NMR in nanostructural materials

2011 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: New Materials Science Using Regulated Nano Spaces －Strategy in Ubiquitous Elements
• Project/Area Number: 19051012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: MANIWA Yutaka 首都大学東京, 大学院理工学研究科, 教授 (70173937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MATSUDA Kazuyuki 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 助教 (60347268) ; ISHII Hiroyoshi 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90128562)
• Project Period (FY): 2007 – 2011
• Keywords: NMR / クラスター固体 / エレクトライド / カーボンナノチューブ / アイスナノチューブ / 超伝導 / 誘電体 / 水

Research Abstract

Nanostructural materials, such as carbon nanotubes (CNTs), zeolite-templated carbons, and electride superconductors, were investigated by NMR, X-ray diffraction, photoemission spectroscopy, and molecular dynamics calculations to reveal their physical properties. It was discussed that a lot of novel properties which cannot be observed in the bulk can be obtained by nano-structural modification and complex.

Research Products

• [Journal Article] Confined water inside single-walled carbon nanotubes: Global phase diagram and effect of finite length (2011)
  • Author(s): H. Kyakuno, K. Matsuda, H. Yahiro, Y. Inami, T. Fukuoka, Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, H. Kataura, T. Saito, M. Yumura, and S. Iijima
  • Journal Title: J. Chem. Phys. Volume: 134 Pages: 244501-244514
  • DOI: Doi: 10.1063/1.3593064
• [Journal Article] Electrochromic Carbon Electrodes: Controllable Visible Color Changes in Metallic Single-Wall Carbon Nanotubes (2011)
  • Author(s): K. Yanagi, R. Moriya, Y. Yomogida, T. Takenobu, Y. Naito, T. Ishida, H. Kataura, K. Matsuda, Y. Maniwa
  • Journal Title: Adv. Mater. Volume: 23 Pages: 2811-2814
  • DOI: Doi:10.1002/adma.201100549
• [Journal Article] One-Dimensional Oxygen and Helical Oxygen Nanotubes inside Carbon Nanotubes (2010)
  • Author(s): K. Hanami, T. Umesaki, K. Matsuda, Y. Okabe, Y. Maniwa, Y. Miyata, H. Kataura
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 79 Pages: 023601-1-023601-4
• [Journal Article] Global Phase Diagram of Water Confined on the Nanometer Scale (2010)
  • Author(s): H. Kyakuno, K. Matsuda, H. Yahiro, T. Fukuoka, Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, H. Kataura, T. Saito, M. Yumura, and S. Iijima
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 79 Pages: 083802-1-083802-4
• [Journal Article] Superconductivity in alkali-metal-doped picene (2010)
  • Author(s): R. Mitsuhashi, Y. Suzuki, Y. Yamanari, H. Mitamura, T. Kambe, N. Ikeda, H. Okamoto, A. Fujiwara, M. Yamaji, N. Kawasaki, Y. Maniwa, & Y. Kubozono
  • Journal Title: Nature Volume: 464 Pages: 76-79
• [Journal Article] Electronic state and cage distortion in the room-temperature stable electride [Ca_<24>Al_<28>O_<64>]^<4+>(O^<2->)_<2-x>(e^-)_<2x> as probed by ^<27>Al NMR (2009)
  • Author(s): K. Matsuda, Y. Konaka, Y. Maniwa, S. Matsuishi, and H. Hosono
  • Journal Title: Phys. Rev. Volume: B80 Pages: 245103-5
• [Journal Article] Dielectric Properties of Water inside Single-Walled Carbon Nanotubes (2009)
  • Author(s): F. Mikami, K. Matsuda, H. Kataura, Y. Maniwa
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 3 Pages: 1279-1287
  • DOI: DOI:10.1021/nn900221
• [Journal Article] Photoemission study of electronic structures of fullerene and metallofullerene peapods (2008)
  • Author(s): Y. Nakayama, S. Fujiki, Y. Hirado, H. Shiozawa, H. Ishii, T. Miyahara, Y. Maniwa, T. Kodama, Y. Achiba, H. Kataura, Y. Kubozono, M. Nakatake, and T. Saitoh
  • Journal Title: Phys. Stat. Sol. Volume: (b), 245 Pages: 2025-2028
