カーボンナノウォールの超高速・超精密形成と次世代燃料電池デバイスへの応用

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20246014
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 堀 勝 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80242824)
• 連携研究者: 平松 美根男 名城大学, 理工学部, 教授 (50199098) ; 竹田 圭吾 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00377863)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: カーボンナノウォール / 超臨界流体化学堆積法 / 燃料電池

研究概要

カーボンナノウォール(CNW)の超高速・超精密形成技術を確立と、固体高分子型燃料電池への応用に取り組んだ。イオンとラジカルの照射を独立制御可能な装置を用いることで、CNWの初期成長過程における、ナノグラフェンの核発生と垂直成長に対するイオン照射の効果を明らかにした。また、大気圧非平衡プラズマを用いたCNW合成技術を確立した。更に、超臨界流体化学堆積法を用いたCNW表面へのPtナノ微粒子の超高密度担持プロセスにおける、グラフェン表面の欠陥の影響を、プラズマ照射したグラファイト表面との比較から明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Controlled Synthesis of Carbon Nanowalls for Carbon Channel Engineering (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kondo, M.Hori, W.Takeuchi, M.Hiramatsu
  • 雑誌名: Key Engineering Materials Vol.470 ページ: 85-91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and mechanism of ultrahigh density platinum nanoparticles on vertically grown graphene sheets by metal-organic chemical supercritical fluid deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Mase, H.Kondo, S.Kondo, M.Hori, M.Hiramatsu, H.Kano
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 98 ページ: 193108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive Ion Etching of Carbon Nanowalls (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kondo, H.Kondo, Y.Miyawaki, H.Sasaki, H.Kano, M.Hiramatsu, M.Hori
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics in print.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Platinum Nanoparticles on Carbon Nanostructures Using Metal-Organic Chemical Fluid Deposition Employing Supercritical Carbon Dioxide (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hiramatsu, T.Machino, K.Mase, M.Hori, H.Kano
  • 雑誌名: J.Nanosci.Nanotechnol. 10 ページ: 4023-4029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical Factors for Nucleation and Vertical Growth of Two Dimensional Nano-Graphene Sheets Employing a Novel Ar+ Beam with Hydrogen and Fluorocarbon Radical Injection (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kondo, H.Kondo, M.Hiramatsu, M.Sekine, M.Hori
  • 雑誌名: Applied Physics Express Vol.3, No.4, Article No. ページ: 045102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Dispersed Platinum Nanoparticles on a Carbon Nanostructured Surface Using Supercritical Fluid Chemical Deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hiramatsu, M.Hori
  • 雑誌名: Materials 3, No.3 ページ: 1559-1572
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Properties of Evolutionary Grown Layers of Carbon Nanowalls Analyzed by Spectroscopic Ellipsometry (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kawai, S.Kondo, W.Takeuchi, H.Kondo, M.Hiramatsu, M.Hori
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Vol.49 ページ: 060220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial growth process of carbon nanowalls synthesized by radical injection plasma-enhanced chemical vapor deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Kondo, S.Kawai, W.Takeuchi, K.Yamakawa, S.Den, H.Kano, M.Hiramatsu, M.Hori
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 106 ページ: 094302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of measurement technique for carbon atoms employing vacuum ultraviolet absorption spectroscopy with a microdischarge hollow-cathode lamp and its application to diagnostics of nanographene sheet material formation plasmas (2009)
  • 著者名/発表者名: W.Takeuchi, H.Sasaki, S.Kato, S.Takashima, M.Hiramatsu, M.Hori
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. Vol.105 ページ: 113305-1-113305-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Platinum Nanoparticles on Two-Dimensional Carbon Nanostructures with an Ultrahigh Aspect Ratio Employing Supercritical Fluid Chemical Vapor Deposition Process (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Machino, W.Takeuchi, H.Kano, M.Hiramatsu, M.Hori
