直径制御された金属型半導体型カーボンナノチューブの核磁気共鳴による電子状態の研究

• 研究課題/領域番号: 23540420
• 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: 物性Ⅱ
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 松田 和之 神奈川大学, 工学部, 准教授 (60347268)
• 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: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: カーボンナノチューブ / 核磁気共鳴 / 1次元系 / 1次元電子系 / 朝永-ラッティンジャー液体

研究概要

単層カーボンナノチューブ（SWCNT）には、その構造により金属型と半導体型が存在する。従来の核磁気共鳴（NMR）による研究は、金属型と半導体型のSWCNTが混合したバンドル試料について行われてきた。本研究では、密度勾配超遠心法にて分離した金属型と半導体型SWCNTバンドルの13C NMRスペクトルの観測にはじめて成功し、それら両者のスペクトルに違いがあることを明らかにした。さらに、この違いは金属型と半導体型でのナイトシフトや環電流によるシフトの寄与で矛盾なく説明できることを示した。また、C60フラーレン分子を内包したSWCNTから2層CNTへの変換過程についても知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Amorphous Water in Three-Dimensional Confinement of Zeolite-templated Carbon. (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kyakuno, K. Matsuda, Y. Nakai, T. Fukuoka, Y. Maniwa, H. Nishihara, and T. Kyotani
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 571 ページ: 54-60
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2013.04.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<13>C-NMR Shift of Highly Concentrated Metallic and Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuda, et al.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 1 ページ: 15001-15001
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.015001
  • 査読あり
• [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
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された水の研究II (2014)
  • 著者名/発表者名: 客野遥, 松田和之, 中井祐介, 宮田耕充, 真庭豊, 斎藤毅
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学, 神奈川県
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 水・カーボンナノチューブ複合体の比熱 (2014)
  • 著者名/発表者名: 市村遼太, 塚田諒, 芹田昇, 客野遥, 中井祐介, 宮田耕充, 松田和之, 斎藤毅, 真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学, 神奈川県
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された水の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 客野遥, 松田 和之, 中井祐介, 宮田耕充, 真庭豊, 斎藤毅, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学, 徳島県
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] 金属・半導体単層カーボンナノチューブの13C-NMRスペクトル (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田和之, 鷺谷智, 本田和也, 客野遥, 中井祐介, 柳和宏, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学, 広島県
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] 核磁気共鳴法によるゼオライト鋳型炭素(ZTC)の研究II (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田健介, 中井祐介, 松田和之, 西原洋知, 京谷隆, 真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学, 広島県
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] ナノ構造炭素に束縛さ れた水の研究 (2013)
  • 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: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学, 広島県
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素(ZTC)内の水の構造と相挙動II (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: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学, 神奈川県
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブを用いた一次元磁性体の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田寺真, 客野遥, 中井祐介, 松田和之, 柳和宏, 真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学, 神奈川県
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素に内包された水の過冷却およびガラス状態 (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43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: 東北大学, 宮城県
  • 年月日: 2012-09-07
• [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, 兵庫県
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 13CNMRとx線回折によるC60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: 松田 和之, 鷺谷智, 福岡智子, 中井祐介, 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, 東京都
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] 13C NMRとx線回折によるC60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: 松田和之、鷺谷智、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（東京都）
• [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（兵庫県）
• [学会発表] 13C NMR study of transformation process of C60 fullerene peapods into double-walled carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuda, S. Sagitani, T. Fukuoka, Y. Nakai, K. Yanagi, Y. Maniwa, H. Kataura
  • 学会等名: International conference of new science created by materials with nano spaces : From fundamentals to applications
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] C60ピーポッド-二層カーボンナノチューブ変換過程における13CNMR測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田和之, 鷺谷智, 福岡智子, 柳和宏, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 第41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: 首都大学東京, 東京都
  • 年月日: 2011-09-05
• [学会発表] C60ピーポッド-二層カーボンナノチューブ変換過程における13C NMR測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田和之、鷺谷智、福岡智子、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 第41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: 首都大学東京（東京都）
• [学会発表] 13C NMR study of transformation process of C60 fullerene peapods into double-walled carbon (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuda, S. Sagitani, T. Fukuoka, Y. Nakai, K. Yanagi, Y. Maniwa, H. Kataura
  • 学会等名: International Conference of New Science Created by Materials with Nano Spaces: From Fundamentals to Applications
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された水の研究
  • 著者名/発表者名: 客野遥，松田和之，中井祐介，宮田耕充，真庭豊，斎藤毅，片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された水の研究II
  • 著者名/発表者名: 客野遥，松田和之，中井祐介，宮田耕充，真庭豊，斎藤毅
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県）
• [学会発表] 水・カーボンナノチューブ複合体の比熱
  • 著者名/発表者名: 市村遼太，塚田諒，芹田昇，客野遥，中井祐介，宮田耕充，松田和之，斎藤毅，真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県）
• [学会発表] 金属・半導体単層カーボンナノチューブの13C-NMRスペクトル
  • 著者名/発表者名: 松田和之
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 核磁気共鳴法によるゼオライト鋳型炭素（ZTC）の研究II
  • 著者名/発表者名: 山田健介
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] ナノ構造炭素に束縛された水の研究
  • 著者名/発表者名: 客野遥
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブを用いた一次元磁性体の作製
  • 著者名/発表者名: 田寺真
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素（ZTC）内の水の構造と相挙動II
  • 著者名/発表者名: 客野遥
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素に内包された水の過冷却およびガラス状態
  • 著者名/発表者名: 客野遥
  • 学会等名: 第43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: 東北大学（宮城県）
• [図書] 「カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック」10章2節.水内包SWCNT, 10章3節.酸素など気体分子内包SWCNT (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 他
  • 出版者: コロナ社
• [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
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2011-11-18