制限された空間における構造と相転移:X線、中性子線、NMR、計算機実験による研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18340108
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 真庭 豊 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 教授 (70173937)
• 研究分担者: 松田 和之 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 助教 (60347268) ; 門脇 広明 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 准教授 (70194876) ; 片浦 弘道 産業技術総合研究所, グループ長 (30194757) ; 丸山 茂夫 東京大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90209700)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: カーボンナノチューブ / 水 / アイスナノチューブ / 計算機実験

研究概要

単層カーボンナノチューブ(CNT)の、分子数個分程度の小さな直径をもった空洞内部に、水や炭素のかご状フラーレン分子などを挿入して、その性質を調べた。水分子ではアイスナノチューブと呼ばれる特異な氷が形成され、その形成温度がCNT直径に対してどのように変化するかが明らかになった。また、CNT内部の水分子が雰囲気ガス分子と交換する交換転移が発見された。さらに、CNT内部におけるフラーレン分子の大振幅回転運動の存在や特異な水の誘電特性が明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Dielectric Properties of Water inside Single-Walled Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: F.Mikami, K.Matsuda, H.Kataura, Y.Maniwa
  • 雑誌名: ACS Nano DOI : 10.1021/nn900221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Saitoh : Photoemission study of electronic structures of fullerene and metallofullerene peapods (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakayama, S. Fujiki, Y. Hirado, H. Shiozawa, H. Ishii, T. Miyahara, Y. Maniwa, T. Kodama, Y. Achiba, H. Kataura, Y. Kubozono, M. Nakatake and T.
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. (b), 245 ページ: 2025-2028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly rotational C60 dynamics inside single-walled carbon nanotubes : NMR observations (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuda, Y. Maniwa, H. Kataura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B77 ページ: 075421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly stabilized conductivity of metallic single wall carbon nanotube thin films (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, H. Kataura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem C112 ページ: 3591-3596
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diameter analysis of rebundled single-wall carbon nanotubes using X-ray diffraction : verification of chirality assignment based on optical spectra (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, T. Tanaka, H. Kataura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem C112 ページ: 15997-16001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical properties of metallic and semiconducting single-wall carbon nanotubes, Phys (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, and H. Kataura
  • 雑誌名: Stat. Sol. (b)245 ページ: 2233-2238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical evaluation of the metal-to-semiconductor ratio of single-wall carbon nanotubes (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, and H. Kataura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem C112 ページ: 13187-13191
  • 査読あり
• [雑誌論文] カーボンナノチューブ複合系の物性と計算機実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田和之、花見圭一、真庭豊
  • 雑誌名: RIST NEWS No.46 ページ: 3-12
• [雑誌論文] Molecular Dynamics of Ice-Nanotube Formation Inside Carbon Nanotubes (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Shiomi, T. Kimura, S. Maruyama
  • 雑誌名: J. Phys. Chem C, 111 ページ: 12188-12193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bond-curvature effect on burning of single-wall carbon nanotubes (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyata, T. Kawai, Y. Miyamoto, K. Yanagi, Y. Maniwa, and H. Kataura
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. (b), 244 ページ: 4035-4039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chirality-Dependent Combustion of Single-Walled Carbon Nanotubes (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyata, T. Kawai, Y. Miyamoto, K. Yanagi, Y. Maniwa, and H. Kataura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem C, 111 ページ: 9671-9677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosensitive Function of Encapsulated Dye in Carbon Nanotubes (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Yanagi, K. Iakoubovskii, H. Matsui, H. Matsuzaki, H. Okamoto, Y. Miyata, Y. Maniwa, S. Kazaoui, N. Minami, and H. Kataura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 4992-4997
  • 査読あり
• [雑誌論文] Waterfilled single-wall carbon nanotubes as molecular nanovalves (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Maniwa, K. Matsuda, H. Kyakuno, S. Ogasawara, T. Hibi, H. Kadowaki, S. Suzuki, Y. Achiba, H. Kataura
