単層カーボンナノチューブにおけるゼーベック効果の実践的理解

• 研究課題/領域番号: 26790014
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ材料化学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 野々口 斐之 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (50610656)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014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: カーボンナノチューブ / 熱電変換 / 超分子化学 / 有機エレクトロニクス / エナジーハーベスティング

研究成果の概要

本研究では、種々の非共有結合性の相互作用を駆使し、単層カーボンナノチューブの安定なｎ型材料化と、熱電変換特性の高性能化に取り組んだ。とくに、ドープされた荷電状態のカーボンナノチューブとカウンターイオンとの相互作用に着目し、適切な静電相互作用を導入することで、実用レベルの安定性を有するｎ型カーボンナノチューブからなる熱電変換材料を創出した。またこの概念を筒状ナノチューブへのドーパント内包や有機ドーパントコロイドを用いたドーピングに展開し、従来のナノチューブ材料にない安定性や温度依存性を示す熱電変換材料を実現した。

研究成果

• [国際共同研究] 国立台湾科技大学(台湾)
• [雑誌論文] Air-stable n-Type Tellurium Nanowires Coordinated by Large Organic Salts (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Nonoguchi, Fumihiko Kamikonya, Koji Ashiba, Kenji Ohashi, Tsuyoshi Kawai
  • 雑誌名: Synthetic Metals 巻: 225 ページ: 93-97
  • DOI: 10.1016/j.synthmet.2016.11.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Water-Processable, Air-Stable Organic Nanoparticle-Carbon Nanotube Nonocomposites Exhibiting n-Type Thermoelectric Properties (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Nonoguchi, A. Tani, T. Ikeda, C. Goto, N. Tanifuji, R.M. Uda, T. Kawai
  • 雑誌名: SMALL 巻: 13 号: 11 ページ: 1850-1857
  • DOI: 10.1002/smll.201603420
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] C/BCN Core/Shell Nanotube Films with Improved Thermoelectric Properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Wei-Hung Chiang, Cheng-Yu Hsieh, Shen-Chuan Lo, Yu-Chen Chang, Tsuyoshi Kawai, Yoshiyuki Nonoguchi
  • 雑誌名: Carbon 巻: 109 ページ: 49-56
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2016.07.054
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Air-tolerant Fabrication and Enhanced Thermoelectric Performance of n-Type Single-walled Carbon Nanotubes Encapsulating 1,1'-Bis(diphenylphosphino)ferrocene (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Nonoguchi, Yu Iihara, Kenji Ohashi, Tomoko Murayama, Tsuyoshi Kawai
  • 雑誌名: Chemistry; An Asian Journal 巻: 11 号: 17 ページ: 2423-2427
  • DOI: 10.1002/asia.201600810
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simple Salt-coordinated n-Type Nanocarbon Materials Stable in Air (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Nonoguchi, Motohiro Nakano, Tomoko Murayama, Harutoshi Hagino, Shota Hama, Koji Miyazaki, Ryosuke Matsubara, Masakazu Nakamura, Tsuyoshi Kawai
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 26 号: 18 ページ: 3021-3028
  • DOI: 10.1002/adfm.201600179
  • NAID: 120005756558
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solid-state, Individual Exfoliation of Single-walled Carbon Nanotubes in Ionic Liquid-derived Polymers and Its Impact on Thermoelectric Properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Motohiro Nakano, Yoshiyuki Nonoguchi,* Takuya Nakashima, Kenji Hata, Tsuyoshi Kawai
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 6 号: 3 ページ: 2489-2495
  • DOI: 10.1039/c5ra25490f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bis(dipyrrinato)metal(II) coordination polymers: Crystallization, exfoliation into single wires, and electric conversion ability (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryota Matsuoka, Ryojun Toyoda, Ryota Sakamoto, Mizuho Tsuchiya, Ken Hoshiko, Tatsuhiro Nagayama, Yoshiyuki Nonoguchi, Kunihisa Sugimoto, Eiji Nishibori, Tsuyoshi Kawai, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: in press 号: 5 ページ: 2853-2858
  • DOI: 10.1039/c5sc00273g
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dispersion of Synthetic MoS2 Flakes and Their Spontaneous Adsorption on Single-Walled Carbon Nanotubes (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Nonoguchi, Kenji Hata, Tsuyoshi Kawai
  • 雑誌名: ChemPlusChem 巻: 80 号: 7 ページ: 1158-1163
  • DOI: 10.1002/cplu.201500084
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast Carrier Transfer and Hot Carrier Dynamics in PbS-Au Hybrid Nanostructures (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Okuhata, Y. Kobayashi, Y. Nonoguchi, T. Kawai, and N. Tamai
