2003 年度実績報告書

磁性金属を内包した単層ナノチューブの単分子物性

研究課題

研究課題/領域番号	13304026
研究機関	東京都立大学
研究代表者	片浦弘道東京都立大学, 理学研究科, 助手 (30194757)
研究分担者	塚越一仁理化学研究所, 低温物理研究室, 研究員 (50322665) 兒玉健東京都立大学, 理学研究科, 助手 (20285092) 鈴木信三東京都立大学, 理学研究科, 助手 (10226516) 藤原明比古北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (70272458) 吉岡英生奈良女子大学, 理学部, 助教授 (40252225)
キーワード	ナノチューブ / カーボンナノチュープ / 単層ナノチュープ / ピーポット / 一次元金属 / ラマン散乱 / 光電子分光 / 低次元物性
研究概要	レーザー蒸発法により直径を制御した高純度の単層カーボンナノチューブを合成し、それをさらに高度に精製することにより、様々な物性を調べた。 1.高度に精製された単層カーボンナノチューブでは、価電子帯光電子分光測定が可能であることを示し、初めて1次元ファンホーベ特異点を光電子分光により確認した。さらに、フェルミレベル近傍の状態密度が結合エネルギーのべきに比例して変化するだけでなく、フェルミレベルの状態密度も温度のべきで変化することを見いだし、その係数がどちらもほぼ0.46となり、理論計算による予測とぴったり一致することを見いだした。これにより、ナノチューブのバンドルが理想的な1次元金属として振る舞うことを証明したことになる。この成果は、Natureに掲載された。 2.上記の1次元物性の解明において、ナノチューブが束を形成していることが、最終的な問題として残った。そこで、アルコールCVD法により孤立ナノチューブを合成し、その光物性を調べた。ラマンスペクトルにおいて、低波数域に観測されるラジアルブリージングモードの線幅が1.5cm-1以下と極めて狭く、バンドル固有のラインも観測されないことがわかり、ラマン散乱・光吸収における選択則に関する知見を得た。 3.ナノチューブに水を内包する系では、内部の水が低温でナノチューブを形成することがこれまでにわかっていたが、さらにナノチューブの直径を変えることにより、その凝固点が大きく変化することがわかった。細いナノチューブの内部では、細い氷のチューブが形成されるが、直径が細くなるにつれ、凝固点は上昇し、直径1.2nmのカーボンナノチューブ内部に形成される氷のナノチューブの凝固点は、室温付近まで上昇することが明らかになった。これは、常圧の水の凝固点としては、これまで達成されていない高温の氷ということになり、水の物性を知る上で、極めて重要な結果である。

研究成果
(40件)

すべてその他

すべて文献書誌 (40件)

