| 研究課題/領域番号 |
12640310
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
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| 研究機関 | 甲南大学 (2001)
名古屋大学 (2000) |
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研究代表者 |
市田 正夫 甲南大学, 理工学部, 講師 (30260590)
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| 研究分担者 |
濱中 泰 名古屋大学, 理工学総合研究所, 助手 (20280703)
中村 新男 名古屋大学, 理工学総合研究所, 教授 (50159068)
安藤 弘明 甲南大学, 理工学部, 教授 (50330402)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| キーワード | カーボンナノチューブ / 一次元励起子 / 光学異方性 / 緩和ダイナミクス |
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| 研究概要 |
1.種々の平均直径を持つ単層カーボンナノチューブを用いて、薄膜試料を作成して、その吸収スペクトルを測定した。単層カーボンナノチューブに起因する吸収帯が、試料の平均直径に依存して近赤外〜可視領域に観測され、平均直径の減少とともにそのピークエネルギーは高エネルギー側に観測された。
2.半導体的なバンド構造を持つナノチューブによる基礎吸収帯は、クーロン効果により、単純なバンド計算に比べて高エネルギー側に現れることを明らかにした。さらに、チューブの直径が小さいほど、この高エネルギーシフトが大きくなることがわかった。このことは、直径の小さなチューブほど、一次元性が高いことを示している。
3.高分子ポリマー中に、単層カーボンナノチューブを分散させ、ポリマーごと伸張させることにより、配向したナノチューブ試料を作製した。偏光吸収スペクトルでは、伸長軸と光の電場が平行のときにはナノチューブによる吸収帯が現れるが、垂直の場合にはその遷移は押さえられることが分かった。これは、理論的な予測と一致している。
4.フェムト秒パルスレーザー光を用いて、過渡吸収分光を行い、ナノチューブの一次元バンド中に光励起されたキャリアーの緩和ダイナミクスを調べた。半導体チューブでは、約10psと1ps以下の緩和時間をもつ2成分の緩和挙動を示した。このうち、速い成分はチューブ直径に依存して変化し、小さな直径を持つチューブほど、速い緩和を示した。実験結果は、電子-格子相互作用が直径に依存していることを示唆している。
5.カーボンナノチューブと同じ炭素クラスターであり、その最小単位でもあるフラーレンについて、その結晶状態の重合過程について調べた。C_<60>結晶では光照射により重合反応が進行するが、その過程をラマンスペクトルの測定により詳細に調べた。重合体の生成には中間状態として2量体が存在していることがわかった。圧力印加により光重合反応を制御することが出来ることがわかった。また、C_<70>結晶の高温高圧重合反応について、その重合条件を明らかにした。その結果、従来報告されていたよりも低温・低圧でも重合が起こりうることがわかった。
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