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2014 年度 実績報告書

磁場によるカーボンナノチューブのキラリティー制御

研究課題

研究課題/領域番号 24655008
研究機関信州大学

研究代表者

尾関 寿美男  信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (60152493)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード磁場 / カーボンナノチューブ / 磁場配向 / キラリティー / シングルウォールカーボンナノチューブ / マルチウォールカーボンナノチューブ / ラマン散乱 / CVD法
研究実績の概要

磁気異方性の大きいベンゼン環の集積体である形状磁気異方性カーボンナノチューブ(CNT)の太さと長さ,配向性,およびグラフェン網面内のキラリティーを磁場制御することを目指し、前年度に引き続き、CNTの核生成から成長までの構造形成の全過程に磁場を印加した。今年度は化学気相成長法(CVD法)による生成過程の化学種とCNT自身との磁気的相互作用を利用して,シングルウォールCNT(SWCNT)の直径の選択的合成やカイラル指数の磁場制御をめざした。磁場によって直径の大きな、金属性のSCNTが得られる予備結果が得られていたが、条件検討などの詳細は検討しなかった。以前に自作した強磁場(<10T)中高温電気炉(<1500K)を改良して,触媒の種類と量、温度、圧力を変化して生成物を得て、ラマンスペクトル、紫外可視吸収スペクトル、元素分析などによって検討した。
SWCNTをエタノール蒸気を用いたCVD法で磁場中合成した。Co/Mo触媒の方がNi/Cu触媒よりも磁場による生成物選択性高く、4T以上の磁場の印加によって高ラマン波数(230cm-1)にピークが出現し、磁場による直径の減少を示した。今回は、金属性のみならず、半導体性生成物の磁場生成が示唆された。また、触媒量は少ない方がこの磁場選択性は強く表れた。結晶性は、Co/Mo触媒を用いると磁場によって低温側で改善されるが、Ni/Cu触媒を用いるとどの温度でも改善された。
昨年度の液相分解法による結果と今回のCVD法との結果には、磁場による230cm-1のラマン線の成長などの共通点がある。また、CNTが単層か多層かの違いも磁場効果の観点からは共通点がある。たとえば、今回SWCNTへの磁場効果は4T以上で現れたが、多層CNTの磁場配向も同様に4T以上で現れた。これらを手がかりに、CNT生成への磁場影響の機構解明に向けた取り組みがさらに必要である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (6件)

  • [学会発表] 強磁場下で合成した単層カーボンナノチューブの構造2015

    • 著者名/発表者名
      浜崎亜富,内村仁,坂口あゆみ,高嶋泰正,尾関寿美男
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      東京・日本大学 理工学部船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 金属触媒と炭素源の違いによる単層カーボンナノチューブの液相分解合成とそれらへの磁場効果2014

    • 著者名/発表者名
      内村仁,浜崎亜富,坂口あゆみ,尾関寿美男
    • 学会等名
      第9回日本磁気科学会年会
    • 発表場所
      高山市民文化会館
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
  • [学会発表] 液相分解法による単層カーボンナノチューブの磁場中合成2014

    • 著者名/発表者名
      内村仁,浜崎亜富,坂口あゆみ,尾関寿美男
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      東京・タワーホール船橋
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [学会発表] 炭素物質における構造と機能の磁場による変化2014

    • 著者名/発表者名
      浜崎亜富,内村仁,関沼佑哉,坂口あゆみ,尾関寿美男
    • 学会等名
      第65回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      東京・東京理科大
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-05
  • [学会発表] Magnetic control of structure and function of carbon materials2014

    • 著者名/発表者名
      A. Hamasaki, A. Sakaguchi, Y. Sekinuma, J. Uchimura, S. Ozeki
    • 学会等名
      6th International Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields
    • 発表場所
      Southern Beach Hotel, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2014-07-08 – 2014-07-11
  • [学会発表] Synthesis of single-wall carbon nanotubes with a liquid decomposition method under magnetic fields2014

    • 著者名/発表者名
      J. Uchimura, A. Hamasaki, A. Sakaguchi, S. Ozeki
    • 学会等名
      6th International Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields
    • 発表場所
      Southern Beach Hotel, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2014-07-08 – 2014-07-11

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公開日: 2016-06-01  

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