分子動力学法によるナノチューブカイラリティ制御触媒金属微粒子の最適構造設計

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21686021
• 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, 講師 (90401124)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: ナノチューブ・フラーレン / 分子動力学法 / ナノ材料 / 国際研究者交流:イギリス / ベルギー / フランス

研究概要

本研究では,単層カーボンナノチューブ(SWNT)の触媒金属微粒子内の結晶方位分布がカイラリティ決定に与える影響を解明することを目的とし,グラファイト・金属稠密面相互作用エネルギーの方位関係依存性についての系統的な計算より,六員環中心とNi(111)最表面原子が同軸のエピタキシャル構造が特異的に安定とあることを明らかにした.また,分子動力学(MD)・モンテカルロ(MC)ハイブリッド法計算により,カイラリティが特定できるキャップ構造生成過程を実現した.

研究成果

• [雑誌論文] Interaction between graphene and nickel(111) surfaces with commensurate and incommensurate orientational relationships (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, J. A. Elliott
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 538 ページ: 112-117
  • DOI: doi:10.1016/j.cplett.2012.04.048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase transition of metal nanowires confined in a low-dimensional nanospace (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 532 ページ: 84-89
  • DOI: doi:10.1016/j.cplett.2012.02.048
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study of effects of size and cooling rate on the structure of molybdenum nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 7 ページ: 45-57
  • DOI: doi:10.1299/jtst.7.45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between two graphene sheets with a turbostratic orientational relationship (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, J. A. Elliott
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 512 ページ: 146-150
  • DOI: doi:10.1016/j.cplett.2011.07.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] A numerical approach to the metal-catalyzed growth process of carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 20 ページ: 334-338
  • DOI: doi:10.1016/j.diamond.2011.01.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study of cooling rate during solidification of metal nanoparticles (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 502 ページ: 82-86
  • DOI: doi:10.1016/j.cplett.2010.12.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalyzed growth of carbon nanotube with definable chirality by hybrid molecular dynamics/force biased Monte Carlo simulations (2010)
  • 著者名/発表者名: E. C. Neyts, Y. Shibuta, A. C. T. van Duin, A. Bogaerts
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 4 ページ: 6665-6672
  • DOI: doi:10.1021/nn102095y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melting and solidification point of fcc-metal nanoparticles with respect to particle size : A molecular dynamics study (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 498 ページ: 323-327
  • DOI: doi:10.1016/j.cplett.2010.08.082
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study of thermodynamic and kinetic properties of solid-liquid interface for bcc iron (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe, Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 89 ページ: 1158-1164
  • DOI: doi:10.2355/isijinternational.50.1158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bond switching regimes in nickel and nickel-carbon nanoclusters (2010)
  • 著者名/発表者名: E. C. Neyts, Y. Shibuta, A. Bogaerts
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 488 ページ: 202-205
  • DOI: doi:10.1016/j.cplett.2010.02.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of wettability on phase transition in substrate-supported bcc-metal nanoparticles : a molecular dynamics study (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 486 ページ: 137-143
  • DOI: doi:10.1016/j.cplett.2009.12.082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase transition in substrate-supported molybdenum nanoparticles : a molecular dynamics study (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 雑誌名: PCCP(Physical Chemistry Chemical Physics) 巻: 12 ページ: 731-739
  • DOI: doi:10.1039/b919869e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global minima of transition metal clusters described by Finnis-Sinclair potentials : a comparison with semi-empirical molecular orbital theory (2009)
  • 著者名/発表者名: J. A. Elliott, Y. Shibuta, D. J. Wales
  • 雑誌名: Philosophical Magazine 巻: 89 ページ: 3311-3332
  • DOI: doi:10.1080/14786430903270668
  • 査読あり
• [学会発表] Numerical modelling of metal-catalyzed growth process of carbon nanotube and related properties of catalytic metal nanoparticles (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta
  • 学会等名: CCTN11
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 2011-07-15
• [学会発表] Interaction between two graphene sheets with a turbostratic orientational relationship (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, J. A. Elliott
  • 学会等名: NT2011
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 2011-07-13
• [学会発表] A numerical approach to the metal-catalyzed growth process of carbon nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta
  • 学会等名: Diamond 2010
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Catalyzed growth of carbon nanotubes by hybrid molecular dynamics/force biased Monte Carlo simulations (2010)
  • 著者名/発表者名: E. C. Neyts, Y. Shibuta, A. C. T. van Duin, A. Bogaerts
  • 学会等名: NT2010
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] Unravelling the nucleation of SWNTs : Bond switching regimes in nickel and nickel-carbon nanoclusters (2010)
  • 著者名/発表者名: E. C. Neyts, Y. Shibuta, A. Bogaerts
  • 学会等名: NT2010
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] 金属ナノ粒子融解凝固過程の分子動力学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 澁田靖・鈴木俊夫
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] Molecular dynamics study of phase transition in substrate-supported nanoparticles of bcc metals (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, T. Suzuki
  • 学会等名: APS March Meeting 2010
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] A computational study of the graphitization ability of transition metal catalysts for carbon nanotube synthesis (2009)
  • 著者名/発表者名: J. A. Elliott, Y. Shibuta
  • 学会等名: NT09
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2009-06-22
• [学会発表] Numerical modelling of the metal-catalyzed growth process of carbon nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, J. A. Elliott
  • 学会等名: NT09
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2009-06-22
• [図書] Industrial Applications of Molecular Simulations
  • 著者名/発表者名: M. Marc Meunier(Ed.), J. A. Elliott, Y. Shibuta, 他(分担執筆)
  • 総ページ数: 77-98
  • 出版者: CRC Press