  • 雑誌名: Nature Materials 6 ページ: 135-141
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノチューブ内に束縛された水分子の構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 真庭豊、松田和之
  • 雑誌名: 真空 50 ページ: 264-269
• [雑誌論文] 水内包カーボンナノチューブ : アイスナノチューブと交換転移 (2007)
  • 著者名/発表者名: 真庭豊、松田和之、客野遥、門脇広明、片浦弘道
  • 雑誌名: 固体物理2007年7号(新結晶・新物質) ページ: 457-468
• [雑誌論文] Light harvesting function of・-carotene inside carbon nanotubes (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Yanagi, K. Iakoubovskii, S. Kazaoui, N. Minami, Y. Maniwa, Y. Miyata and H. Kataura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B74 ページ: 155420-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water dynamics inside single-wall carbon nanotubes : NMR observations (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuda, T. Hibi, H. Kadowaki, H. Kataura and Y. Maniwa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B74 ページ: 073415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Stark Effect of Exciton in Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Matsumoto, H. Matsui, A. Maeda, T. Takenobu, Y. Iwasa, Y. Miyata, H. Kataura, Y. Maniwa and H. Okamoto
  • 雑誌名: Jap. J. App. Phys. 45L515(Express Letter) ページ: L513-L515
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermochromism in sodium-loaded zeolite FAU(1.25) (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Maniwa, S. Masubuchi, T. Minamisawa, H. Kira, T. Kodaira, S. Kazama
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 424 ページ: 97-100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective oxidation of semiconducting single-wall carbon nanotubes by hydrogen peroxide (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Miyata, Y. Maniwa and H. Kataura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B, 110 ページ: 25-29
  • 査読あり
• [学会発表] カーボンナノチューブ(CNT)内包水の誘電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三上史記、松田和之、真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京(27pRF-4)
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された酸素の第一原理電子状態計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田啓太郎、花見圭一、松田和之、真庭豊、手島正吾、中村壽
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京(29pYH-1)
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] 単一カイラリティを濃縮したカーボンナノチューブのX線回折 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京(30aYH-1)
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] 無機エレクトライド12CaO・7Al_2O_3の^<27>Al NMR (2009)
  • 著者名/発表者名: 小中雄介、松田和之、真庭豊、松石聡、細野秀雄
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京(27pPSB-44)
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] アルカリドープ芳香族多環縮合炭化水素化合物の超伝導 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三橋了爾、久保園芳博、神戸高志、池田直、太田洋平、山成悠介、鈴木雄太、藤原明比古、真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京(29pYG-6)
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブ内における水クラスタの誘電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三上史記、松田和之、真庭豊
  • 学会等名: 第36回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋(1P-26)
  • 年月日: 20090302-04
• [学会発表] 第一原理計算による酸素内包単層カーボンナノチューブの電子状態予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田啓太郎、松田和之、真庭豊、手島正吾、中村壽
  • 学会等名: 第36回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋(1P-25)
  • 年月日: 20090302-04
• [学会発表] 金属型および半導体型単層カーボンナノチューブのD-bandラマンスペクトル (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 盛岡(23aTA-3)
  • 年月日: 20080920-23
• [学会発表] セメント超伝導体12CaO・7Al2O3の^<27>Al NMR (2008)
  • 著者名/発表者名: 小中雄介、松田和之、真庭豊、松石聡、細野秀雄
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 盛岡(22pWF-2)
  • 年月日: 20080920-23
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブ内部の水の相転移 (2008)
  • 著者名/発表者名: 客野遥、三上史記、今泉利美、松田和之、斎藤毅、大島哲、湯村守雄、飯島澄男、宮田耕充、片浦弘道、真庭豊
  • 学会等名: 第35回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京(3P-45)
  • 年月日: 20080827-29
• [学会発表] C60ピーポッドの13C NMR (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田和之、片浦弘道、真庭豊
  • 学会等名: 第35回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京(3P-44)
  • 年月日: 20080827-29
• [学会発表] 光学測定による金属および半導体単層カーボンナノチューブの比率評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 第35回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京(3P-38)
  • 年月日: 20080827-29
• [学会発表] 金属単層カーボンナノチューブ薄膜のシート抵抗 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 第35回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京(3P-22)
  • 年月日: 20080827-29
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブへの水分子吸着 ; 吸着等温線 (2008)
  • 著者名/発表者名: 客野遥, 宮田耕充, 松田和之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道, 斎藤毅, 大嶋哲, 湯村守雄, 飯島澄男
