液滴ジェットプラズマによる熱脆弱フラーレン配列制御への挑戦

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23654199
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 金子 俊郎 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30312599)
• 研究分担者: 畠山 力三 東北大学, 大学院・工学研究科, 名誉教授 (00108474) ; 李 永峰 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40400296)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: ジェットプラズマ / 内包フラーレン / ナノチューブ / イオン照射 / 量子コンピュータ / 配列制御

研究概要

熱脆弱性の窒素原子内包フラーレン（N@C60）の配列制御を目的として，液滴ジェットプラズマを用いてカーボンナノチューブ(CNT)に挿入する実験を行った．まず，空のC60をトルエンに溶解させ，プラズマ化してCNTに照射することによって，C60イオンをCNTへ挿入することに成功した．そこで同様に，高濃度のN@C60をCNTへ照射したが，CNT中でN@C60の存在は確認できなかった．N@C60に対する紫外線の効果を調べたところ，紫外線の照射時間に比例してN@C60が分解されることが明らかとなり，プラズマからの紫外線によるN@C60の不安定化がCNT内にN@C60が存在しない原因であることを特定した．

研究成果

• [雑誌論文] Potential Structure of Discharge Plasma inside Liquid Directly Measured by an Electrostatic Probe (2013)
  • 著者名/発表者名: Q. Chen, T. Kaneko, N. Matsuda, and R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol. 102, No. 24 ページ: 244105-1-4
  • DOI: 10.1063/1.4812199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Transport Properties of Boron-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. F. Li, Y. Wang, S. M. Chen, H. F. Wang, T. Kaneko, and R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol. 113, No. 5 ページ: 054313-1-6
  • DOI: 10.1063/1.4790505
  • 査読あり
• [雑誌論文] C_59 N Peapods Sensing the Temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. F. Li, T. Kaneko, and R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Sensors 巻: Vol. 13, No. 1 ページ: 966-974
  • DOI: 10.3390/s130100966
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Endohedral Fullerene Containing Lithium (Li@C_60) and Isolation as Pure Hexafluorophosphate Salt ([Li + @C_60 ][PF_6-]) (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Okada, T. Komuro, T. Sakai, Y. Matsuo, Y. Ono, K. Omote, K. Yokoo, K. Kawachi, Y. Kasama, S. Ono, R. Hatakeyama, T. Kaneko, and H. Tobita
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: Vol. 2, No. 28 ページ: 10624-10631
  • DOI: 10.1039/C2RA21244G
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of C 60 Behavior for High Yield Synthesis of N@C 60 in RF-Plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, T. Kaneko, H. Ishida, and R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: Vol. 37, No. 2 ページ: 169-172
  • DOI: 10.14723/tmrsj.37.169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Efficient Synthesis of Nitrogen-Atom Endohedral Fullerene by Controlling Plasma Ion Behaviors (2012)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, T. Kaneko, H. Ishida, and R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol. 5, No. 2 ページ: 026202-1-3
  • DOI: 10.1143/APEX.5.026202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Pulse-Driven Gas-Liquid Interfacial Discharge Plasmas and Application to Synthesis of Gold Nanoparticle-DNA Encapsulated Carbon Nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: Q. Chen, T. Kaneko, and R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Current Applied Physics 巻: Vol. 11, No. 5 ページ: S63-S66
  • DOI: 10.1016/j.cap.2011.05.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of the n-Type Transport Behavior of Azafullerene Encapsulated Single-Walled Carbon Nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: N. T. Cuong, M. Otani, Y. Iizumi, T. Okazaki, G. Rotas, N. Tagmatarchis, Y. F. Li, T. Kaneko, R. Hatakeyama, and S. Okada
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol. 99, No. 5 ページ: 053105-1-3
  • DOI: 10.1063/1.3619828
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Transport Properties of C_59 N Azafullerene Encapsulated Double-Walled Carbon Nanotube (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. F. Li, T. Kaneko, and R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Open Journal of Microphysics 巻: Vol. 1, No. 2 ページ: 23-27
  • DOI: 10.4236/ojm.2011.12004
  • 査読あり
• [学会発表] 非平衡プラズマプロセスによる新機能性ナノカーボンバイオ複合物質創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子 俊郎, 加藤 俊顕
  • 学会等名: グリーンプロセスインキュベーションコンソーシアム特別講演
  • 発表場所: 宮城県, 仙台市
  • 年月日: 2014-02-25
• [学会発表] Structure Controlled Nanoparticle Conjugates Synthesized by Gas-Liquid Interfacial Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, S. Takahashi, and T. Kato
  • 学会等名: The 8th International Conference on Advanced Materials (THERMEC 2013)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] Plasma Applied Nanocarbon Nano-Science and -Technology (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Hatakeyama, T. Kato, and T. Kaneko
  • 学会等名: International Conference on Plasma Science and Applications (ICPSA 2013)
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] Gas-Liquid Interfacial Non- Equilibrium Plasmas for Structure Controlled Nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko
  • 学会等名: 55th Annual Meeting, APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 年月日: 2013-11-14
• [学会発表] UV Absorption of High- Purity Nitrogen Endohedral Fullerene Synthesized by Electron-Beam Plasma (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, S. C. Cho and R. Hatakeyama
