軽くてしなやかで強い超伝導フラーレンナノウィスカーの開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26600007
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 宮澤 薫一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, グループリーダー (60182010)
• 研究分担者: 木塚 徳志 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 教授 (10234303) ; 若原 孝次 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (40303177) ; 竹屋 浩幸 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主席研究員 (80197342)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: フラーレンナノウィスカー / フラーレン / 超伝導 / アルカリ元素

研究実績の概要

本研究は、細長くてしなやかに変形する超伝導フラーレンナノウィスカーの合成を行うことを目的としている。フラーレンナノウィスカーの強度を高める方法として、光照射による重合が有効である。そこで、ラマン装置のレーザー光（波長532nm）を用いてC60フラーレンナノウィスカー(C60FNW)を重合する研究を行った。重合の様子は、透過電子顕微鏡(TEM)による電子線エネルギー損失分光分析法によって評価した。その結果、重合により、反結合パイ軌道への電子遷移によるバンド幅が広くなることが判明した。これは、従来のC60結晶の報告と矛盾しない結果である。一方、C60FNW母相を強化する方法として、C70をわずかに添加するとC60FNW母相が添加しない場合に比べて数倍高いヤング率となり、C60FNWの強度が向上することが判明した。C70添加は、C60FNW母相の固溶強化のみならず、C60FNWの長波長側の可視光吸収能を増大させる作用があることが明かになり、C70添加が光物性の向上にも寄与することがわかった。すでにC60FNWにアルカリ金属を添加することにより超伝導化させることに成功しているが、アンモニア溶媒にカリウム（K） とC60 を溶解し、毛細管現象により黄銅などのパイプ内に充填したものを延伸し、さらに、200℃で加熱して超伝導化を行った。この方法によりC60ワイヤーを作製して、超伝導臨界電流密度を測定することに世界で初めて成功し、長尺フラーレンワイヤによる軽い超伝導線材の作製のための基礎が築かれた。

