磁性イオン液体を用いた磁場応答性ナノチューブの創製と磁場応答性機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26870240
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 複合材料・表界面工学; 物理化学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 二村 竜祐 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境・エネルギー材料科学研究所, 研究員 (90647223)
• 研究協力者: 飯山 拓 信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (30313828)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 磁性イオン液体 / 磁化率測定 / 常磁性‐反強磁性転位 / X線散乱測定 / リバースモンテカルロシミュレーション / カーボンナノチューブ / ナノカーボンマテリアル / イオン液体 / 磁化率 / ハイブリッドリバースモンテカルロ / 分子シミュレーション / 磁場応答性 / ナノカーボン材料 / 複合材料 / リバースモンテカルロ / 分子シュミレーション

研究成果の概要

本研究では磁性イオン液体をカーボンナノチューブ細孔中に閉じ込めることで高い磁場応答性を示す機能化ナノカーボン材料の合成を目指し、バルクとは異なる磁場応答性についてXRD及び分子シミュレーションによるミクロな視点から解明することを試みた。カーボンナノチューブ及び活性炭素繊維細孔中における1-エチル-3-メチルイミダゾリウム テトラクロロフェラートはバルクとは異なり、3.8 Kでの常磁性-反強磁性転移を示さないことがわかった。磁性イオン液体構造の解析のために、ハイブリッドリバースモンテカルロシミュレーションを適用することで、ナノ細孔中で磁性イオン液体の形成する特異な構造を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] High electrical conductivity of double-walled carbon nanotube fibers by hydrogen peroxide treatments (2016)
  • 著者名/発表者名: Morelos-Gomez, A; Fujishige, M; Vega-Diaz, SM; Ito, I; Fukuyo, T; Cruz-Silva, R; Tristan-Lopez, F; Fujisawa, K; Fujimori, T; Futamura, R; Kaneko, K; Takeuchi, K; Hayashi, T; Kim, YA; Terrones, M; Endo, M; Dresselhaus, MS
  • 雑誌名: JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 巻: 4 号: 1 ページ: 74-82
  • DOI: 10.1039/c5ta06662j
  • 査読あり
• [雑誌論文] An X-ray investigation of the adsorption of methane, water, and their mixtures in carbon micropores (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Futamura, Sumio Ozeki, Taku Iiyama
  • 雑誌名: Carbon 巻: 85 ページ: 8-15
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2014.12.043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] カーボンナノ空間におけるイオン液体の同種イオンの異常近接構造状態‐静電遮蔽効果によるイオン間クーロン反発の抑制 (2016)
  • 著者名/発表者名: 二村竜祐・高崎優真・飯山拓・Patrice Simon・金子克美
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会(2016)
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] カーボンナノ空間においてイオン液体が形成する同種イオンの異常接近構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 二村竜祐・高崎優真・飯山拓・Patrice Simon・金子克美
  • 学会等名: 第42回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] Contraction of anion-anion and cation-cation distances of ionic liquids in nanometor pores of carbon materials by coulombic screening effect. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Futamura, Yuma Takasaki, Taku Iiyama, Toshihiko Fujimori, Yury Gogotsi, Mark Biggs, Julie Segalini, Patrice Simon, Katsumi Kaneko
  • 学会等名: The Sixteenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] A super ionic structure of 1-ethyl-3-methylimidasorium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide in conductive carbon nanospaces. (2015)
  • 著者名/発表者名: Futamura, Ryusuke; Iiyama, Taku; Takasaki, Yuma; Fujimori, Toshihiko; Simon, Patrice; Gogotsi, Yury; Kaneko, Katsumi
  • 学会等名: The 7th international workshop characterization of porous materials: from angstroms to millimeters
  • 発表場所: Delray beach, Florida
  • 年月日: 2015-05-03
  • 国際学会
• [学会発表] カーボンナノ空間がイオン液体構造に与える影響‐静電遮蔽効果によるイオン間クーロン相互作用の抑制 (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Futamura, Yuma Takasaki, Taku Iiyama, Toshihiko Fujimori, Julie Segalini, Patrice Simon, Yury Gogotsi, Katsumi Kaneko
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Contraction of Anion-Anion and Cation-Cation Distances of 1-Ethyl-3-methylimidasorium Bis(trifluoromethanesulfonyl) imide in Subnanometor Pore of Carbon Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Futamura, Yuma Takasaki, Taku Iiyama, Toshihiko Fujimori, Yury Gogotsi, Mark Biggs, Julie Segalini, Patrice Simon, Katsumi Kaneko
  • 学会等名: The 4th Symposium on Future Challenges for Carbon Based Nanoporous Materials
  • 発表場所: 長野市ホテルメトロポリタン長野
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 多孔性ナノカーボンにおける磁性イオン液体Bmim[FeCl4]の構造解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高崎優真，二村竜祐，飯山拓，金子克美，浜崎亜富，尾関寿美男
  • 学会等名: 第28回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-24