高密度・高配向性単層カーボンナノチューブの複合材料化と特性評価

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23760179
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 千足 昇平 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50434022)
• キーワード: 単層カーボンナノチューブ / ポリマー / 複合材料

研究概要

単層カーボンナノチューブ（single-walled carbon nanotube，SWNT）の合成技術およびポリマー等との複合材料化技術の検討およびそれらの分析・解析を行った．
合成技術においては，水平配向SWNTの配向密度に着目し，合成条件との比較・検討を行った．低圧力条件下での合成において，その成長速度が減少する一方，密度が向上することが分かった．低圧力の場合，個々のSWNTが独立して成長していくことでお互いの配向を妨げることなく高い配向性が得られたのだと考えられる．
水平配向SWNTをチャネルとして用いた電界効果型トランジスタにおいて，ポリマーコーティングされたSWNTに対してジュール加熱を行った際のSWNTの温度上昇や温度分布がコーティングが無い場合と異なることを見いだした．これを応用して，ジュール加熱による広範囲のSWNT酸化除去法を開発し，金属SWNTのみを選択的に除去することに成功した．これは，高性能なSWNTトランジスタ作製につながる重要な結果であり，実際に，この技術を適応することで，高いOn/Off比を有するトランジスタの作製に成功した．
また，ポリマーコーティング時のSWNTを走査型電子顕微鏡，ラマン散乱分光法や原子間力顕微鏡により詳細に分析を行うことで，ポリマーとSWNTとの相互作用を明らかにした．特に，レーザーを走査させ行うラマンイメージング分光法により，個々のSWNTの分析を行うことができた．

