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

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09243105
• 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: 小山 省三 信州大学, 医学部, 教授 (00115346) ; 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 / ラマン散乱 / Sp^2, Sp^3混在フィルム / Li格納モデル / グラフェンシート / 生理学的評価 / B, N置換グラファイト

研究概要

カーボンアロイを分子・結晶レベル空間を利用して調製し,またかかる微視的レベルでそれらを評価・解析して新規物性や機能の発現を目指してきた。その結果,これまで主として以下のような知見が得られた。
(1) ppp低温処理炭素体における炭素層面の超乱れ構造体にあっても,その層間にLi等のインターカレートを取り込む際には電荷移動が発生し,極めて短い周期性ながらステージ性を呈し,かつ理論容量の3倍までのLi吸蔵が可能である。
(2) 単一グラファイトシートのエッジ構造によってそのリボンの電子的性状が変わり得ることが理論的に示され,単一シートの調製法とその構造制御法の確立への発展が特に重要である。
(3) グラファイトシート中にNやBをその置換サイトを変えてドーピングすることによって新たな電子構造を持った炭素体が得られ広い応用が期待できる。
(4) グラファイトシートが極めて小さくなった場合,そのサイズ効果によって周縁構造がシートの電子構造性を大きく左右する。
(5) Sp^2やSp^3構造の混在した炭素フィルムの調製が可能であり、機能とともにその混在の制御法が期待できる。
(6) 炭素の微視的構造が生理学的作用を持つ可能性が指摘され,特にマイクロポアーは生体との相互作用に影響すること。

研究成果

• [文献書誌] M.Endo, C.Kim, T.Hiraoka, T.Karaki, Y.Nishimura, M.J.Matthews, S.D.M.Brown and M.S.Dresselhaus: "Structural characterization of carbons obtained from polyparaphenylenes prepared by the Kovacic and Yamamoto methods" Journal of Materials Research. Vol.13, No.7. 2023-2030 (1998)
• [文献書誌] M.Endo, C.Kim, T.Hiraoka, T.Karaki, M.J.Matthews, S.D.M.Brown and M.S.Dresselhaus: "Li storage behavior in polyparaphenylene(PPP)-based disordered carbon as a negative electrode for Li ion batteries" Molecular Crystals & Liquid Crystals. Vol.310. 353-358 (1998)
• [文献書誌] M.Endo, C.Kim, T.Karaki, T.Fujino, M.J.Matthews, S.D.M.Brown and M.S.Dresselhaus: "In-situ Raman study of PPP-based disordered carbon as an anode in a Li ion battery" Synthetic Metals. Vol.98. 17-24 (1998)
• [文献書誌] M.Endo, C.Kim, T.Karaki, Y.Nishimura, M.J.Matthews, S.D.M.Brown and M.S.Dresselhaus: "Anode performance in a Li ion battery based on graphitized and B-doped milled mesophase pitch-based carbon fibers" Carbon. in press. (1998)
• [文献書誌] M.Terai, N.Hawasegawa, M.Okuzawa, S.Otani and C.Oshima: "Electronic states of monolayer micrographite on TiC(410)surface" Applied Surfcae Science. 130-132 (1998)
• [文献書誌] T.Terai, Y.Hosoya, S.Tanaka, A.Sagara and O.Motojima: "Compatibility of structural materials with Li_2BeF_4 molten salt breeder" J.Nucl.Mater.No.513. 258-263 (1998)
• [文献書誌] S.Wang, H.Matsui, H.Tamamura, Y.Matsumura and T.Yamabe: "Mechanism of Lithium Insertion into Disordered Carbon" Physical Review B. Vol.58, No.8163-8165 (1998)
• [文献書誌] M.Koh, T.Nakajima and R.N.Singh: "Synthesis and electrochemical behavior of carbon alloy C_xN" Molecular Crystals and Liquid Crystals. No.310. 341-346 (1998)
• [文献書誌] S.Koyama: "Biomedical and Physiological evaluation of various kinds of activated carbon fibers" Activated Carbon and Nanotube Workshop 1999, Session on Medical Applications of Activated Carbons and Carbon Nanotubes, Lexington, KY USA, July 1999, 発表予定. (1999)