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2011 年度 実績報告書

極低温強制対流場を用いたナノ構造物作製の試み

公募研究

研究領域プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成
研究課題/領域番号 22110519
研究機関佐世保工業高等専門学校

研究代表者

川崎 仁晴  佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (10253494)

キーワードカーボンナノチューブ / 超流動液体ヘリウム / 液中放電 / 強磁界
研究概要

ナノ構造物は、サイズ効果により極めて特異的な性質を持っため、研究開発や応用が進んでいるが、その形成機構は不明な点が多く、制御方法に関しても十分には進んでいない。特徴的なナノ構造物の作製法として、低温液体中のアーク放電(液中放電)によってCNTが生成可能であることが注目されている。これは、CNTの形成や特性の決定に、反応場の温度が強く関与しているとする実験結果や分子動力学法を用いた数値シミュレーション結果を利用したもので大きな冷却効果が見込め、特異的な性質のナノ構造物を大量に作製できる可能性を持つ。本研究では、超流動状態液体ヘリウム中で放電によってCNTを作製することを試みる。このとき、高速度カメラや発光分光器を利用して成長機構の観測を行うことによりCNTの成長機構を解明するとともに制御性良くCNTを作成する方法を開発する。
これまでの研究結果から、超流動液体ヘリウム中で、放電によって、作製される量は少ないものの多層CNTの作製に成功した。超流動液体ヘリウム中の開閉放電や、パルス高電圧放電の放電特性を詳細に調べた。また、同時に、プラズマの発光スペクトルを計測し、プラズマ中のラジカル発生状況との相関を調べた。このときの高速度カメラによる測定結果から、低電圧の開閉放電やインパルス放電時には、プラズマの発生と同時に、衝撃波と気泡が発生することが分かった。超流動液体ヘリウム中では、気泡の拡大と収縮が数10msの周期で繰り返されることが分かった。CNT作製時の制御性を向上させるために、4Tの強磁界中で作製実験を行ったところ、これまでよりもCNTの作製効率が向上することが分かった。一方、期待していた成長初期のCNTや成長速度の制御、これまでとは大きく異なる構造や特性を持つカーボンナノ構造物の作製はできなかった。

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

CNTの実験に関しては、計画通り進んでおり、放電時の物理現象(バブルの発生や放電特性、温度の伝達)に関しては、当初の予想以上の速度で進んでいる。特に、超流動状態で強磁界中の実験を行った点は新規な実験であると思われる。しかしながら、当初に掲げた「新しい構造や特性を持つCNTの発見」には至っておらず、成長の制御や抑制も十分に行えていない。その点を加味し(2)おおむね順調に進展している、とさせていただいた。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (29件)

  • [雑誌論文] Preparation of carbon nanotube on metal nanodots substrate for gas sensor2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroharu Kawasaki, Takeru Kanazawa, Shin-ichi Aoqui, Tamiko Ohshima, Yoshihito Yagyu, Yoshiaki Suda
    • 雑誌名

      Trasactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: Vol.36[3] ページ: 455-458

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical study of the low discharge power magnetron sputtering plasma using pure tungsten target2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroharu Kawasaki, Toshinobu Shigematsu, Kiminobu Imasaka, Tamiko Ohshima, Yoshihito Yagyu, Yoshiaki Suda
    • 雑誌名

      Trasactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: Vol.36[3] ページ: 479-482

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface coating on the cylinder rod using sputtering deposition method with modulated magnetic field2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroharu Kawasaki, Tamiko Ohshima, Yoshihito Yagyu, Yoshiaki Suda
    • 雑誌名

      Trasactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: Vol.36[2] ページ: 495-498

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Oxygen Gas Pressure on Electrical, Optical, and Structural Properties of Al-Doped ZnO Thin Films Fabricated by Pulsed Laser Deposition for Use as Transparent Electrodes in All-Solid-State Electrochromic Devices2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroharu Kawasaki, Tamiko Ohshima, Yoshihito Yagyu, Yoshiaki Suda
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: Vol.50 ページ: 08JD09

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.08JD09

    • 査読あり
  • [学会発表] スクミリンゴガイの走電性および超音波暴露による殺傷特性2012

    • 著者名/発表者名
      柳生義人
    • 学会等名
      第56回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      近畿大学農学部奈良キャンパス(奈良県)
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] 高速度カメラによるグライディングアークの放電観測2012

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      2012年電気学会全国大会
    • 発表場所
      広島工業大学(広島県)
    • 年月日
      2012-03-23
  • [学会発表] プラズマ照射による農作物の殺菌消毒2012

    • 著者名/発表者名
      柳生義人
    • 学会等名
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-18
  • [学会発表] 異文化交流力涵養のための国際的技術者育成コース(6)2012

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] PLD法により作製したAZO薄膜の特性改善2012

    • 著者名/発表者名
      大島多美子
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] 粉体スパッタリング法を用いたTiOx薄膜の作製2012