[文献書誌] A.Fujiwara et al.: "Photoconductivity of Single-Wall Carbon Nanotube Films"Carbon. (印刷中). (2004)
[文献書誌] H.Yoshioka et al.: "Charge ordering and Knight shift in one-dimensional electron systems nearly half-filling"Journal de Physique IV. (印刷中). (2004)
[文献書誌] L.Kavan et al.: "Electrochemical tuning of electronic structure of carbon nanotubes and fullerene peapods"Carbon. (印刷中). (2004)
[文献書誌] W.Zhou et al.: "Out-of-plane mosaic of single-wall carbon nanotube films"Appl.Phys.Lett.. 84. 2712-2714 (2004)
[文献書誌] X.Liu et al.: "Electronic properties of potassium-intercalated C_<60> peapods"Phys.Rev.B. 69. 075417-1-075417-7 (2004)
[文献書誌] S.Okubo et al.: "Purification of Single-Wall Carbon Nanotubes synthesized from Alcohol by Catalytic Chemical Vapor Deposition"Jpn.J.Appl.Phys.. 43. L396-L398 (2004)
[文献書誌] H.Ago et al.: "STM study of molecular adsorption on single-wall carbon nanotube surface"Chem.Phys.Lett.. 383. 469-474 (2004)
[文献書誌] R.Pfeiffer et al.: "Electronic and mechanical coupling between guest and host in carbon peapods"Phys.Rev.B. 69. 035404-1-035404-7 (2004)
[文献書誌] K.Tsukagoshi et al.: "Multiple layers conduction and scattering property in multi-walled carbon nanotubes"New Journal of Physics. 6. 1-13 (2004)
[文献書誌] S.Chakraborty et al.: "Temperature mediated switching of magnetoresistance in Co-contacted multiwall carbon nanotubes"Appl.Phys.Lett.. 83. 1008-1010 (2003)
[文献書誌] E.Watanabe et al.: "Coulomb blockade oscillation in multiwalled carbon nanotube with internanotube tunnel junctions"Applied Physics Letters. 83. 1429-1431 (2003)
[文献書誌] K.Tsukagoshi et al.: "High Density Current Operation in Nano-Graphite Fiber Synthesized by Chemical Vapor Deposition"Journal of Applied Physics. 94(5). 3516-3519 (2003)
[文献書誌] H.Ishui et al.: "Direct observation of Tomonaga-Luttinger-liquid state in carbon nanotubes at low temperatures"Nature. 426. 540-544 (2003)
[文献書誌] P.M.Rafailov et al.: "Resonance and High-pressure Raman studies on Carbon Peapods"Phys.Rev.B. 68. 193411-1-193411-5 (2003)
[文献書誌] A.Kukovecz et al.: "Diameter dependence of the fine structure of the Raman G-band of single wall carbon nanotubes revealed by a Kohonen self-organizing map"Chem.Phys.Lett.. 381. 434-440 (2003)
[文献書誌] Y.Maniwa et al.: "A one-dimensional Ising model for C_<70> molecular ordering in C_<70>-peapods"New Journal of Physics. 5. 127.1-127.5 (2003)
[文献書誌] S.Suzuki et al.: "Single-walled carbon nanotube formation with double laser vaporization technique"Eur.Phys.J.D. 24. 401-404 (2003)
[文献書誌] T.Takenobu et al.: "Carrier doping from inside in single-walled carbon nanotube"Nature Materials. 2. 683-688 (2003)
[文献書誌] Y.Matsuoka et al.: "Temperature dependence of photoconductivity at 0.7 eV in single-wall carbon nanotube films"Sci.Tech.Adv.Mat.. 4. 47-50 (2003)
[文献書誌] L.Kavan et al.: "Electrochemical Tuning of Electronic Structure of C_<60> and C_<70> Fullerene Peapods : In-situ Vis-NIR and Raman Study"J.Pys.Chem.B. 107. 7666-7675 (2003)
[文献書誌] T.Takenobu et al.: "Hydrogen storage in C_<70> encapsulated single-walled carbon nanotube"Synthetic Metals. 135-136. 787-788 (2003)
[文献書誌] R.Pfeiffer et al.: "An unusual high degree of unperturbed environment in the interior of single wall carbon nanotubes"Phys.Rev.Lett.. 90. 225501-1-225501-4 (2003)
[文献書誌] M.Yudasaka et al.: "Structure changes of single-wall carbon nanotubes and single-wall carbon nanohorns caused by heat treatment"Carbon. 41. 1273-1280 (2003)
[文献書誌] Y.Sakakibara et al.: "Near-infrared Saturable Absorption of Single Wall Carbon Nanotubes Prepared by Laser Ablation Method"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L494-L496 (2003)
[文献書誌] T.Pichler et al.: "Quasicontinuous electron and hole doping of C_<60> peapods"Phys.Rev.B. 67. 125416-1-125416-7 (2003)
[文献書誌] D.Nishide et al.: "High-yield production of single-wall carbon nanotubes in nitrogen gas"Chem.Phys.Lett.. 372. 45-60 (2003)
[文献書誌] H.Kuzmany et al.: "Analysis of the concentration of C_<60> fullerenes in single wall carbon nanotubes"Appl.Phys.A. 76. 449-455 (2003)
[文献書誌] Y.Maniwa et al.: "C_<70> Molecular Stumbling Inside Single-Walled Carbon Nanotubes"J.Phys.Soc.Jpn.. 72. 45-48 (2003)
[文献書誌] H.Yoshioka et al.: "Commensurate-incommensurate transition in a one-dimensional dimerized electron system close to quarter-filling"Synthetic Metals. 133-134. 49-50 (2003)
[文献書誌] H.Yoshioka et al.: "Excitations in the charge ordered state of one-dimensional extended Hubbard model at half-filling"Synthetic Metals. 135-136. 551-552 (2003)
[文献書誌] H.Yoshioka: "Tomonaga-Luttinger-liquid behavior in conducting carbon nanotubes with open ends"Physica E. 18. 212-213 (2003)
[文献書誌] Hideo Yoshioka: "Spin Excitaion in Nano-Graphite Ribbons with Zigzag Edges"Journal of the Physical Society of Japan. 72. 2145-2148 (2003)
[文献書誌] T.Kodama et al.: "Structural study of four Ca@C_<82> isomers by 13C NMR spectroscopy"Chemical Physics Letters. 377. 197-200 (2003)
[文献書誌] 真庭豊他: "放射光を用いたカーボンナノチューブの構造研究"放射光. 16. 24-33 (2003)
[文献書誌] 片浦弘道: "孤立ナノチューブからのバンド間発光"分光研究. 52. 100-101 (2003)
[文献書誌] 塚越一仁, 青柳克信: "多層カーボンナノチューブの伝導特性の基礎"応用物理. 72. 333-337 (2003)
[文献書誌] 片浦弘道: "ナノテクノロジーハンドブックI、3.2.1カーボンナノチューブ"オーム社. 4 (2003)
[文献書誌] 鈴木信三: "ナノテクノロジーハンドブックI、6.1フラーレン"オーム社. 5 (2003)
[文献書誌] 塚越一仁: "ナノテクノロジーハンドブックIII、5.4カーボンナノチューブ素子"オーム社. 6 (2003)
[文献書誌] A.Fujiwara: "Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology : Photoconductivity of carbon nanotubes"Springer(印刷中). (2004)

