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2017 年度 実績報告書

ナノピーポッドの構造相転移によるヘテロ原子ドープ・ナノダイヤモンドの創製と評価

研究課題

研究課題/領域番号 17H06735
研究機関名古屋大学

研究代表者

中西 勇介  名古屋大学, 高等研究院(理), 特任助教 (50804324)

研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
キーワードナノピーポッド / ナノダイヤモンド / 超高圧力 / 超高圧合成 / 電子顕微鏡 / カーボンナノチューブ / 構造相転移
研究実績の概要

本研究では、カーボンナノチューブに原子や機能分子を内包させた「ナノピーポッド」を原料とし、レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセル高圧発生装置を用いてヘテロ原子を内在した機能性ナノダイヤモンドを創製することを目的とした。その過程で、ダイヤモンドイド(ダイヤモンドの部分骨格)を内包すると、カーボンナノチューブがナノダイヤモンドへ構造相転移するために必要な圧力が減少することを見出した。これは、結晶の核となるダイヤモンドイドがナノチューブに高濃度でドープされ、相転移のエネルギー障壁が低下したことに起因する。今後さらに詳細な実験を進め、この結果について論文にまとめる予定である。なお、原料合成において、ダイヤモンドイドにヒドロキシ基を付加することでカーボンナノチューブ内で分子間水素結合が生じ、それによってダイヤモンドイド・ピーポッドの収率が飛躍的に向上することを発見した。この成果はすでに論文にまとめ、英国化学会誌「Chemical Communications」誌(Outside Back Cover)で発表された。また、一連の実験を通して、ピーポッドの超高圧合成によりヘテロ原子ドープ・ナノダイヤモンドを探索するための基盤技術(合成、評価技術)の確立に成功した。
この基盤技術を用い、現在はTeやEuを内包したピーポッドの創製と評価に取り組んでいる。現在までにヘテロ原子ドープ・ダイヤモンドが合成された明確な証拠は得られていない。今後は、カーバイド(炭化物)を形成することが知られている元素に照準をに絞り、探索を進めていく予定である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Justus-Liebig University(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Justus-Liebig University
  • [国際共同研究] Stanford University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Stanford University
  • [雑誌論文] One-dimensional hydrogen bonding networks of bis-hydroxylated diamantane formed inside double-walled carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakanishi,* Haruka Omachi, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, Jonathan Becker, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson and Hisanori Shinohara*
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: -54 ページ: 3823-3826

    • DOI

      10.1039/C7CC09832D

    • 査読あり
  • [学会発表] One-dimensional Structures of Transition Metal Chalcogenides Formed Inside Carbon Nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakanishi, Masataka Nagata, Shun Shimada, Shivani Shukla, and Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      RCCS-JST CREST Joint Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Seeking New Materials by Structural Phase Transitions of Carbon Nano-peapods2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakanishi
    • 学会等名
      Nagoya-Edinburgh Joint Workshop
    • 招待講演
  • [学会発表] Seeking Novel Diamond Materials by Structural Phase Transitions of Carbon Nanopeapods2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakanishi, Ken Niwa, Shun Shimada, Haruka Omachi, Natalie A. Fokina, Peter R. Schreiner, Tadashi Hasegawa, and Hisanori Shinohara
    • 学会等名
      The 58th High Pressure Conference of Japan

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-05-23  

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