制限された空間内の水:ミクロからマクロへ

• 研究課題/領域番号: 21540421
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 真庭 豊 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 教授 (70173937)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 化学物理 / カーボンナノチューブ / 水 / 計算機シミュレーション / アイスナノチューブ / 分子動力学 / ナノ構造 / 誘電体 / 分子動力学計算

研究概要

ナノ炭素の細孔中の水の状態をX線回折実験、NMR、分子動力学計算などの手段を用いて研究した。ナノ細孔として直径Dが1. 2nmから2. 4nm領域の単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を用い、水のグローバル相図を完成した。1. 4nm付近を境に質的に異なる振る舞いが見られ、細い領域では特異な融点のD依存性を示し、一方太い領域では低温でwet-dry転移を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Confined water inside single-walled carbon nanotubes: Global phase diagram and effect of finite length (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kyakuno, K. Matsuda, H. Yahiro, Y. Inami, T. Fukuoka, Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, H. Kataura, T. Saito, M. Yumura, and S. Iijima
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 134 号: 24 ページ: 244501-244514
  • DOI: 10.1063/1.3593064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochromic Carbon Electrodes: Controllable Visible Color Changes in Metallic Single-Wall Carbon Nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yanagi, R. Moriya, Y. Yomogida, T. Takenobu, Y. Naito, T. Ishida, H. Kataura, K. Matsuda, Y. Maniwa
  • 雑誌名: Adv. Mater. 巻: 23 号: 25 ページ: 2811-2814
  • DOI: 10.1002/adma.201100549
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global Phase Diagram of Water Confined on the Nanometer Scale (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kyakuno, K. Matsuda, H. Yahiro, T. Fukuoka, Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, and S. Iijima
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 79
  • NAID: 210000108468
• [雑誌論文] Global phase diagram of water confined on a nanometer scale (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kyakuno, K.Matsuda, H.Yahiro, T.Fukuoka, Y.Miyata, K.Yanagi, Y Maniwa, H.Kataura, T.Saito, M.Yumura, S.Iijima
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79
  • NAID: 210000108468
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport Mechanisms in Metallic and Semiconducting Single-Wall Carbon Nanotube Networks (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Yanagi, H Udoguchi, S.Sagitani, Y Oshima, T.Takenobu, H.Kataura, T.Ishida, K.Matsuda, Y Maniwa
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 4 ページ: 4027-4032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dielectric Properties of Water inside Single-Walled Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Mikami, K. Matsuda, H. Kataura, Y. Maniwa
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 3 ページ: 1279-1287
• [雑誌論文] Dielectric Properties of Water inside Single-Walled Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: F.Mikami, K.Matsuda, H.Kataura, Y.Maniwa
  • 雑誌名: ACS nano. 3 ページ: 1279-1287
  • 査読あり
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素による幾何学的閉じ込め効果を用いた、希ガスの物質相探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高部陽介, 真庭豊, 中井祐介, 松田和之
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素(ZTC)内の水の構造と相挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 客野遥, 松田和之, 中井祐介, 福岡智子, 高部陽介, 真庭豊, 西原洋知, 京谷隆
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素(ZTC)内の水の構造と相挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 客野遥,松田和之,中井祐介,福岡智子,高部陽介,真庭豊,西原洋知,京谷隆
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西上ヶ原キャンパス(大阪府西宮市)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素(ZTC)に吸着した水の構造と相挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 客野遥、松田和之、中井祐介、福岡智子、真庭豊、西原洋知、京谷隆
  • 学会等名: 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: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素による幾何学的閉じ込め効果を用いた、希ガスの物質相探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高部陽介,真庭豊,中井雄介,松田和之
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西上ヶ原キャンパス(大阪府西宮市)
• [学会発表] ^<13> CNMRとx線回折によるC_<60>ピーポッド-2層カーボンナノチューブ変換過程の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鷺谷智、松田和之、福岡智子、中井佑介、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 第42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: 東京大学
