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2次元に広がったグラフェンシートを単位としたナノメートル構造体(カーボンナノウォール)が注目され、ガスセンサやバイオセンサ、燃料電池電極等、電気化学的応用が期待される。燃料電池電極や各種センサへの応用を考えた場合、構造や電気化学特性の評価および制御は不可欠である。本研究では、カーボンナノウォールを基盤とする次世代エネルギーデバイスの実現に向けて、(1)種々のプラズマCVD法(ラジカル注入プラズマ、誘導結合型プラズマ、電子ビーム励起プラズマ、非平衡大気圧プラズマ)を用いてカーボンナノウォールの製造を行い、構造制御を実現するとともに、(2)カーボンナノウォールの表面修飾と電気化学的評価を行った。
電子ビーム励起プラズマを用いたカーボンナノウォールの作製において、枝分かれがなく基板に垂直に立つ明確な壁構造を32nm/minの成長速度で実現した。一方、水素ラジカル注入プラズマCVDシステムを用いて製造したカーボンナノウォールでは、高周波フロロカーボンプラズマ中の各種ラジカルの測定とナノ構造体の諸特性(成長速度、モフォロジー、結晶構造、電気的・機械的性質等)との関連について系統的に調べた。
超臨界MOCVDやパルスアークプラズマを用いた堆積法により、白金を中心に種々の触媒金属をカーボンナノウォール表面上へ堆積させ、カーボンナノウォールを基本骨格としたナノ構造体を形成した。また、燃料電池電極や各種センサへの応用を考えた場合、電気化学特性の評価および制御は不可欠であり、予備実験として、カーボンナノウォールの電気化学測定を実施し、ボロンドープダイヤモンドに匹敵する電位窓(3V)を有することを確認した。
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