触媒フリーケイ素ナノワイヤーの形成とリチウムイオン電池負極応用の研究

• 研究課題/領域番号: 23510128
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 小海 文夫 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40345997)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: ケイ素 / 酸化ケイ素 / ナノワイヤー / レーザー蒸発 / 合成 / 構造解析 / リチウムイオン電池 / 負極材料 / レーザー蒸発法 / ケイ素ナノワイヤー / レーザー / 触媒フリー

研究概要

金属触媒を添加しないで，ケイ素，二酸化ケイ素および混合物を原料としてレーザー蒸発を行った。生成物の解析から，ケイ素および混合物の場合に、ケイ素ナノ粒子を片方の先端に持つ非晶質酸化ケイ素ナノワイヤー(NW)が成長することを見出した。異種元素金属触媒を介さない特異な成長機構を提案した。また，形成したNWを用いて充放電特性評価を行い，高容量を持つ次世代リチウムイオン電池負極材となることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] ケイ素触媒による非晶質酸化ケイ素ナノワイヤーの成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小海文夫、櫻井公人、小林慶太、保田英洋
  • 雑誌名: 大阪大学超高圧電子顕微鏡センター2013年度年報 巻: 印刷中
  • NAID: 40021302299
• [雑誌論文] Silicon-catalyzed growth of amorphous SiOx nanowires by laser vaporization of Si and Si/SiO2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Keita Kobayashi, Fumio Kokai, Naoto Sakurai, Hidehiro Yasuda
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 117 号: 47 ページ: 25169-25174
  • DOI: 10.1021/jp409039x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalyst-free growth of amorphous silicon nanowires by laser ablation (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Kokai, S. Inoue, H. Hidaka, K. Uchiyama, Y. Takahashi, A. Koshio
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: 未確定 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s00339-012-7169-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasonication fabrication of high quality multilayer graphene flakes and their characterization as anodes for lithium ion batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumio Kokai, Rika Sorin, Hajime Chigusa, Kazuma Hanai, Akira Koshio, Masatou Ishihara, Yoshinori Koga, Masakazu Hasegawa, Nobuyuki Imanishi, Ysuao Takeda
  • 雑誌名: Diamond & Related Materials 巻: Vol. 29 ページ: 63-68
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2012.07.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Outer and inner diameters of multi-walled carbon nanotubes grown by laser vaporization (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumio Kokai, Iori Nozaki, Akira Koshio
  • 雑誌名: Diamond & Related Materials 巻: Vol. 24 ページ: 25-28
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2011.08.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] ケイ素触媒による非晶質酸化ケイ素ナノワイヤーの成長
  • 著者名/発表者名: 小海 文夫,櫻井 公人,小林 慶太,保田 英洋
  • 雑誌名: 大阪大学長高圧電子顕微鏡センター2013年度年報 巻: (掲載確定)
  • NAID: 40021302299
• [学会発表] レーザー蒸発法によるケイ素ナノ粒子からの非晶質酸化ケイ素ナノワイヤーの成長とその機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林 慶太,保田 英洋,小海 文夫,櫻井 公人
  • 学会等名: 日本金属学会年春期大会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2014-03-22
• [学会発表] レーザー蒸発法によるケイ素ナノ粒子からの非晶質酸化ケイ素ナノワイヤーの成長とその機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林慶太、保田英洋、小海文夫、櫻井公人
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] Catalyst-free growth of some one-dimensional nanostructures and the proposal of a novel growth mechanism (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumio Kokai, Yuuki Asano, Toshihiko Kimura, Akihiro Shinya, Akira Koshio
  • 学会等名: 12th International Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: イスキア(イタリア)
  • 年月日: 2013-10-08
• [学会発表] レーザー蒸発法による酸化ケイ素ナノワイヤーの形成とリチウムイオン電池負極材としての性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 公人,水越 文一, 松井 雅樹, 小塩 明, 今西 誠之,小林 慶太,保田 英洋, 小海 文夫
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京田辺市)
  • 年月日: 2013-09-16
• [学会発表] ケイ素ナノワイヤーの触媒成長と触媒フリー成長 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村 俊彦,井上 聖介,小塩 明,小海 文夫
  • 学会等名: 第60回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(厚木市)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] レーザー蒸発法による酸化ケイ素ナノワイヤーの形成とリチウムイオン電池負極材としての性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 櫻井公人、水越文一、松井雅樹、小塩明、今西誠之、小林慶太、保田英洋、小海文夫