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express Vol.2, No.2 ページ: 025001-1-025001-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Carbon Nanowalls using Electron Beam Excited Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Mori, M.Hiramatsu, K.Yamakawa, K.Takeda, M.Hori
  • 雑誌名: Diamond & Related Materials Vol.17, Issues 7-10 ページ: 1513-1517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Conduction Control of Carbon Nanowalls (2008)
  • 著者名/発表者名: W.Takeuchi, M.Ura, M.Hiramatsu, Y.Tokuda, H.Kano, M.Hori
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. Vol.92 ページ: 213103-1-213103-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Reliable Growth Process of Carbon Nanowalls using Radical Injection Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Kondo, K.Yamakawa, S.Den, H.Kano, M.Hiramatsu, M.Hori
  • 雑誌名: J.Vac.Sci.Technol. B26 ページ: 1294-1300
  • 査読あり
• [学会発表] Synthesis of Platinum Nanoparticles on Carbon Nanowall Surface by Supercritical Fluid Chemical Deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Mitsuguchi, H.Kano, M.Hiramatsu, H.Kondo, M.Sekine, M.Hori
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials, Nagoya Institute of Technology
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20110306-20110308
• [学会発表] Synthesis and control of carbon nanowalls for their applications to future functional devices (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kondo, M.Hori, M.Hiramatsu
  • 学会等名: The 12th International Workshop on Advanced Plasma Processing and Diagnostics
  • 発表場所: Kyushu University, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20110104-20110106
• [学会発表] Control of Crystalline and Electronic Structures of Carbon Nanowalls for Their Device Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kondo, M.Hori M.Hiramatsu
  • 学会等名: 2010 IEEE Region 10 Conference (TENCON2010), Fukuoka International Congress Center
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20101121-20101124
• [学会発表] Growth of carbon nanowalls using inductively coupled plasma-enhanced chemical vapor deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hiramatsu, Y.Nihashi, T.Horaguchi, M.Hori
  • 学会等名: 63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20101004-20101008
• [学会発表] Fabrication of Carbon Nanowalls and Their Application For New Functional Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Hiramatsu, M.Hori
  • 学会等名: International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC' 2009), MARITIM Hotel
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-08-29
• [図書] Carbon Nanowalls, -Synthesis and Emerging Applications- (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hiramatsu, M.Hori
  • 出版者: Springer Wein New York
• [図書] 大気圧プラズマ-基礎と応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀勝
  • 総ページ数: 119-121,172-176,182-191,204-210,211-215,349-357
  • 出版者: オーム社
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/horilab/
• [備考] 業績欄
  • URL: http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/horilab/contents/report/report.html)
• [産業財産権] カーボンナノウォールの選択成長方法、およびカーボンナノウォールを用いた電子デバイス (2010)
  • 発明者名: 堀勝、近藤博基、平松美根男、加納浩之
  • 権利者名: 名古屋大学、名城大学、NUエコエンジニアリング株式会社
  • 産業財産権番号: 特許,特願2010-59472
  • 出願年月日: 2010-03-16
• [産業財産権] カーボンナノチューブの製造方法 (2009)
  • 発明者名: 濱雄一郎、片山幸久、堀勝、平松美根男、加納浩之
  • 権利者名: トヨタ自動車、名古屋大学、名城大学、NUエコエンジニアリング株式会社
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-292952
  • 出願年月日: 2009-12-24
• [産業財産権] カーボンナノウォールおよびその製造方法 (2009)
  • 発明者名: 堀勝、加納浩之、竹内和歌奈
  • 権利者名: 名古屋大学、NUエコエンジニアリング株式会社
  • 産業財産権番号: 特許,PCT/JP2009/001255(特願2008-081314)
  • 出願年月日: 2009-03-20
• [産業財産権] カーボンナノウォールの製造方法 (2009)
  • 発明者名: 堀勝、平松美根男、加納浩之
  • 権利者名: 名古屋大学、名城大学、NUエコエンジニアリング株式会社
  • 産業財産権番号: 特許,PCT JP2008/55441
  • 出願年月日: 2009-09-24