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 4 ページ: 2113-2120
  • DOI: 10.1021/jp508406z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Flexible thermoelectric rubber polymer composites based on single-walled carbon nanotubes (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, Y. Nonoguchi, T. Nakashima, T. Kawai
  • 雑誌名: Jpn. J. Apply. Phys. 巻: 54 号: 4S ページ: 04DN03-04DN03
  • DOI: 10.7567/jjap.54.04dn03
  • NAID: 210000145082
  • 査読あり
• [雑誌論文] SWNT Composites with Compositionally Tunable Prussian Blue Nanoparticles for Thermoelectric Coordination Programming Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nonoguchi, T. Murayama, M. Ishizaki, K. Kanaizuka, M. Kurihara, K. Hata, and T. Kawai
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 8 ページ: 1254-1256
  • DOI: 10.1246/cl.140265
  • NAID: 130004427147
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chiral Monolayer-Protected Bimetallic Au-Ag Nanoclusters: Alloying Effect on Their Electronic Structure and Chiroptical Activity (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kobayashi, Yoshiyuki Nonoguchi, Akito Sasaki, Hiroshi Yao
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 118 号: 28 ページ: 15506-15515
  • DOI: 10.1021/jp503676b
  • 査読あり
• [学会発表] Stable n-doped CNTs with enhanced thermoelectric properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Nonoguchi
  • 学会等名: 2016 Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2016-12-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 熱電発電を志向したカーボンナノチューブの超分子ドーピング (2016)
  • 著者名/発表者名: 野々口斐之
  • 学会等名: 第43回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 千葉大学（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] Air-Stable n-Type Carbon Nanotubes with Improved Thermoelectric Properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Nonoguchi, Tsuyoshi Kawai
  • 学会等名: 2016 Materials Research Society Fall Meeting and Exhibit
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] カーボンナノチューブのｎ型ドーピングと熱電応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野々口斐之，河合壯
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] Surface chemical approach to improving air-stability of n-type semiconductor nanowires and nanotubes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nonoguchi, T. Kawai
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Hawaii（USA）
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高分子電解質－単層カーボンナノチューブ複合体に見られる増強熱電効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野々口斐之，中野元博，河合壯
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] 界面化学的アプローチによる安定なｎ型カーボンナノチューブの創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野々口斐之，河合 壯
  • 学会等名: 第７６回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市））
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 熱電変換を志向したカーボンナノチューブのｎ型分子ドーピング (2015)
  • 著者名/発表者名: 野々口斐之，中野元博，河合壯
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 熱電変換を志向したカーボンナノチューブの分子ドーピング技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野々口斐之
  • 学会等名: 応用物理学会関西支部平成26年度第3回講演会「関西発グリーンエレクトロニクス研究の進展」
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県生駒市）
  • 年月日: 2015-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] Systematic Conversion of Single-Walled Carbon Nanotubes into n-type Thermoelectric Materials by Molecular Dopants (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nonoguchi, T. Kawai
  • 学会等名: International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
  • 発表場所: Tsukuba（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] Improved Dispersibility and Thermopower of Single-Walled Carbon Nanotubes in Ionic Polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, Y. Nonoguchi, T. Nakashima, T. Kawai
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tsukuba（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
• [学会発表] Molecular doping on carbon nanotubes and graphenes leading to flexible N-type thermoelectric materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nonoguchi, T. Kawai
  • 学会等名: International Conference of Synthetic Metals
  • 発表場所: Turku, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-05