研究成果

• [国際共同研究] Instituto Nacional de Metrologia(ブラジル)
  • 国名: ブラジル
  • 外国機関名: Instituto Nacional de Metrologia
• [国際共同研究] 青島科技大/中国計量科学研究院(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 青島科技大/中国計量科学研究院
• [国際共同研究] Centro Nacional de Metrologia(メキシコ)
  • 国名: メキシコ
  • 外国機関名: Centro Nacional de Metrologia
• [雑誌論文] Transmission electron microscopy analysis of vertically grown C60 fullerene microtube-AAO membrane joint interfaces (2016)
  • 著者名/発表者名: Kun'ichi Miyazawa, Shuichi Shimomura, Takatsugu Wakahara, Masaru Tachibana
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 65 ページ: 204 - 208
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2015.10.027
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Precise Raman measurements of C60 fullerene nanowhiskers synthesized using the liquid-liquid interfacial precipitation method (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshio Konno, Chika Hirata, Erlon Henrique Martins Ferreira, Lingling Ren, Guangzhe Piao, José Manuel Juárez García, Froy Martínez Suárez, Sergio Joaquín Jiménez Sandoval, Takatsugu Wakahara, Kun'ichi Miyazawa
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and Structural Analysis of C60-C70 Two-Component Fullerene Nanowhiskers (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshio Konno, Takatsugu Wakahara, Kun’ichi Miyazawa
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: 416 ページ: 41-46
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2014.12.016
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of fullerene nanowhiskers using the liquid-liquid interfacial precipitation method and their mechanical, electrical and superconducting properties (2015)
  • 著者名/発表者名: Kun’ichi Miyazawa
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mater. 巻: 16 ページ: 013502(10pp)
  • DOI: 10.1088/1468-6996/16/1/013502
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of Fullerene Nanowhiskers and Their Electrical and Superconducting Properties (2015)
  • 著者名/発表者名: Kun'chi Miyazawa
  • 雑誌名: Proceedings of the International Conference Nanomaterials : Applications and Properties 巻: 4 ページ: 02CBNM02(5pp)
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Raman Spectroscopic Measurement of a Vacuum-Deposited C60 Thin Film (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshio Konno, Lingling Ren, Erlon H. Martins Ferreira, Guangzhe Piao, José Manuel Juárez García, Froy Martínez Suárez, Sergio J. Jimenez-Sandoval, Takatsugu Wakahara, Kun'ichi Miyazawa
  • 雑誌名: Proceedings of the International Conference Nanomaterials : Applications and Properties 巻: 4 ページ: 01MAN02(5pp)
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 軽量超伝導線材のための微細フラーレンナノウィスカー粉末の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮澤薫一，竹屋浩幸
  • 雑誌名: 工業材料 巻: 63 ページ: 65-67
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] Synthesis of Nanowhiskers, Nanotubes and Nanosheets of Fullerenes by LLIP Method and Their Electronic, Catalytic, Biomedical and Superconductive Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Kun'ichi Miyazawa
  • 学会等名: BIT’s 2nd Annual World Congress of Smart Materials-2016
  • 発表場所: Grand Copthorne Waterfront Hotel, Singapore
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of fullerene nanowhiskers with controlled sizes and their physical properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Kun'ichi Miyazawa
  • 学会等名: MARINA – Managing Risks of Nanomaterials - Tools and Methods to Address Uncertainties in Risk Assessment of Nanomaterials
  • 発表場所: Morito Memorial Hall, Kagurazaka Campus, Tokyo University of Science
  • 年月日: 2016-01-25 – 2016-01-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Alkali-metal-doped C60 materials for application to superconducting wires (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Takeya, T. Konno, C. Hirata, T. Wakahara, K. Miyazawa, M. Tanaka, T. Yamaguchi, Y. Takano
  • 学会等名: 25th Annual Meeting of MRS-Japan 2015
  • 発表場所: 横浜波止場会館
  • 年月日: 2015-12-08 – 2015-12-10
• [学会発表] Fullerene/Porphyrin Hybrid Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Wakahara, A. Nakagawa, Y. Matsushita, O. Ito, K. Miyazawa, K. Tsukagoshi
  • 学会等名: 25th Annual Meeting of MRS-Japan 2015
  • 発表場所: 横浜波止場会館
  • 年月日: 2015-12-08 – 2015-12-10
• [学会発表] Reliable Raman spectroscopic measurement of a C60 thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Konno, T. Wakanhara, K. Miyazawa
  • 学会等名: 25th Annual Meeting of MRS-Japan 2015
  • 発表場所: 横浜波止場会館
  • 年月日: 2015-12-08 – 2015-12-10
• [学会発表] Electron Energy Loss Spectrometry Analyses of Fullerene Nanowhiskers (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazawa, Y. Nemoto, T. Konno, C. Hirata, T. Wakahara
  • 学会等名: 25th Annual Meeting of MRS-Japan 2015
  • 発表場所: 横浜波止場会館
  • 年月日: 2015-12-08 – 2015-12-10
• [学会発表] Fracture surface analyses of C60-C70 two-component needle-like crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Konno, T. Wakahara, K. Miyazawa
  • 学会等名: 25th Annual Meeting of MRS-Japan 2015
  • 発表場所: 横浜波止場会館
  • 年月日: 2015-12-08 – 2015-12-10
• [学会発表] Synthesis of Fullerene Nanotubes by LLIP Method (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Hirata, D. Mahdaoui, T. Wakahara, K. Miyazawa
  • 学会等名: 25th Annual Meeting of MRS-Japan 2015
  • 発表場所: 横浜波止場会館
  • 年月日: 2015-12-08 – 2015-12-10
• [学会発表] Synthesis, properties and application of fullerene nanowhiskers (2015)
  • 著者名/発表者名: Kun'ichi Miyazawa
  • 学会等名: World Congress and Expo on Materials Science & Polymer Engineering
  • 発表場所: Crowne Plaza Dubai , Dubai, UAE
  • 年月日: 2015-11-26 – 2015-11-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Superconducting Fibers of Fullerene-based Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki TAKEYA
  • 学会等名: World Congress and Expo on Materials Science & Polymer Engineering
  • 発表場所: Crowne Plaza Dubai , Dubai, UAE
  • 年月日: 2015-11-26 – 2015-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and Photo-polymerization of C60 fullerene nano-whiskers (2015)
  • 著者名/発表者名: Kun'ichi Miyazawa
  • 学会等名: 5th International Conference on Nanotek & Expo
  • 発表場所: Hilton San Antonio airport, San Antonio, USA
  • 年月日: 2015-11-16 – 2015-11-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recent Research Developments of Fullerene Nanowhiskers (2015)
  • 著者名/発表者名: Kun'ichi Miyazawa
  • 学会等名: 4th International Nanofibers Symposium, Nanofibers 2015
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology, Ookayama Campus, Japan
  • 年月日: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] C60 薄膜のラマン分光測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今野俊生，若原孝次，宮澤薫一
  • 学会等名: 日本物理学会2015 年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] Alkali-metal-doped fullerene for application to superconducting wires (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Takeya, Toshio Konno, Chika Hirata, Takatsugu Wakahara, Kunichi Miyazawa, Masashi Tanaka, Takahide Yamaguchi, Yoshihiko Takano
  • 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] Transmission electron microscopy analysis of the vertically grown C60 fullerene microtube - AAO membrane joint interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazawa, S. Shimomura, T. Wakahara, M. Tachibana
  • 学会等名: International Conference on Diamond ad Carbon Materials
  • 発表場所: Maritim Hotel Bad Homburg, Bad Homburg, Germany
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of fullerene nanotubes by liquid-liquid interfacial precipitation method (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Hirata, D. Mahdaoui, T. Konno, T. Wakahara, K. Miyazawa
  • 学会等名: 4th MOVE Symposium
  • 発表場所: University of the Philippines - Diliman
  • 年月日: 2015-07-29 – 2015-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] Growth control of fullerene nanowhiskers by liquid-liquid interfacial precipitation method (2015)
  • 著者名/発表者名: Kun'ichi Miyazawa
  • 学会等名: 4th MOVE Symposium
  • 発表場所: University of the Philippines - Diliman
  • 年月日: 2015-07-29 – 2015-07-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Superconducting fullerene nanowhiskers (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Takeya
  • 学会等名: 4th MOVE Symposium
  • 発表場所: University of the Philippines - Diliman
  • 年月日: 2015-07-29 – 2015-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] C60薄膜のラマンシフトと計測の不確かさ (2015)
  • 著者名/発表者名: 今野俊生, 若原孝次, 宮澤薫ー
  • 学会等名: ナノフアイバー学会第6回年次大会
  • 発表場所: 東京大学 弥生キヤンパス内弥生講堂
  • 年月日: 2015-07-06 – 2015-07-06
• [備考] SAMURAI
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/MIYAZAWA_Kunichi-j.html
• [産業財産権] フラーレン超伝導線材およびその製造方法 (2015)
  • 発明者名: 竹屋浩幸他
  • 権利者名: 竹屋浩幸他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2015-138090
  • 出願年月日: 2015-07-09