• [Journal Article] Highly rotational C60 dynamics inside single-walled carbon nanotubes: NMR observations (2008)
  • Author(s): K. Matsuda, Y. Maniwa, H. Kataura
  • Journal Title: Phys. Rev. Volume: B 77 Pages: 075421
• [Journal Article] Highly stabilized conductivity of metallic single wall carbon nanotube thin films (2008)
  • Author(s): Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, H. Kataura
  • Journal Title: J. Phys. Chem. Volume: C112 Pages: 3591-3596
• [Journal Article] Diameter analysis of rebundled single-wall carbon nanotubes using X-ray diffraction: verification of chirality assignment based on optical spectra (2008)
  • Author(s): Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, T. Tanaka, H. Kataura
  • Journal Title: J. Phys. Chem. Volume: C 112 Pages: 15997-16001
• [Journal Article] Optical evaluation of the metal-to-semiconductor ratio of single-wall carbon nanotubes (2008)
  • Author(s): Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa, and H. Kataura
  • Journal Title: J. Phys. Chem. Volume: C 112 Pages: 13187-13191
• [Journal Article] Bond-curvature effect on burning of single-wall carbon nanotubes (2007)
  • Author(s): Y. Miyata, T. Kawai, Y. Miyamoto, K. Yanagi, Y. Maniwa, and H. Kataura
  • Journal Title: Phys. Stat. Sol. Volume: (b), 244 Pages: 4035-4039
• [Journal Article] Photosensitive Function of Encapsulated Dye in Carbon Nanotubes (2007)
  • Author(s): K. Yanagi, K. Iakoubovskii, H. Matsui, H. Matsuzaki, H. Okamoto, Y. Miyata, Y. Maniwa, S. Kazaoui, N. Minami,and H. Kataura
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 129 Pages: 4992-4997
• [Journal Article] Water- filled single-wall carbon nanotubes as molecular nanovalves (2007)
  • Author(s): Y. Maniwa, K. Matsuda, H. Kyakuno, S. Ogasawara, T. Hibi, H. Kadowaki, S. Suzuki, Y. Achiba, H. Kataura
  • Journal Title: Nature Materials Volume: 6 Pages: 135-141
• [Presentation] ゼオライト鋳型炭素(ZTC)に吸着した水の構造と相挙動 (2012)
  • Author(s): 客野遥, 松田和之, 中井祐介, 福岡智子, 真庭豊, 西原洋知, 京谷隆
  • Organizer: 第42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
  • Place of Presentation: 東京大学, 2012年3月6日-8日
  • Year and Date: 2012-03-08
• [Presentation] ^<13>C NMRとx線回折によるC_<60>ピーポッド-2層カーボンナノチューブ変換過程の研究 (2012)
  • Author(s): 鷺谷智, 松田和之, 福岡智子, 中井佑介, 柳和宏, 真庭豊, 片浦弘道
  • Organizer: 第42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
  • Place of Presentation: 東京大学, 2012年3月6日-8日
  • Year and Date: 2012-03-06
• [Presentation] High-field magnetism of 1D-arrayed oxygen molecules confined within a single-walled carbon nanotube (2011)
  • Author(s): M. Hagiwara, M. Ikeda, K. Yanagi, K. Matsuda, Y. Maniwa
  • Organizer: International Conference of New Science Created by Materials with Nano Spaces: From Fundamentals to Applications
  • Place of Presentation: Sendai, Japan
  • Year and Date: 2011123-26
• [Presentation] High-field magnetization of oxygen molecules confined within a singl-walled carbon nanotube (2011)
  • Author(s): M. Hagiwara, M. Ikeda, K. Yanagi, K.Matsuda, Y. Maniwa
  • Organizer: 16^<th> international symposium on intercalation compounds (ISIC16)
  • Place of Presentation: Sec-Ustupky, Czech Republic
  • Year and Date: 20110522-27
• [Presentation] Water Adsorption in Zeolite Templated Carbon (2011)
  • Author(s): H. KYAKUNO, K. MATSUDA, T. FUKUOKA, Y. MANIWA, H. NISHIHARA, and T. KYOTANI
  • Organizer: International Conference of New Science Created by Materials with Nano Spaces: From Fundamentals to Applications
  • Place of Presentation: Sendai, Japan (November 23 - 26, 2011)
  • Year and Date: 2011-11-25
• [Presentation] カーボンナノチューブ(CNT)内包水の誘電特性 (2009)
  • Author(s): 三上史記, 松田和之, 真庭豊
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京, (27pRF-4)