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素(ZTC)に吸着した水の構造と相挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 客野遥、松田和之、中井祐介、福岡智子、真庭豊、西原洋知、京谷隆
  • 学会等名: 第42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: 東京大学
• [学会発表] Water Adsorption in Zeolite Templated Carbon (2011)
  • 著者名/発表者名: H.KYAKUNO, K.MATSUDA, T.FUKUOKA, Y.MANIWA, H.NISHIHARA, T.KYOTANI
  • 学会等名: International Conference of New Science Created by Materials with Nano Spaces : From Fundamentals to Applications
  • 発表場所: 仙台(宮城県)
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] 水を吸着したゼオライト鋳型カーボン(ZTC)の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 客野遥, 松田和之, 福岡智子, 高部陽介, 真庭豊, 西原洋知, 京谷隆
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Water Adsorption in Zeolite Templated Carbon (2011)
  • 著者名/発表者名: H. KYAKUNO, K. MATSUDA, T. FUKUOKA, Y. MANIWA, H. NISHIHARA, and T. KYOTANI
  • 学会等名: International Conference of New Science Created by Materials with Nano Spaces : From Fundamentals to Applications
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] 水を吸着したゼオライト鋳型カーボン(ZTC)の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 客野遥,松田和之,福岡智子,高部陽介,真庭豊,西原洋知,京谷
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス(富山県富山市)
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された水の相転移挙動: X線回折実験を用いた研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 客野遥,松田和之,八尋瞳,伊波悠,福岡智子,宮田耕充,柳和宏,真庭豊,片浦弘道,斎藤毅,湯村守雄,飯島澄男
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
• [学会発表] ゼオライト鋳型カーボンに吸着した水の挙動: X線回折とNMRによる研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田和之,福岡智子,高部陽介,客野遥,真庭豊,西原洋知,京谷隆
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された水の相転移挙動:X線回折実験を用いた研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 客野遥、松田和之、八尋瞳、福岡智子、宮田耕充、柳和宏、真庭豊、片浦弘道、斎藤毅、湯村守雄、飯島澄男
  • 学会等名: 日本物理学会平成23年度秋季大会
  • 発表場所: 新潟大学(新潟県)
• [学会発表] SWNT内に内包された水のグローバル相図 (2010)
  • 著者名/発表者名: 客野遥、松田和之、八尋瞳、福岡智子、宮田耕充、柳和宏、真庭豊、片浦弘道、斎藤毅、湯村守雄、飯島澄男
  • 学会等名: 第39回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学(京都府京都市)
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Ferroelectric Water Inside Single-Walled Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Maniwa
  • 学会等名: 2009 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Nashville
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] 太い単層カーボンナノチューブに内包された水分子の相転移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 八尋瞳, ほか
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本(熊本大学黒髪キャンパス)
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 太いSWCNT内の水の相転移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田和之, ほか
  • 学会等名: フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: つくば(つくば国際会議場)
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] カーボンナノチューブ(CNT)内包水の誘電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三上史記、松田和之、真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された酸素の第一原理電子状態計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田啓太郎、花見圭一、松田和之、真庭豊、手島正吾、中村壽
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会東京
  • 発表場所: 東京
• [図書] 10. 2水内包SWCNT」pp196-199、および「10. 3酸素など気体分子内包SWCNT(カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック) (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田和之、真庭豊
  • 出版者: コロナ社
• [図書] カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田和之、真庭豊
  • 出版者: コロナ社
• [図書] INORGANIC AND METALLIC NANOTUBULAR MATERIALS (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Maniwa and H. Kataura, Synthesis and Applications of Water Nanotubes, T. Kijima
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin Heidelberg
• [図書] INORGANIC AND METALLIC NANOTUBULAR MATERIALS(T.Kijima (Ed.))(Synthesis and Applications of Water Nanotubes) (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Maniwa, H.Kataura
  • 出版者: Springer-Verlag GmbH
• [産業財産権] ガス透過性の制御方法、及びガス透過性の制御装置 (2011)
  • 発明者名: 真庭豊、松田和之、鳫子貴之、坪根徳明、片浦弘道
  • 権利者名: 公立大学法人首都大学東京,独立行政法人産業技術総合研究所
  • 取得年月日: 2011-11-18
• [産業財産権] アイスナノチューブの作製方法、アイスナノチューブ及びアイスナノチューブの使用方法 (2010)
  • 発明者名: 真庭豊、片浦弘道
  • 権利者名: JST-産総研
  • 取得年月日: 2010-10-15
• [産業財産権] ガスハイドレード生成用煤、煤の製造方法、ガスハイドレード生成用煤の使用方法、煤の使用方法、ガスセンサ、圧力センサ、及び分子ふるい (2010)
  • 発明者名: 真庭豊、片浦弘道、松田和之、小笠原俊介、鈴木信三
  • 権利者名: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • 取得年月日: 2010-05-28