研究課題
グラフェン、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)、サイズや積層構造などが異なる多様なナノ炭素とその関連物質の構造と物性をＸ線回折実験、核磁気共鳴(NMR)実験、磁化測定、熱電物性測定、電子状態計算、分子動力学計算などの手法を用いて研究した。主な実績を以下に示す。１）SWCNTの円筒空洞内には多種類の原子分子が内包される。本年度は、内包された水のダイナミクスと低温での構造とダイナミクスに関する相転移現象について、これまで行ってきた系統的な研究成果を整理して論文として発表した。直径が1.45nm程度以上の太いSWCNT内の水は０℃以下まで、きわめて高速の運動状態にあり、おおよそ220Ｋ近傍で急激に凍結する一次の相転移を示すことが明らかになった。このようなSWCNTにおける、低温の高速運動は、SWCNT壁の疎水的な性質によることが示唆された。また220Ｋ近傍の転移温度はSWCNTの直径に依存し、無限に太い場合に外挿するとバルク水において知られている、異常温度～230Ｋとなり、本研究で見いだされた相転移は、バルク水の２液体仮説を支持するものと考えられた。２）円筒空洞内の水の性質は空洞の大きさ、空洞壁の性質のほかに空洞形状に依存すると考えられる。そこでSWCNTに非静水圧を印加して歪ませたSWCNT内の水について、計算機シミュレーションによる構造予測を行った。３）SWCNTフィルムの熱電物性がフィルム内に存在するSWCNTの配向にどのように依存するかを調べた。また熱拡散率により熱伝導度を評価し、SWCNTフィルムの熱電物性を改善する方法についての示唆を得ることに成功した。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Current Inorganic Chemistry
巻: in press ページ: in press
Scientific Reports
巻: 7 ページ: 14834
10.1038/s41598-017-13704-6
