| 研究課題/領域番号 |
25246006
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
真庭 豊 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (70173937)
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| 研究分担者 |
萩原 政幸 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10221491)
柳 和宏 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (30415757)
坂本 浩一 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (90187047)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | カーボンナノチューブ / 水 / ナノ炭素 / 酸素 / ハルデン / 熱電変換 / ゼーベック |
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| 研究実績の概要 |
１）高純度半導体型単層カーボンナノチューブ（SWCNT）膜における巨大ゼーベック効果の発見：高純度のSWCNT膜を作製し、ゼーベック係数などの熱電変換物性が膜を構成する金属型と半導体型のSWCNTの割合によってどのように変化するかを調べ、高純度の半導体型SWCNT膜が優れた熱電変換性能を有することを見出した。さらにその起源が、フィルム内のSWCNT間（個別のSWCNTおよびバンドル間）界面に起源を有することを提案した。
２）SWCNTの一次元空洞内の水の研究：SWCNTと水の複合系の熱物性を調べることを行った。示差走査熱量（DSC）測定を行い、水との複合系における相転移現象に関連する吸熱/放熱ピークの観察にはじめて成功した。また、顕微鏡用冷却ステージを導入し、顕微鏡下において、真空（水蒸気）中におけるSWCNT内部から水が排出されるwet-dry転移、あるいはガス中における水とガス分子が交換する、交換転移の直接観察に成功した。さらに、分子動力学計算、Ｘ線回折実験などを行い、wet-dry転移の発生機構として、SWCNT内部の水の構造変化が密接に関連することが示唆された。
３）SWCNTに内包された酸素分子の研究：高純度で、単一構造が濃縮（60％以上）されたSWCNT試料を使って、SWCNTの一次元空洞に内包された酸素分子の磁性を研究した。構造評価のために放射光によるXRD実験を行い、酸素分子の内包が確認された。さらに，定常磁場およびパルス高磁場を用いた磁化測定により，低温においてハルデン状態となることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
SWCNTやZTCを使って制限空間内の水の研究の論文発表が予定より遅れているが、ようやく計算や実験データが揃い、論文投稿ができるようになった。
酸素分子とSWCNTとの複合化による新規磁性体の作製などにも成功しつつあり、順調である。
さらに、熱電変換材料としての当初予測していなかった発見もあり、順調に進んでいるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで主にSWCNTを中心に研究してきたが、今後はグラフェンなどへの展開も考える。SWCNTについては、単一構造試料の物性解明が遅れているので、この点に注力する。多層グラフェンの複合化に特に興味がある。その方策を探索し、新規物質を創製する。ZTCについては、データが蓄積されており、内包物質のアモルファス化に関わる論文発表を行うことを考えている。ナノ炭素材料における熱電物性の解明、熱電材料の開発では、理論計算との実験・物質開発を平行して行い、研究の効率化を図る。
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