| 研究概要 |
本研究は,カーボンナノチューブをはじめとする炭素ナノ材料単体をナノプローブマニピュレーションにより直接操作し,構造とその材料が持つ基礎物性を系統的に評価・分類してデータベース化することで使用目的に応じた材料の最適化を図ることを目的とする.具体的には,透過電子顕微鏡内でのナノプローブマニピュレーション技術を適用し,構造を観察しながら個々の炭素ナノ材料単体の引張試験,曲げ試験及び電気的特性の評価を行う.透過電子顕微鏡内でカーボンナノチューブやダイヤモンドナノ粒子の力学物性値や,電界電子放出特性等の電気的特性を評価することにより,それぞれの特性に影響を与える構造的要因を原子レベルで明らかにする.本年度は,市販の原子間力顕微鏡のカンチレバーを装備したマニピュレーションユニットの開発により,多層CNTの電気的特性に加えて微小変形に要する力の計測を実現した.カーボンナノチューブの座屈,曲げ変形時の力の計測から求めたところ,個々のカーボンナノチューブのヤング率は,数十GPaから数TPaの値を示し、大きくばらつくことが判明した.カーボンナノチューブの組織の透過電子顕微鏡による観察の結果,個々のカーボンナノチューブにはそれぞれ製法ごとに構造的特徴があり,これが機械的性質に大きな影響を与えていることが明らかとなった.これまでのところ,多層カーボンナノチューブは組織観察と機械的性質の評価により分類可能であることを示唆する結果を得ている.しかし,各種カーボンナノチューブの電気伝導性には有意な差が認められず,ほぼ同程度であった.現在は,多種類のカーボンナノチューブについて計測を行うと共に,カーボンナノチューブの力学的・電気的特性に影響を及ぼす構造因子や欠陥構造の定量的評価を目指し,多目的材料試験を可能にする透過電子顕微鏡の試料ホルダーの開発に取り組んでいる.
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