分子・結晶レベル空間でのアロイングによる新炭素物質の探索

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09243105
• 研究種目: 重点領域研究
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 遠藤 守信 信州大学, 工学部, 教授 (10021015)
• 研究分担者: 藤田 光孝 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (40192728) ; 中島 剛 京都大学, 工学研究科, 助教授 (50026233) ; 山邊 時雄 京都大学, 工学研究科, 教授 (80025965) ; 寺井 隆幸 東京大学, 工学部, 助教授 (90175472) ; 大島 忠平 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10212333)
• キーワード: ポリパラフェニレン / Liイオン電池 / グラファイト層間化合物 / 電子物性 / ラマン散乱

研究概要

平成9年度は以下のような成果を確立し、世界的レベルの大きな成果を得た。
(1)低温焼成炭素で記録的なLiの電気化学的吸蔵量を実現し、その貯蔵メカニズムについて検討し,有機物が炭素への転移に伴う欠陥構造に起因していることを明らかとした。
(2)グラファイト単原子層を形成し,生成基板との物理的関係について検討を加えるとともに,BN膜でも金属上で同等のシートを作り得ることを見出し,炭素との相関性について考案した。
(3)プラズマCVD法等でsp^3結合を有する薄膜を得,そこに高エネルギー線を照射して物性改質を試みた。エネルギー線の照射によって結合形態が変化し、電子物性も影響を受けることを新たに見出した。
(4)黒鉛シートの一部をNで置換したグラファイト・アロイを合成し,金属Liをインターカレーションする事を試み,グラファイトとは異なる新たな機能発現の可能性を確認した。
(5)ナノ・メートルサイズのグラファイトシートの電子構造について検討し,六角網平面終端の異分子の存在やその形状が大きく影響することを予測し,ナノレベルサイズが特に寄与してその電子構造を大きく変調することを提案した。
(6)グラフェンシートとアルカリ金属原子の相互作用についてポリアセン系炭素を1つのモデル物質として取り上げ,グラフェンシートのサイズが挿入されるLi金属との化学的結合性に大きく寄与することを提案した。
以上のように、基礎科学と応用上の両分野で顕著な成果が得られ,所期の成果が達成されている。

研究成果

• [文献書誌] 押田京一、 小林 稔、 古田照実、 遠藤守信、 オバラン アグネス: "アモルファスカーボンフィルムの透過電子顕微鏡像の画像解析法の適用" 電子情報通信学会論文誌. Vol.180-C-11・No.11. 421-426 (1997)
• [文献書誌] M.Endo, K.Takeuchi, T.Hiraoka, T.Furuta, T.Kasai, XSun.C-H.Kiang and M.S.Dresselhaus: "Stacking nature of graphene layers in carbon nanotubes and nanofibers" J.Phys.Chem.Solids. Vol.58・No.11. 1707-1712 (1997)
• [文献書誌] T.Nagao, Y.Iizuka, T.Shimazaki and C.Oshima: "Surface Phonon Na and Li-induced superstructures on Ni(111)" Physical Review B. Vol.55・No.15. 10064-10072 (1997)
• [文献書誌] K.Nagaoka, S.Uchiyama, T.Ynamashita, M.Yamada, and C.Oshima: "High resolution field emission spectra from Niobium(100)tip" Sci.Rep.RITU. A44. 257 (1997)
• [文献書誌] T.Terai, T.Kobayashi, K.Kishio, J.Shimoyama, S.Okayasu and Y.Kazumata: "Effect of High-Energy Heavy-Ion Irradiation on the Critical Current Density of Bi-2212 Single Crystals" Physica C. 282・287. 2135-2136 (1997)
• [文献書誌] T.Nakajima and M.Koh: "Synthesis of high crystalline carbon-nitrogen layered compounds by CVD using nickel and cobalt catalysts" Carbon. 35・2. 203-208 (1997)
• [文献書誌] M.Fujita, M.Igami and K.Nakada: "Lattice Distortion in Nanographite Ribbons" Journal of Physical Society of Japan. 66. 1864-1867 (1997)
• [文献書誌] M.Endo, R.Saito, M.S.Dresselhaus and G.Dresselhaus: "Carbon Nanotubes,Preparation and Properties;2. From Carbon Fibers to Nanotubes,(Edited by T.W.Ebbesen)" Polymer Chemistry Materials Science and Engineering, 76 (1997)
• [文献書誌] M.Endo, K.Oshida, T.Furuta, F.Minoura, C.Kim, G.Dresselhaus,and M.S.Dresselhaus: "The 11^<th>Toyota Conference on “Nanostructured Matenals in Biological and Artificial System",Visualized Observation of Pores in Activated Carbon Fibers by HRTEM and Combined Image Processor." TOYOTA MOTOR CORPORATION (In press), (In press) (1998)