単層カーボンナノチューブの初期核生成・成長・バンドル形成過程のマルチスケール解析

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18686017
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 澁田 靖 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (90401124)
• 研究協力者: エリオット ジェームズ 英国ケンブリッジ大学, 材料科学科, 講師
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: ナノチューブ / ナノチューブ・フラーレン / 分子動力学法 / マルチスケール解析

研究概要

本研究ではカーボンナノチューブ生成・成長過程の理解を目的とし,第一原理計算から構築したポテンシャル関数を用いた古典分子動力学法により,孤立炭素原子が1nm程度の触媒金属微粒子を介して初期核(キャップ)構造を生成する過程及び,モンテカルロ法により初期核生成後の円筒構造の成長過程を検討し,触媒種の違い,炭素原子濃度等の条件により単層及び多層ナノチューブに成長する機構の違いを定性的に明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] A molecular dynamics study of the graphitization ability of transition metals for catalysis of carbon nanotube growth via chemical vapor deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, J. A. Elliott
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 472 ページ: 200-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energetic stability of molybdenum nanoclusters studied with basin-hopping Monte Carlo and semi-empirical quantum methods (2009)
  • 著者名/発表者名: J.A. Elliott, Y. Shibuta
  • 雑誌名: Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 6(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A multiscale approach for modeling the early stage growth of single and multiwall carbon nanotubes produced by a catalytic chemical vapor deposition process (2009)
  • 著者名/発表者名: J.A. Elliott, M. Hamm, Y. Shibuta
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 130 ページ: 034704-1-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] A semi-empirical molecular orbital study of freestanding and fullerene-encapsulated Monanocluster (2008)
  • 著者名/発表者名: J.A. Elliott, Y. Shibuta
  • 雑誌名: Molecular Simulation 34 ページ: 891-903
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study of the phase transition in bcc metal nanoparticles (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 129 ページ: 144102-1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melting and nucleation of iron nanoparticles: A molecular dynamics study (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 445 ページ: 265-270
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bond-order potential for transition metal carbide cluster for the growth simulation of a single-walled carbon nanotube (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, S. Maruyama
  • 雑誌名: Computational Materials Science 39 ページ: 842-848
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Molecular dynamics study of the effect of a substrate on catalytic metal clusters in nucleation process of single-walled carbon nanotubes (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, S. Maruyama
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 437 ページ: 218-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Molecular dynamics study of the carbon-catalyst interaction energy for multi-scale modelling of single wall carbon nanotube growt (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, J.A. Elliott
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 427 ページ: 365-370
  • 査読あり
• [雑誌論文] 基板上の金属粒子からの単層カーボンナノチューブ生成の分子動力学法シミュレーション (2006)
  • 著者名/発表者名: 澁田靖, 丸山茂夫
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(B編) 72巻 ページ: 2519-2523
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular dynamics study of the phase transition in the bcc metal nanoparticles (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 学会等名: APS March Meeting 2009
  • 発表場所: Pittsburgh, USA
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] A molecular dynamics study of the graphitization ability of transition metals for catalysis of carbon nanotube growth via chemical vapor deposition (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, J.A. Elliott
  • 学会等名: 2008 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20081200
• [学会発表] Multiscale modeling of early stage growth of CNTs produced by a catalytic CVD process (2008)
  • 著者名/発表者名: J.A. Elliott, Y. Shibuta
  • 学会等名: APS March Meeting 2008
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2008-03-11
• [学会発表] A molecular dynamics study of the melting and nucleation of iron nanoparticles (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 学会等名: APS March Meeting 2008
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2008-03-10
• [学会発表] 鉄クラスターの核生成・融解過程の分子動力学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 澁田靖・鈴木俊夫
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第154回秋季大会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] Multiscale modeling for the early stage growth of CNTs produced by a catalytic CVD process (2007)
  • 著者名/発表者名: J.A. Elliott, Y. Shibuta
  • 学会等名: NT07
  • 発表場所: Ouro Perto, Brazil
  • 年月日: 2007-06-24
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of a Nucleation Process of an SWNT in Alcohol Catalytic CVD Technique (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Hirama, Y. Shibuta, S. Maruyama
  • 学会等名: NT06
  • 発表場所: Nagano, Japan
  • 年月日: 2006-03-19