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2021 年度 実績報告書

合成と精製による遷移金属カルコゲナイドナノチューブの1次元化と物性解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K15392
研究機関東京都立大学

研究代表者

蓬田 陽平  東京都立大学, 理学研究科, 助教 (90647158)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードナノチューブ / 無機ナノチューブ / 合成 / ヘテロナノチューブ / ヘテロ接合 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ / 構造制御
研究実績の概要

本研究は、層状物質を筒状に巻いた遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ(TMDC-NT)の合成技術を開発し、これまでに開発してきた分離精製技術と組み合わせることで、未だ実現されていない1次元性を有する均一なTMDC-NTを創製すること、1次元性を反映した物性やバルク・2次元系を超えるデバイス応用を実現することを目的とする。2021年度は、本目的の達成に向けた課題として、1次元TMDC-NTの創出に向けた①前駆体の構造制御による小径TMDC-NT合成、新奇物性開拓およびデバイス応用に向けた②ヘテロTMDC-NT応用に取り組み、以下を実現した。

①前駆体の構造制御による小径TMDC-NT合成:前駆体の構造を制御することにより、小径のTMDC-NTを得る技術を開発した。まず、液相合成前駆体では、ポリエチレングリコールを用いて有機溶媒に分散させ、小径の前駆体を取り出すことにより、直径約15nmのWS2-NTを得る合成法を確立した。さらに、気相合成前駆体では、成長温度の制御により前駆体の直径を制御し、そこから直径約20nmのMoS2-NT・MoSe2-NTを得る合成法を確立した。両者において、従来の大量合成試料(直径約100nm)に比べて、より1次元的な構造を有するTMDC-NTの合成に成功した。

②ヘテロTMDC-NT応用:合成したTMDC-NTを基材として、異なるTMDCを同軸積層させるヘテロTMDC-NTへの応用を行った。WS2-NTの外側にMoを蒸着し、それを硫化することによりMoS2-NT/WS2-NTのヘテロ構造を得る技術を開発した。MoS2/WS2は、両者とも半導体であり、PN接合等に有用なヘテロ接合界面を形成する。今後、TMDCの組成の自由度を活かしたバンドギャップエンジニアリングや、表面積が大きい1次元物質の特徴を活かした大面積触媒応用等への展開が期待される。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Heidelberg University(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Heidelberg University
  • [雑誌論文] Origin of the background absorption in carbon nanotubes: Phonon-assisted excitonic continuum2022

    • 著者名/発表者名
      Dal Forno Stefano、Komatsu Natsumi、Wais Michael、Mojibpour Ali、Wadgaonkar Indrajit、Ghosh Saunab、Yomogida Yohei、Yanagi Kazuhiro、Held Karsten、Kono Junichiro、Battiato Marco
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 186 ページ: 465~474

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.10.048

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hall effect in gated single-wall carbon nanotube films2022

    • 著者名/発表者名
      Yomogida Yohei、Horiuchi Kanako、Okada Ryotaro、Kawai Hideki、Ichinose Yota、Nishidome Hiroyuki、Ueji Kan、Komatsu Natsumi、Gao Weilu、Kono Junichiro、Yanagi Kazuhiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 101

    • DOI

      10.1038/s41598-021-03911-7

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structures and optical properties of thin tungsten oxide nanowires treated with poly(ethylene glycol)2022

    • 著者名/発表者名
      Rahman Md. Ashiqur、Yomogida Yohei、Nagano Mai、Tanaka Ryoga、Yanagi Kazuhiro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 ページ: SD1018~SD1018

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac528c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Macroscopic weavable fibers of carbon nanotubes with giant thermoelectric power factor2021

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Natsumi、Ichinose Yota、Dewey Oliver S.、Taylor Lauren W.、Trafford Mitchell A.、Yomogida Yohei、Wehmeyer Geoff、Pasquali Matteo、Yanagi Kazuhiro、Kono Junichiro
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 4931

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25208-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improved synthesis of WS<sub>2</sub> nanotubes with relatively small diameters by tuning sulfurization timing and reaction temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Rahman Md. Ashiqur、Yomogida Yohei、Nagano Mai、Tanaka Ryoga、Miyata Yasumitsu、Yanagi Kazuhiro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 ページ: 100902~100902

