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2015 年度 実績報告書

As-Grown架橋型カーボンナノリボンの開発と構造・物性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24510153
研究機関熊本大学

研究代表者

横井 裕之  熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (50358305)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード架橋型カーボンナノリボン / グラフェン / 液面下CVD法 / 非平衡条件 / カーボンナノポット / 新規ナノ構造 / ナノ空間 / ドラッグデリバリ
研究実績の概要

最終年度において、合成基板鉛直配置型液面下CVD装置を改良することによりAs-grown架橋型カーボンナノリボンの収率向上を図ったが、有意な改善は見られなかった。ガス供給口の配置調整によりガス流の均一化を図ったが、チャンバーからのガス排出の斑を改善できなかったことが原因と考えられる。一方、本研究の過程で新規に開発したナノカーボン物質であるカーボンナノポットについては、テーパード縮径中空胴部に密集しているグラフェン端がヒドロキシル基で修飾されている可能性が高いことを示した。また、カーボンナノポットのI-V特性を測定し、金属的な伝導特性を示すことがわかった。
研究期間全体を通じて、独自開発の液面下CVD装置の改良と触媒、触媒担体、合成条件の最適化を図って、カーボンナノリボンを合成し、顕微ラマン分光の2次元マッピングによりカーボンナノリボンの構造を解析した。その結果、カーボンナノリボンは面内結晶サイズが24nm程度のグラフェンシートが2~3層積層した構造になっていることが示唆された。その開発過程で、新規構造のナノカーボン物質カーボンナノポットを産出した。この新物質はグラフェン層からなり、典型的なサイズは外径が20~40nm、内径が5~30nm、長さが100~200nmであり、中空空間のアスペクト比が10~20に及ぶことがわかった。このアスペクト比は既存の容器型ナノ物質のものを大きく上回っており、ドラッグデリバリなどへの応用が期待される。そこでこの物質に対する合成条件も最適化し、そのナノ構造や表面修飾官能基、電気伝導特性を明らかにした。その結果、カーボンナノポットの側面の一部にグラフェン端が密集している特異な構造が明らかとなり、しかもそれらがヒドロキシル基で終端されていることが示唆された。また、電気伝導特性は金属的であることも明らかにした。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち謝辞記載あり 2件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Novel pot-shaped carbon nanomaterial synthesized in a submarine-style substrate heating CVD method2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Yokoi, Kazuto Hatakeyama, Takaaki Taniguchi, Michio Koinuma, Masahiro Hara and Yasumichi Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Materials Research

      巻: 31 ページ: 117~126

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1557/jmr.2015.389

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 新規壺型ナノカーボン物質「カーボンナノポット」の開発2015

    • 著者名/発表者名
      横井裕之
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 66 ページ: 743~747

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] 酸化グラフェンを利用した新規ナノ構造カーボン物質の開発2016

    • 著者名/発表者名
      横井裕之
    • 学会等名
      第6回酸化グラフェンシンポジウム
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2016-06-17 – 2016-06-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規壺型ナノカーボン物質「カーボンナノポット」の創製と特性調査2016

    • 著者名/発表者名
      横井裕之
    • 学会等名
      カーボンナノ材料研究会
    • 発表場所
      大阪科学技術センター
    • 年月日
      2016-01-14 – 2016-01-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Carbon Nanopot with Fe Catalyst supported on Graphene Oxide2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Yokoi, Kazuto Hatakeyama, Michio Koinuma, Takaaki Taniguchi, Yasumichi Matsumoto
    • 学会等名
      第49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
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-09
  • [学会発表] 新規壺型ナノカーボン物質「カーボンナノポット」の開発2015

    • 著者名/発表者名
      横井裕之
    • 学会等名
      くまもと発新技術説明会
    • 発表場所
      科学技術振興機構
    • 年月日
      2015-07-30 – 2015-07-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of a novel pot-shaped carbon nanomaterial2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Yokoi, Kazuto Hatakeyama, Takaaki Taniguchi, Michio Koinuma, Yasumichi Matsumoto
    • 学会等名
      The 16th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on growth conditions of Carbon Nanopot: Catalysis support property of graphene oxide2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Yokoi, Kazuto Hatakeyama, Takaaki Taniguchi, Michio Koinuma, Hiroyuki Yoshikawa, Masahiro Hara, Yasumichi Matsumoto
    • 学会等名
      第4回酸化グラフェンシンポジウム
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2015-06-26 – 2015-06-26
  • [備考] 熊本大学ナノカーボン材料学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~yokoi-gr/about.html

  • [産業財産権] ポット型ナノカーボン材料及びその製造方法2015

    • 発明者名
      横井裕之、松本泰道
    • 権利者名
      熊本大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2015/072436
    • 出願年月日
      2015-07-31
    • 外国

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公開日: 2017-01-06  

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