  • 学会等名: 日本物理学会63回年次大会
  • 発表場所: 日近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
  • 年月日: 20080322-26
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに吸着したメタン分子のNMR (2008)
  • 著者名/発表者名: 廣津智之, 三上史記, 松田和之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
  • 年月日: 20080322-26
• [学会発表] 無機エレクトライド12CaO・7Al2O3の^<27>Al NMR (2008)
  • 著者名/発表者名: 小中雄介, 松田和之, 真庭豊, 松石聡, 細野秀雄
  • 学会等名: 日本物理学会63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
  • 年月日: 20080322-26
• [学会発表] フォトルミネッセンスから求めたSWCNTカイラリティ分布の実験的評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充, 柳和宏, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
  • 年月日: 20080322-26
• [学会発表] 金属内包フラーレンを内包した単層カーボンナノチューブの光電子分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中山裕二, 藤木伸一郎, 塩沢秀次, 石井廣義, 宮原恒晃, 真庭豊, 兒玉健, 鈴木信三, 阿知波洋次, 片浦弘道, 仲武昌史, 齋藤智彦
  • 学会等名: 日本物理学会63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
  • 年月日: 20080322-26
• [学会発表] 金属および半導体単層カーボンナノチューブの共鳴ラマン分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充, 柳和宏, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 20080303-05
• [学会発表] 密度勾配超遠心法による二層カーボンナノチューブの分離 (2008)
  • 著者名/発表者名: 伊奈真吾, 柳和宏, 宮田耕充, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 20080303-05
• [学会発表] 直径2nm-SWCNTへの水分子吸着 (2007)
  • 著者名/発表者名: 客野遥, 宮田耕充, 鳫子貴之, 梅崎智之, 廣津智之, 松田和之, 門脇広明, 片浦弘道, 斎藤毅, 大嶋哲, 湯村守雄, 飯島澄男, 真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに吸着したメタン分子のNMR (2007)
  • 著者名/発表者名: 廣津智之, 松田和之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] カーボンナノチューブにおける内包分子交換転移(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブへ吸着した酸素分子の研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 梅崎智之, 廣津智之, 客野遥, 宮田耕充, 松田和之, 片浦弘道, 門脇広明, 真庭豊
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] 金属型・半導体型カーボンナノチューブの光物性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充, 柳和宏, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] 水吸蔵単層カーボンナノチューブのガス吸着 (2007)
  • 著者名/発表者名: 客野遥、小笠原俊介、日比寿栄、宮田耕充、松田和之、門脇広明、鈴木信三、阿知波洋次、片浦弘道、斎藤毅、大嶋哲、湯村守雄、飯島澄男、真庭豊
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20070711-13
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに吸着したメタンのNMR (2007)
  • 著者名/発表者名: 廣津智之、松田和之、鳫子貴之、門脇広明、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20070711-13
• [学会発表] 孤立単層カーボンナノチューブのバンドル再構成 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20070711-13
• [学会発表] 紫外ラマン分光による単層カーボンナノチューブの評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 片浦弘道、宮田耕充、真庭豊、柳和宏
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20070711-13
• [学会発表] 高純度単層カーボンナノチューブの光物性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20070711-13
• [学会発表] 単層カーボン単層カーボンナノチューブに吸着したメタンのNMR (2007)
  • 著者名/発表者名: 廣津智之, 谷津祥明, 松田和之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大
  • 年月日: 20070318-21
• [学会発表] C60ピーポッドのNMR (2007)
  • 著者名/発表者名: 松田和之, 真庭豊, 片浦弘道, 鈴木信三, 阿知波洋次
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大
  • 年月日: 20070318-21
• [学会発表] カーボンナノチューブに吸着された水分子の状態 (2007)
  • 著者名/発表者名: 久保寺利光, 門脇広明, M.A.AdamsA, 柴田薫, 佐藤卓, 松田雅昌, 真庭豊, 松田和之, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大
  • 年月日: 20070318-21
• [学会発表] 水吸蔵単層カーボンナノチューブのガス吸着 (2007)
  • 著者名/発表者名: 客野遥, 小笠原俊介, 日比寿栄, 松田和之, 門脇広明, 鈴木信三, 阿知波洋次, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大
  • 年月日: 20070318-21
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された色素からの光励起エネルギー移動 (2007)
  • 著者名/発表者名: 柳和宏, Konstantin Iakoubovskii, 松井弘之, 松崎弘幸, 岡本博, 宮田耕充, 真庭豊, 南信次, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大
  • 年月日: 20070318-21
• [学会発表] フラーレンピーポッドの光電子分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中山裕二, 藤木伸一郎, 塩澤秀次, 石井廣義, 高山泰弘, 宮原恒あき, 真庭豊兒玉健, 鈴木信三, 阿知波洋次, 片浦弘道, 仲武昌史, 齋藤智彦
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大
  • 年月日: 20070318-21
• [学会発表] カーボンナノチューブの酸化における結合曲率の効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮田耕充, 河合孝純, 宮本良之, 柳和宏, 真庭豊, 片浦弘道
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大
  • 年月日: 20070318-21
• [図書] 第11章水のナノチューブの合成と応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 真庭豊、片浦弘道
  • 総ページ数: 265-271
  • 出版者: 有機・無機・金属ナノチューブ(清水敏美/木島剛編、フロンティア出版、2007)
• [図書] 3.2ナノ細孔炭素材料の分子選択的吸着特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 真庭豊
  • 総ページ数: 100-112
  • 出版者: 有機貯蔵材料とナノ技術(市川勝監修、シーエムシー出版、2007)
• [図書] インクジェット技術大全「CNTインクジェット技術によるnm 配線の可能性」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 真庭豊、片浦弘道
  • 総ページ数: 102
  • 出版者: 電子ジャーナル
• [産業財産権] 強誘電体及び記憶装置 (2008)
  • 発明者名: 真庭豊、松田和之、三上史記
  • 権利者名: 公立大学法人首都大学東京
  • 産業財産権番号: 特願2008-311807
  • 出願年月日: 2008-12-08