| 研究課題/領域番号 |
20K20348
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| 補助金の研究課題番号 |
18H05329 (2018-2019)
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 (2020)
補助金 (2018-2019) |
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| 審査区分 |
中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
丸山 茂夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90209700)
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| 研究分担者 |
千足 昇平 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50434022)
項 栄 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20740096)
井ノ上 泰輝 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00748949)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2020年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2018年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 単層カーボンナノチューブ / CNT / 化学気相成長法 / CVD / 同位体ラベリング / 透過型電子顕微鏡 / 分子動力学法 / ナノテクノロジー / カーボンナノチューブ / 成長メカニズム / 分子動力学 / ラマン散乱分光法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
単層カーボンナノチューブ（CNT）の実用化に向けてはその合成技術の高度化が必要となるが，様々な構造の単層CNTが混在してしまうことや，成長停止により単層CNTの長さ・密度に限界があることなどの課題が存在する．本研究では，独自の同位体ラベル手法による単一単層CNTレベルでの成長過程分析，架橋薄膜グリッドを用いた透過型電子顕微鏡による触媒と単層CNTの直接観察，そして分子動力学法による原子スケールシミュレーションを相補的に用いることで，単層CNT成長メカニズムを解き明かし，高精度の構造制御合成の実現につなげる．
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| 研究成果の概要 |
同位体ラベリング手法を用いた単一単層CNTの成長時間変化の観察手法を確立し，触媒還元，水蒸気処理，アセチレン添加などの単層CNTの成長開始時間遅延と成長速度への影響を単一単層CNTレベルで明らかとした．さらにシリコン基板の微細加工により作製したTEMグリッドを用いた透過型電子顕微鏡（TEM）による触媒金属と単層CNTの観察および分子動力学（MD）法による単層CNT成長のシミュレーションを組み合わせて，単層CNTのジグザグ端の構造安定性に基づくカイラリティ決定機構を議論することができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
単層カーボンナノチューブ（単層CNT）の構造は直径・巻き方（カイラリティ）・長さなどにより規定される．単層CNTの性質は1本ごとの構造の違いに大きく影響を受けるという特徴を持つことから，次世代の電界効果トランジスターなどの様々な応用の実現に向けては各用途に適した構造の単層CNTを選択的に合成することが求められている．単一単層CNTの成長分析によって，単層CNTの原子スケールでの成長機構解明および構造制御合成の実現に向け大きな学術的な進展が見られた．この結果，単層CNTをチャネルとする次世代の電界効果トランジスターの実現に近づいたと考えられる．
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