2003 年度 実績報告書

磁性金属を内包した単層ナノチューブの単分子物性

研究代表者

片浦 弘道 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (30194757)

研究成果

[文献書誌] A.Fujiwara et al.: "Photoconductivity of Single-Wall Carbon Nanotube Films"Carbon. (印刷中). (2004)

[文献書誌] H.Yoshioka et al.: "Charge ordering and Knight shift in one-dimensional electron systems nearly half-filling"Journal de Physique IV. (印刷中). (2004)

[文献書誌] L.Kavan et al.: "Electrochemical tuning of electronic structure of carbon nanotubes and fullerene peapods"Carbon. (印刷中). (2004)

[文献書誌] W.Zhou et al.: "Out-of-plane mosaic of single-wall carbon nanotube films"Appl.Phys.Lett.. 84. 2712-2714 (2004)

[文献書誌] X.Liu et al.: "Electronic properties of potassium-intercalated C_<60> peapods"Phys.Rev.B. 69. 075417-1-075417-7 (2004)

[文献書誌] S.Okubo et al.: "Purification of Single-Wall Carbon Nanotubes synthesized from Alcohol by Catalytic Chemical Vapor Deposition"Jpn.J.Appl.Phys.. 43. L396-L398 (2004)

[文献書誌] H.Ago et al.: "STM study of molecular adsorption on single-wall carbon nanotube surface"Chem.Phys.Lett.. 383. 469-474 (2004)

[文献書誌] R.Pfeiffer et al.: "Electronic and mechanical coupling between guest and host in carbon peapods"Phys.Rev.B. 69. 035404-1-035404-7 (2004)

[文献書誌] K.Tsukagoshi et al.: "Multiple layers conduction and scattering property in multi-walled carbon nanotubes"New Journal of Physics. 6. 1-13 (2004)

[文献書誌] S.Chakraborty et al.: "Temperature mediated switching of magnetoresistance in Co-contacted multiwall carbon nanotubes"Appl.Phys.Lett.. 83. 1008-1010 (2003)

[文献書誌] E.Watanabe et al.: "Coulomb blockade oscillation in multiwalled carbon nanotube with internanotube tunnel junctions"Applied Physics Letters. 83. 1429-1431 (2003)

[文献書誌] K.Tsukagoshi et al.: "High Density Current Operation in Nano-Graphite Fiber Synthesized by Chemical Vapor Deposition"Journal of Applied Physics. 94(5). 3516-3519 (2003)

[文献書誌] H.Ishui et al.: "Direct observation of Tomonaga-Luttinger-liquid state in carbon nanotubes at low temperatures"Nature. 426. 540-544 (2003)

[文献書誌] P.M.Rafailov et al.: "Resonance and High-pressure Raman studies on Carbon Peapods"Phys.Rev.B. 68. 193411-1-193411-5 (2003)

[文献書誌] A.Kukovecz et al.: "Diameter dependence of the fine structure of the Raman G-band of single wall carbon nanotubes revealed by a Kohonen self-organizing map"Chem.Phys.Lett.. 381. 434-440 (2003)

[文献書誌] Y.Maniwa et al.: "A one-dimensional Ising model for C_<70> molecular ordering in C_<70>-peapods"New Journal of Physics. 5. 127.1-127.5 (2003)

[文献書誌] S.Suzuki et al.: "Single-walled carbon nanotube formation with double laser vaporization technique"Eur.Phys.J.D. 24. 401-404 (2003)

