • 雑誌名

      パリティ

      ページ: 45-49

    • NAID

      40015429927

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic Structures of Graphite Edges and nanographite2007

    • 著者名/発表者名
      榎敏明
    • 雑誌名

      Inter. Rev. Phys. Chem. 26(4)

      ページ: 609-645

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] グラファイトのジグザグ端とアームチェア端のSTM/STS観察2007

    • 著者名/発表者名
      小林陽介
    • 雑誌名

      炭素 228

      ページ: 166-173

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nanographene and Its Unconventional Electronic and Magnetic Properties2008

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Enoki
    • 学会等名
      9^<th> International Conference on Nanostructured Materials
    • 発表場所
      ブラジル・リオデジャネイロ
    • 年月日
      2008-06-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Edge State and Unconventional Magnetic Properties of Nanographite2007

    • 著者名/発表者名
      榎 敏明
    • 学会等名
      International Conference on Carbon Nanoscience and Nanotechnolosy (NanoteC07)
    • 発表場所
      サセックス(イギリス)
    • 年月日
      2007-08-31
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Magnetotransport of nanoporous,nanographite domain network and its oxygen-adsorption effect2007

    • 著者名/発表者名
      杉原 硬
    • 学会等名
      14th International Conference on Intercalation Compounds (ISIC14)
    • 発表場所
      ソウル(韓国)
    • 年月日
      2007-06-15
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Potassium Clusters in nanographite-Based Nanoporous System2007

    • 著者名/発表者名
      高井 和之
    • 学会等名
      14th International Conference on Intercalation Compounds (ISIC14)
    • 発表場所
      ソウル(韓国)
    • 年月日
      2007-06-15
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 炭素の辞典2007

    • 著者名/発表者名
      榎敏明
    • 総ページ数
      660
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] ナノカーボンハンドブック2007

    • 著者名/発表者名
      榎敏明
    • 総ページ数
      996
    • 出版者
      NTS社
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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