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] Preparation of Functional Thin Films using Powder Target by Sputtering Deposition Method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroharu Kawasaki
    • 学会等名
      ISPlasma 2012
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • 年月日
      2012-03-07
  • [学会発表] プラズマプロセスを用いた薄膜の作製とその制御法に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      第14回ナノフォトニクス情報テクノロジーリサーチセンター研究会第82回磁性研ゼミナール
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県)
    • 年月日
      2012-03-05
  • [学会発表] 極低温強制対流場を用いたナノ構造物作製の試み2012

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      新学術領域「プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成」平成23年度第3回会議
    • 発表場所
      九州大学(福岡県)
    • 年月日
      2012-01-09
  • [学会発表] Effect of LF Plasma Jet Irradiation to Oral Bacteria, S.mutans and S.salivarius2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Yagyu
    • 学会等名
      日本MRS学会
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(神奈川県)
    • 年月日
      2011-12-21
  • [学会発表] Preparation of the Ti thin film by the plasma process using powder material target2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroharu Kawasaki
    • 学会等名
      日本MRS学会
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(神奈川県)
    • 年月日
      2011-12-20
  • [学会発表] Pulsed laser deposition of Alq3 thin films using target cooling by liquid nitrogen2011

    • 著者名/発表者名
      T.Ohshima
    • 学会等名
      日本MRS学会
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(神奈川県)
    • 年月日
      2011-12-20
  • [学会発表] 粉体スパッタリング法を用いた機能性薄膜の膜表面形状2011

    • 著者名/発表者名
      荒舩健人
    • 学会等名
      プラズマ核融合学会九州・沖縄・山口支部大会
    • 発表場所
      大分大学(大分県)
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] 異文化交流力涵養のための国際的技術者育成コース(5)2011

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      応用物理学会九州支部大会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-11-27
  • [学会発表] スパッタリング法による全固体ECD用Ta2O5薄膜の作製2011

    • 著者名/発表者名
      村上雄紀
    • 学会等名
      応用物理学会九州支部大会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-11-26
  • [学会発表] ハイスピードカメラを使用したグライディングアーク放電の分析2011

    • 著者名/発表者名
      田島由衣
    • 学会等名
      応用物理学会九州支部大会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-11-26
  • [学会発表] 単相グライディングアーク放電と三相グライディングァーク放電に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      村本郁矢
    • 学会等名
      応用物理学会九州支部大会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-11-26
  • [学会発表] 粉体ターゲットを用いた機能性薄膜の作製2011

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      Plasma Conference2011
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(石川県)
    • 年月日
      2011-11-24
  • [学会発表] 酵母および大腸菌への大気圧プラズマ照射の影響2011

    • 著者名/発表者名
      柳生義人
    • 学会等名
      Plasma Conference2011
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(石川県)
    • 年月日
      2011-11-23
  • [学会発表] Fabrication of platinum nanodots using organ-metal solution2011

    • 著者名/発表者名
      T.Ohshima
    • 学会等名
      DPS2011
    • 発表場所
      京都ガーデンパレス(京都府)
    • 年月日
      2011-11-11
  • [学会発表] OPTICAL STUDY ON THE MECHANISMS FOR TWO AND THREE PHASE GLIDING ARC DISCHARGE2011

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi AOQUI
    • 学会等名
      ELMECO-7
    • 発表場所
      ワルシャワ工科大(ポーランド)
    • 年月日
      2011-09-30
  • [学会発表] 強制対流極低温液体ヘリウム中放電によるナノ構造物の試作2011

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      新学術領域「プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成」平成23年度第2回会議
    • 発表場所
      京都大学東京オフィース(東京都)
    • 年月日
      2011-09-16
  • [学会発表] 国際的技術者育成のための少人数英語教育の試み2011

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      教育フロンティア研究会
    • 発表場所
      千葉工業大学(千葉県)
    • 年月日
      2011-09-14
  • [学会発表] 粉体をターゲットに用いたスパッタ法によるTiO2薄膜の作製2011

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      平成23年度第72回応用物理学学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] 異文化交流力涵養のための国際的技術者育成コース(4)2011

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      平成23年度第72回応用物理学学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-30
  • [学会発表] 異少人数教育課程「環境・エネルギー技術者コース」の事業と成果2011

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      全国工業高等専門学校フォーラム講演会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-08-25
  • [学会発表] 選択的な滅菌を可能とするプラズマ滅菌装置の開発2011

    • 著者名/発表者名
      柳生義人
    • 学会等名
      第9回全国高専テクノフォーラム
    • 発表場所
      学術総合センター(東京都)
    • 年月日
      2011-08-04
  • [学会発表] 有機金属溶液を用いた金属ナノ構造体の焼成温度依存性2011

    • 著者名/発表者名
      大島多美子
    • 学会等名
      九州表面・真空研究会2011(兼)第16回九州薄膜表面研究会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県)
    • 年月日
      2011-06-11
  • [学会発表] 極低温強制対流場を用いたナノ構造物作製の試み2011

    • 著者名/発表者名
      川崎仁晴
    • 学会等名
      新学術領域「プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成」第1回全体会議
    • 発表場所
      ホテルグランディア太宰府(福岡県)
    • 年月日
      2011-05-28

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公開日: 2013-06-26  

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