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac2013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of Thermal Conductance across Vertically Stacked Two-Dimensional van der Waals Materials <i>via</i> Interfacial Engineering2021

    • 著者名/発表者名
      Yuan Wenyu、Ueji Kan、Yagi Takashi、Endo Takahiko、Lim Hong En、Miyata Yasumitsu、Yomogida Yohei、Yanagi Kazuhiro
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 15 ページ: 15902~15909

    • DOI

      10.1021/acsnano.1c03822

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Band structure dependent electronic localization in macroscopic films of single-chirality single-wall carbon nanotubes2021

    • 著者名/発表者名
      Gao Weilu、Adinehloo Davoud、Li Xinwei、Mojibpour Ali、Yomogida Yohei、Hirano Atsushi、Tanaka Takeshi、Kataura Hiromichi、Zheng Ming、Perebeinos Vasili、Kono Junichiro
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 183 ページ: 774~779

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.07.057

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 遷移金属カルコゲナイドナノチューブの合成・精製とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      蓬田陽平、柳和宏
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of relatively small-diameter WS2 nanotubes by sulfurization of poly(ethylene glycol) treated thin tungsten oxide nanowires2022

    • 著者名/発表者名
      Md. Ashiqur Rahman、Yohei Yomogida、Mai Nagano、Ryoga Tanaka、Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Hall effect in ionic liquid-gated single-wall carbon nanotube films2022

    • 著者名/発表者名
      Yohei Yomogida、Kazuhiro Yanagi、Kanako Horiuchi、Junichiro Kono、Natsumi Komatsu、Weilu Gao、Kan Ueji、Yota Ichinose、Hiroyuki Nishidome
    • 学会等名
      APS March Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 高純度単一構造カーボンナノチューブの自動分離2021

    • 著者名/発表者名
      蓬田陽平
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 単層カーボンナノチューブ薄膜におけるホール効果2021

    • 著者名/発表者名
      蓬田陽平、堀内加奈子、岡田遼太朗、河合英輝、一ノ瀬遥太、西留比呂幸、上治寛、Natsumi Komatsu、Weilu Gao、Junichiro Kono、柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [学会発表] Improved synthesis of WS2 nanotubes with relatively small diameters by tuning sulfurization timing and reaction temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Md. Ashiqur Rahman、Yohei Yomogida、Mai Nagano、Ryoga Tanaka、Yasumitsu Miyata、Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第61回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [学会発表] Hall effect in gated single-wall carbon nanotube films2021

    • 著者名/発表者名
      Yohei Yomogida、Kanako Horiuchi、Ryotaro Okada、Hideki Kawai、Yota Ichinose、Hiroyuki Nishidome、Kan Ueji、Natsumi Komatsu、Weilu Gao、Junichiro Kono、Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第61回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [学会発表] Synthesis of Hetero Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes2021

    • 著者名/発表者名
      Mai Nagano、Yohei Yomogida、Md. Ashiqur Rahman、Yusuke Nakanishi、Yasumitu Miyata、Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第62回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [学会発表] Vapor-phase synthesis of single-walled MX2 nanotubes templated on surfactant-dispersed boron-nitride nanotubes2021

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Furusawa、Yohei Yomogida、Yuta Sato、Kazuhiro Yanagi、Kazu Suenaga、Yusuke Nakanishi、Yasumitsu Miyata
    • 学会等名
      第62回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [学会発表] Improved synthesis of WS2 nanotubes with relatively small diameters by tuning sulfurization timing and reaction temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Md. Ashiqur Rahman、Yohei Yomogida、Mai Nagano、Ryoga Tanaka、Yasumitsu Miyata、Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Hall effect in random networks of single-wall carbon nanotubes2021

    • 著者名/発表者名
      Yohei Yomogida、Kanako Horiuchi、Ryotaro Okada、Hideki Kawai、Yota Ichinose、Hiroyuki Nishidome、Kan Ueji、Natsumi Komatsu、Weilu Gao、Junichiro Kono、Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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