  • 学会等名: 応用物理学会・MRS 合同シンポジウム
  • 発表場所: 京都府, 京田辺市
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Plasma Processing Based Nanoscience and Nanocarbon Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Hatakeyama, T. Kato, and T. Kaneko
  • 学会等名: International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC)
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2013-09-08
• [学会発表] Nanocarbon-Nanoscience Oriented Non-Equilibrium Plasma Control (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Hatakeyama, T. Kato, and T. Kaneko
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12)
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2013-07-18
• [学会発表] Plasma Structure Control and New-Concept Plasma Process for Novel Nano-Bio Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12)
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2013-07-15
• [学会発表] ナノバイオ融合プラズマプロセスにみる非平衡性と新機能材料創成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金子 俊郎
  • 学会等名: 第1回自然科学研究機構 コロキウム
  • 発表場所: 神奈川県, 箱根町
  • 年月日: 2013-02-06
• [学会発表] Control of Plasma Potential and Fullerene Clustering for High Yield Synthesis of Nitrogen Endohedral Fullerene (2013)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, R. Hatakeyama, T. Kaneko
  • 学会等名: 5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma2013)
  • 発表場所: Nagoya, Aichi
  • 年月日: 2013-01-28
• [学会発表] Structure-Controlled Synthesis of Fullerenes and Carbon Nanotubes Using Plasma Technology (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Hatakeyama, T. Kato, and T. Kaneko
  • 学会等名: 2013 Workshop on Plasma & Nano Technology
  • 発表場所: Chuncheon, Korea
  • 年月日: 2013-01-28
• [学会発表] Control of Plasma Potential for High Yield Synthesis of N@C_60 in RF Plasma and Properties of N@C_60 Under the UV-irradiation (2012)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, T. Kaneko, H. Ishida, R. Hatakeyama
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012
  • 発表場所: Yokohama, Kanagawa
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] High Purity Nitrogen Atom Endohedral Fullerenes Synthesized by High Power RF Plasma under the Control of Plasma Potential (2012)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, R. Hatakeyama, T. Kaneko
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛県, 松山市
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] Enhancement of nitrogen encapsulation into fullerene under control of plasma potential (2012)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, R. Hatakeyama, T. Kaneko
  • 学会等名: 第43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: 宮城県, 仙台市
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] イオン液体を用いたプラズマプロセス (2012)
  • 著者名/発表者名: 金子 俊郎, 畠山 力三
  • 学会等名: 平成 24年 イオン液体研究会 「新しいイオン液体研究の潮流」
  • 発表場所: 東京都, 小金井市
  • 年月日: 2012-05-25
• [学会発表] Control of C_60 Behavior for High Yield Synthesis of N@C_60 in RF Plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, T. Kaneko, and R. Hatakeyama
  • 学会等名: 21st Academic Symposium of MRS-Japan 2011
  • 発表場所: 神奈川県, 横浜市
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] プラズマイオン制御照射により合成された高純度窒素内包フラーレンの光学的特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 趙 順天, 金子 俊郎, 畠山 力三
  • 学会等名: Plasma Conference 2011 (プラズマ・核融合学会第28回年会/応用物理学会第29回プラズマプロセシング研究会/日本物理学会(領域 2)2011年秋季大会)
  • 発表場所: 石川県, 金沢市
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] Properties of Nitrogen-Atom Endohedral Fullerene Efficiently Synthesized Using Controlled Radio-Frequency Discharge Plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, T. Kaneko, and R. Hatakeyama
  • 学会等名: 24th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: 京都市, 京都府
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] Effects of Ion Irradiation Energy on the Synthesis of High Yield Nitrogen Atom Endohedral Fullerene with Controlling Prsssures (2011)
  • 著者名/発表者名: S. C. Cho, T. Kaneko, and R. Hatakeyama
  • 学会等名: 平成 23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形県, 山形市
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Mesurement of Ionization Cross Section of Lithium Endohedral Fullerene for Plasma Separation Method (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai, T. Kaneko, H. Ishida, and R. Hatakeyama
  • 学会等名: 平成 23年度電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 宮城県, 仙台市
  • 年月日: 2011-08-25
• [図書] フラーレン誘導体・内包技術の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子 俊郎, 畠山 力三, 他
  • 総ページ数: 143-150
  • 出版者: シーエムシー出爮
• [備考]
  • URL: http://www.plasma.ecei.tohoku.ac.jp
• [備考] 機関リポジトリ
  • URL: http://ir.library.tohoku.ac.jp/
• [産業財産権] 窒素内包フラーレンの製造装置, 及び, 製造方法 (2011)
  • 発明者名: 畠山 力三, 金子 俊郎, 趙 順天, 笠間 泰彦
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学, 笠間 泰彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-111890
  • 出願年月日: 2011-05-18
• [産業財産権] ニッケル内包フラーレンの製造方法, 及び, 製造装置 (2011)
  • 発明者名: 金子 俊郎, 畠山 力三, 笠間 泰彦
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学, 笠間 泰彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-174235
  • 出願年月日: 2011-08-09