研究成果

• [雑誌論文] Water Encapsulation Control in Individual Single-Walled Carbon Nanotubes by Laser Irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Chiashi†, T. Hanashima, R. Mitobe, K. Nagatsu, T. Yamamoto, Y. Homma†,
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett., 巻: 5 ページ: 408-412
  • DOI: 10.1021/jz402540v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Gas Pressure on the Density of Horizontally Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes Grown on Quartz Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, D. Hasegawa, S. Badar, S. Aikawa, S. Chiashi, S. Maruyama
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 ページ: 11804-11810
  • DOI: 10.1021/jp401681e
• [雑誌論文] Photoluminescence measurements and molecular dynamics simulations of water adsorption on the hydrophobic surface of a carbon nanotube in water vapor (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Homma†, S. Chiashi†, T. Yamamoto†, K. Kono, D. Matsumoto, J. Shitaba, S. Sato,
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 ページ: 157402-1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.157402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Thermal Conduction Characteristics of Phase Change Composites with Single Walled Carbon Nanotube Inclusions (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Harish, K. Ishikawa, S. Chiashi, J. Shiomi, S. Maruyama†
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 ページ: 15409-15413
  • DOI: 10.1021/jp4046512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembled Microhoneycomb Network of Single-Walled Carbon Nanotubes for Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Cui, T. Chiba, S. Omiya, T. Thurakitseree, P. Zhao, S. Fujii, H. Kataura, E. Einarsson, S. Chiashi, S. Maruyama†,
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 4 ページ: 2571-2576
  • DOI: 10.1021/jz401242a
  • 査読あり
• [学会発表] Diameter controlled CVD growth of nitrogen-incorporated single-walled carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, T. Thurakitseree, C. Kramberger, K. Ogasawara, S. Chiashi, E. Einarsson,
  • 学会等名: 28th International Winterschool on the Electronic Properties of Novel Materials Molecular Nanostructure
  • 発表場所: Kirchberg in Tirol, Austria
  • 年月日: 20140308-20140315
• [学会発表] Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes as the Probe for Nano-Surface Science (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Homma, S. Chiashi
  • 学会等名: 9th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '13
  • 発表場所: Sheraton Kona, the big island, Hawaii, USA
  • 年月日: 20131202-20131206
  • 招待講演
• [学会発表] CVD Growth Control of Single-walled Carbon Nanotubes by Nitrogen (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Thurakitseree, C. Kramberger, S. Chiashi, E. Einarsson, *S. Maruyama
  • 学会等名: The 4th Symposium of Emerging Electronics: Nanomaterials for Energy and Electronics
  • 発表場所: Jeju Island, Korea
  • 年月日: 20131110-20131114
• [学会発表] Water Adsorption on the Surface of a Single-walled Carbon Nanotube (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Chiashi, K. Kono, D. Matsumoto, J. Shitaba, S. Sato, T. Yamamoto, Y. Homma
  • 学会等名: 26th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Royton Sapporo,Sapporo, Hokkaido, Japan
  • 年月日: 20131105-20131108
• [学会発表] Self-Assembled Micro-Honeycomb Network of Single-Walled Carbon Nanotubes for Heterojunction Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Cui, T. Chiba, E. Einarsson, S. Chiashi, S. Maruyama
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20130916-20130920
• [学会発表] Evaluation of Water Adsorption States on the Surface of Single-Walled Carbon Nanotube by Photoluminescence Spectroscopy and Imaging Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Shitaba, S. Chiashi, D. Matsumoto, A. Ozao, *Y. Homma
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20130916-20130920
• [学会発表] RBM of Single-Walled Carbon Nanotubes in Water Vapor (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Homma, S. Sato, S. Chiashi, Y. Homma, T. Yamamoto
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20130916-20130920
• [学会発表] Self-Assembled Micro-Honeycomb Network of Single-Walled Carbon Nanotubes for Heterojunction Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, K. Cui, E. Einarsson, S. Chiashi
  • 学会等名: ChinaNano2013
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20130905-20130907
  • 招待講演
• [学会発表] Self-Organized Micro-Honeycomb Network Structure of Single-Walled Carbon Nanotubes for Photovoltaic Devices (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, K. Cui, T. Chiba, E. Einarsson, S. Chiashi
  • 学会等名: ASME 2013 Heat Transfer Conference
  • 発表場所: Minneapolis, MN, USA
  • 年月日: 20130714-20130719
  • 招待講演
• [学会発表] Self-assembled micro-honeycomb network of single-walled carbon nanotubes for heterojunction solar cell (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, K. Cui, T. Chiba, E. Einarsson, S. Chiashi,
  • 学会等名: 1st Carbon Nanotube Thin Film Applicaions Symposium
  • 発表場所: Tallink Conference and Spa Hotel, Tallinn, Estonia
  • 年月日: 20130629-20130629
  • 招待講演
• [学会発表] Structured SWNTs and Graphene for Photovoltaic devices (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Cui, T. Chiba, T. Thurakitseree, X. Chen, H. Kinoshita, P. Zhao, T. Inoue, E. Einarsson, S. Chiashi, *S. Maruyama
  • 学会等名: the 5th International Workshop on Nanotube Optics and Nanospectroscopy
  • 発表場所: Santa Fe, New Mexico, USA
  • 年月日: 20130616-20130620
  • 招待講演
• [学会発表] Micro-Honeycomb Network Structure of Single-Walled Carbon Nanotubes for Heterojunction Solar Cel (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Cui, T. Chiba, H. Kinoshita, P. Zhao, T. Thurakitseree, T. Inoue, E. Einarsson, S. Chiashi, *S. Maruyama
  • 学会等名: 223rd ECS Meeting
  • 発表場所: Toront, Ontario, Canada
  • 年月日: 20130512-20130516
• [学会発表] A molecular dynamics simulation of SWNT growth by CVD method -Octopus and VLS modes - (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, T. kawasuzuki, K. Hisama, T. Noguchi, T. Thurakitseree, E. Einarsson, S. Chiashi,
  • 学会等名: 6th Guadalupe Workshop
  • 発表場所: San Antonio, Texas, USA
  • 年月日: 20130412-20130416
• [図書] ナノ・マイクロスケール機械工学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 千足 昇平
  • 総ページ数: 261
  • 出版者: 東京大学出版