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Catalyst-free growth of some one-dimensional nanostructures and the proposal of a novel growth mechanism (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumio Kokai, Yuuki Asano, Toshihiko Kimura, Akihiro Shinya, Akira Koshio
  • 学会等名: 12th International Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: Italy, Ischia
• [学会発表] レーザー蒸発法によるナノカーボンおよび関連物質の形成と応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小海 文夫
  • 学会等名: 第78回レーザ加工学会講演会
  • 発表場所: アクトシティ浜松コングレスセンター(浜松市)
  • 年月日: 2012-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] カーボン/ゲルマニウムの一次元ナノ構造の自己触媒的成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小海 文夫,浅野 悠希,小塩 明
  • 学会等名: 第26回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 青山学院大学(東京都渋谷区)
  • 年月日: 2012-11-14
• [学会発表] Ge とグラファイトの混合ターゲットのレーザー蒸発による一次元ナノ構造形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅野 悠希,亀田 優人,小塩 明,小海 文夫
  • 学会等名: 第73回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(松山市)
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] ナノカーボンおよび関連物質の創製と応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小海 文夫
  • 学会等名: 応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会「有機分子・バイオエレクトロニクスの最新研究トレンド」
  • 発表場所: 三重大学(津市)
  • 年月日: 2012-06-22
  • 招待講演
• [学会発表] レーザー蒸発によるシリコンナノワイヤーの触媒フリー成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小海 文夫,日高 浩規,井上 聖介,内山 訓宏,小塩 明
  • 学会等名: 第59回応用物理学会連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都新宿区)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] レーザー蒸発法によるシリコンナノワイヤーの触媒フリー成長(2) (2011)
  • 著者名/発表者名: 日高 浩規,井上 聖介,小塩 明,高橋 裕,小海 文夫
  • 学会等名: 第42回中部化学関係学協会支部連合会秋季大会
  • 発表場所: 信州大学(長野市)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] レーザー蒸発法によるシリコンナノワイヤーの触媒フリー成長(1) (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上 聖介,日高 浩規,小塩 明,高橋 裕,小海 文夫
  • 学会等名: 第42回中部化学関係学協会支部連合会秋季大会
  • 発表場所: 信州大学(長野市)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] Catalyst-free growth of silicon nanowires by laser ablation (2011)
  • 著者名/発表者名: Fumio Kokai, Seisuke Inoue, Hiroki Hidaka, Akira Koshio
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: プラヤデルカーメン(メキシコ)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Catalyst-free growth of silicon nanowires by laser ablation (2011)
  • 著者名/発表者名: Fumio Kokai, Seisuke Inoue, Hiroki Hidaka, Akira Koshio
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: Playa Del Carmen, Mexico
• [学会発表] ナノカーボンおよび関連物質の創製と応用
  • 著者名/発表者名: 小海文夫
  • 学会等名: 応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会「有機分子・バイオエレクトロニクスの最新研究トレンド」
  • 発表場所: 三重大学新産業創成拠点
  • 招待講演
• [学会発表] Geとグラファイトの混合ターゲットのレーザー蒸発による一次元ナノ構造形成
  • 著者名/発表者名: 浅野悠希，亀田優人，小塩明，小海文夫
  • 学会等名: 第73回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
• [学会発表] カーボン/ゲルマニウムの一次元ナノ構造の自己触媒的成長
  • 著者名/発表者名: 小海文夫，浅野悠希，小塩明
  • 学会等名: 第26回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] レーザー蒸発法によるナノカーボンおよび関連物質の形成と応用
  • 著者名/発表者名: 小海文夫
  • 学会等名: 第78回レーザ加工学会講演会
  • 発表場所: アクトシティ浜松コングレスセンター
  • 招待講演
• [学会発表] ケイ素ナノワイヤーの触媒成長と触媒フリー成長
  • 著者名/発表者名: 木村俊彦，井上聖介，小塩明，小海文夫
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] レーザー蒸発法によるシリコンナノワイヤーの触媒フリー成長（１）
  • 著者名/発表者名: 井上聖介，日高浩規，小塩明，高橋裕，小海文夫
  • 学会等名: 第42回中部科学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 信州大学
• [学会発表] レーザー蒸発法によるシリコンナノワイヤーの触媒フリー成長（２）
  • 著者名/発表者名: 日高浩規，井上聖介，小塩明，高橋裕，小海文夫
  • 学会等名: 第42回中部科学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 信州大学
• [学会発表] レーザー蒸発法によるシリコンナノワイヤーの触媒フリー成長
  • 著者名/発表者名: 小海文夫，日高浩規，井上聖介，内山訓宏，小塩明，高橋裕
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [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: 小海 文夫,他
  • 総ページ数: 368
  • 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: 小海文夫(分担執筆）
  • 総ページ数: 368
  • 出版者: コロナ社
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.chem.mie-u.ac.jp/lab_introduction.htm