[文献書誌] T.Takenobu et al.: "Carrier doping from inside in single-walled carbon nanotube"Nature Materials. 2. 683-688 (2003)

[文献書誌] Y.Matsuoka et al.: "Temperature dependence of photoconductivity at 0.7 eV in single-wall carbon nanotube films"Sci.Tech.Adv.Mat.. 4. 47-50 (2003)

[文献書誌] L.Kavan et al.: "Electrochemical Tuning of Electronic Structure of C_<60> and C_<70> Fullerene Peapods : In-situ Vis-NIR and Raman Study"J.Pys.Chem.B. 107. 7666-7675 (2003)

[文献書誌] T.Takenobu et al.: "Hydrogen storage in C_<70> encapsulated single-walled carbon nanotube"Synthetic Metals. 135-136. 787-788 (2003)

[文献書誌] R.Pfeiffer et al.: "An unusual high degree of unperturbed environment in the interior of single wall carbon nanotubes"Phys.Rev.Lett.. 90. 225501-1-225501-4 (2003)

[文献書誌] M.Yudasaka et al.: "Structure changes of single-wall carbon nanotubes and single-wall carbon nanohorns caused by heat treatment"Carbon. 41. 1273-1280 (2003)

[文献書誌] Y.Sakakibara et al.: "Near-infrared Saturable Absorption of Single Wall Carbon Nanotubes Prepared by Laser Ablation Method"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L494-L496 (2003)

[文献書誌] T.Pichler et al.: "Quasicontinuous electron and hole doping of C_<60> peapods"Phys.Rev.B. 67. 125416-1-125416-7 (2003)

[文献書誌] D.Nishide et al.: "High-yield production of single-wall carbon nanotubes in nitrogen gas"Chem.Phys.Lett.. 372. 45-60 (2003)

[文献書誌] H.Kuzmany et al.: "Analysis of the concentration of C_<60> fullerenes in single wall carbon nanotubes"Appl.Phys.A. 76. 449-455 (2003)

[文献書誌] Y.Maniwa et al.: "C_<70> Molecular Stumbling Inside Single-Walled Carbon Nanotubes"J.Phys.Soc.Jpn.. 72. 45-48 (2003)

[文献書誌] H.Yoshioka et al.: "Commensurate-incommensurate transition in a one-dimensional dimerized electron system close to quarter-filling"Synthetic Metals. 133-134. 49-50 (2003)

[文献書誌] H.Yoshioka et al.: "Excitations in the charge ordered state of one-dimensional extended Hubbard model at half-filling"Synthetic Metals. 135-136. 551-552 (2003)

[文献書誌] H.Yoshioka: "Tomonaga-Luttinger-liquid behavior in conducting carbon nanotubes with open ends"Physica E. 18. 212-213 (2003)

[文献書誌] Hideo Yoshioka: "Spin Excitaion in Nano-Graphite Ribbons with Zigzag Edges"Journal of the Physical Society of Japan. 72. 2145-2148 (2003)

[文献書誌] T.Kodama et al.: "Structural study of four Ca@C_<82> isomers by 13C NMR spectroscopy"Chemical Physics Letters. 377. 197-200 (2003)

[文献書誌] 真庭 豊 他: "放射光を用いたカーボンナノチューブの構造研究"放射光. 16. 24-33 (2003)

[文献書誌] 片浦弘道: "孤立ナノチューブからのバンド間発光"分光研究. 52. 100-101 (2003)

[文献書誌] 塚越一仁, 青柳克信: "多層カーボンナノチューブの伝導特性の基礎"応用物理. 72. 333-337 (2003)

[文献書誌] 片浦 弘道: "ナノテクノロジーハンドブックI、3.2.1カーボンナノチューブ"オーム社. 4 (2003)

[文献書誌] 鈴木信三: "ナノテクノロジーハンドブックI、6.1フラーレン"オーム社. 5 (2003)

[文献書誌] 塚越一仁: "ナノテクノロジーハンドブックIII、5.4カーボンナノチューブ素子"オーム社. 6 (2003)

[文献書誌] A.Fujiwara: "Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology : Photoconductivity of carbon nanotubes"Springer(印刷中). (2004)

2003 年度実績報告書

片浦弘道東京都立大学, 理学研究科, 助手 (30194757)

[文献書誌] 真庭豊他: "放射光を用いたカーボンナノチューブの構造研究"放射光. 16. 24-33 (2003)

[文献書誌] 片浦弘道: "ナノテクノロジーハンドブックI、3.2.1カーボンナノチューブ"オーム社. 4 (2003)