制限された空間内の水:ミクロからマクロへ

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21540421
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 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)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 化学物理 / カーボンナノチューブ / 水 / 計算機シミュレーション

研究概要

ナノ炭素の細孔中の水の状態をX線回折実験、NMR、分子動力学計算などの手段を用いて研究した。ナノ細孔として直径Dが1. 2nmから2. 4nm領域の単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を用い、水のグローバル相図を完成した。1. 4nm付近を境に質的に異なる振る舞いが見られ、細い領域では特異な融点のD依存性を示し、一方太い領域では低温でwet-dry転移を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Confined water inside single-walled carbon nanotubes : Global phase diagram and effect of finite length (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kyakuno, K. Matsuda, H. Yahiro, Y. Inami, T. Fukuoka, Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, H. Kataura, T. Saito, M. Yumura, and S. Iijima
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 134 ページ: 244501-14
  • DOI: Doi:10.1063/1.3593064
• [雑誌論文] Global Phase Diagram of Water Confined on the Nanometer Scale (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kyakuno, K. Matsuda, H. Yahiro, T. Fukuoka, Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, and S. Iijima
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 79 ページ: 083802-1-4
• [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 巻: 3 ページ: 1279-1287
  • DOI: DOI:10.1021/nn900221
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素による幾何学的閉じ込め効果を用いた、希ガスの物質相探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高部陽介,真庭豊,中井雄介,松田和之
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西上ヶ原キャンパス(大阪府西宮市)
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] ^<13> CNMRとx線回折によるC_<60>ピーポッド-2層カーボンナノチューブ変換過程の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鷺谷智、松田和之、福岡智子、中井佑介、柳和宏、真庭豊、片浦弘道
  • 学会等名: 第42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
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20120306-08
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素(ZTC)に吸着した水の構造と相挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 客野遥、松田和之、中井祐介、福岡智子、真庭豊、西原洋知、京谷隆
  • 学会等名: 第42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
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20120306-08
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素(ZTC)内の水の構造と相挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 客野遥,松田和之,中井祐介,福岡智子,高部陽介,真庭豊,西原洋知,京谷隆
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西上ヶ原キャンパス(大阪府西宮市)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Water Adsorption in Zeolite Templated Carbon (2011)
  • 著者名/発表者名: H. KYAKUNO, K. MATSUDA, T. FUKUOKA, Y. MANIWA, H. NISHIHARA, and T. KYOTANI
  • 学会等名: International Conference of New Science Created by Materials with Nano Spaces : From Fundamentals to Applications
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20111123-26
• [学会発表] 水を吸着したゼオライト鋳型カーボン(ZTC)の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 客野遥,松田和之,福岡智子,高部陽介,真庭豊,西原洋知,京谷
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス(富山県富山市)
  • 年月日: 20110921-24
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブに内包された水の相転移挙動: X線回折実験を用いた研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 客野遥,松田和之,八尋瞳,伊波悠,福岡智子,宮田耕充,柳和宏,真庭豊,片浦弘道,斎藤毅,湯村守雄,飯島澄男
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] ゼオライト鋳型カーボンに吸着した水の挙動: X線回折とNMRによる研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田和之,福岡智子,高部陽介,客野遥,真庭豊,西原洋知,京谷隆
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110300
• [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
  • 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回年次大会東京
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090327-30
• [図書] 10. 2水内包SWCNT」pp196-199、および「10. 3酸素など気体分子内包SWCNT(カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック) (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田和之、真庭豊
  • 総ページ数: 196-201
  • 出版者: コロナ社
• [図書] INORGANIC AND METALLIC NANOTUBULAR MATERIALS (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Maniwa and H. Kataura, Synthesis and Applications of Water Nanotubes, T. Kijima
  • 総ページ数: 247-259
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin Heidelberg
• [産業財産権] ガス透過性の制御方法、及びガス透過性の制御装置 (2011)
  • 発明者名: 真庭豊、松田和之、鳫子貴之、坪根徳明、片浦弘道
  • 権利者名: 公立大学法人首都大学東京,独立行政法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特許第4863444
  • 取得年月日: 2011-11-18
• [産業財産権] アイスナノチューブの作製方法、アイスナノチューブ及びアイスナノチューブの使用方法 (2010)
  • 発明者名: 真庭豊、片浦弘道
  • 権利者名: JST-産総研
  • 産業財産権番号: 特許第4604169
  • 取得年月日: 2010-10-15
• [産業財産権] ガスハイドレード生成用煤、煤の製造方法、ガスハイドレード生成用煤の使用方法、煤の使用方法、ガスセンサ、圧力センサ、及び分子ふるい (2010)
  • 発明者名: 真庭豊、片浦弘道、松田和之、小笠原俊介、鈴木信三
  • 権利者名: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特許第4518966
  • 取得年月日: 2010-05-28