  • Year and Date: 20090327-30
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブに内包された酸素の第一原理電子状態計算 (2009)
  • Author(s): 原田啓太郎, 花見圭一, 松田和之, 真庭豊, 手島正吾, 中村壽
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京, (29pYH-1)
  • Year and Date: 20090327-30
• [Presentation] 無機エレクトライド12CaO・7Al_2O_3の^<27>Al NMR (2009)
  • Author(s): 小中雄介, 松田和之, 真庭豊, 松石聡, 細野秀雄
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京, (27pPSB-44)
  • Year and Date: 20090327-30
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブ内における水クラスタの誘電特性 (2009)
  • Author(s): 三上史記, 松田和之, 真庭豊
  • Organizer: 第36回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋, (1P-26)
  • Year and Date: 20090302-04
• [Presentation] 第一原理計算による酸素内包単層カーボンナノチューブの電子状態予測 (2009)
  • Author(s): 原田啓太郎, 松田和之, 真庭豊, 手島正吾, 中村壽
  • Organizer: 第36回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋, (1P-25)
  • Year and Date: 20090302-04
• [Presentation] Li, Mg, Vドープβ菱面体晶ボロンの核磁気共鳴 (2009)
  • Author(s): 神谷謙光, 松田和之, 真庭豊, 兵藤宏, 金泓基, 木村薫
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本(熊本大学黒髪キャンパス), (26pYD-8)
  • Year and Date: 2009-09-26
• [Presentation] セメント超伝導体12CaO・7Al_2O_3の^<27>Al NMR (2008)
  • Author(s): 小中雄介, 松田和之, 真庭豊, 松石聡, 細野秀雄
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 盛岡, (22pWF-2)
  • Year and Date: 20080920-23
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブ内部の水の相転移 (2008)
  • Author(s): 客野遥, 三上史記, 今泉利美, 松田和之, 斎藤毅, 大島哲, 湯村守雄, 飯島澄男, 宮田耕充, 片浦弘道, 真庭豊
  • Organizer: 第35回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京, (3P-45)
  • Year and Date: 20080827-29
• [Presentation] C60 ピーポッドの13C NMR (2008)
  • Author(s): 松田和之, 片浦弘道, 真庭豊
  • Organizer: 第35回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京, (3P-44)
  • Year and Date: 20080827-29
• [Presentation] 光学測定による金属および半導体単層カーボンナノチューブの比率評価 (2008)
  • Author(s): 宮田耕充, 柳和宏, 真庭豊, 片浦弘道
  • Organizer: 第35回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京, (3P-38)
  • Year and Date: 20080827-29
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブへの水分子吸着；吸着等温線 (2008)
  • Author(s): 客野遥, 宮田耕充, 松田和之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道, 斎藤毅, 大嶋哲, 湯村守雄, 飯島澄男
  • Organizer: 日本物理学会63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
  • Year and Date: 20080322-26
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブに吸着したメタン分子のNMR (2008)
  • Author(s): 廣津智之, 三上史記, 松田和之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道
  • Organizer: 日本物理学会63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
  • Year and Date: 20080322-26
• [Presentation] 金属内包フラーレンを内包した単層カーボンナノチューブの光電子分光 (2008)
  • Author(s): 中山裕二, 藤木伸一郎, 塩沢秀次, 石井廣義, 宮原恒晃, 真庭豊, 兒玉健, 鈴木信三, 阿知波洋次, 片浦弘道, 仲武昌史, 齋藤智彦
  • Organizer: 日本物理学会63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
  • Year and Date: 20080322-26
• [Presentation] 密度勾配超遠心法による二層カーボンナノチューブの分離 (2008)
  • Author(s): 伊奈真吾, 柳和宏, 宮田耕充, 真庭豊, 片浦弘道
  • Organizer: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 名城大学
  • Year and Date: 20080303-05
• [Presentation] 直径2nm-SWCNTへの水分子吸着 (2007)
  • Author(s): 客野遥, 宮田耕充, 鳫子貴之, 梅崎智之, 廣津智之, 松田和之, 門脇広明, 片浦弘道, 斎藤毅, 大嶋哲, 湯村守雄, 飯島澄男, 真庭豊
  • Organizer: 日本物理学会第62 回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 20070921-24
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブに吸着したメタン分子のNMR (2007)
  • Author(s): 廣津智之, 松田和之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道
  • Organizer: 日本物理学会第62 回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 20070921-24
• [Presentation] カーボンナノチューブにおける内包分子交換転移 (2007)
  • Author(s): 真庭豊
  • Organizer: 日本物理学会第62 回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学, (招待講演)
  • Year and Date: 20070921-24
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブへ吸着した酸素分子の研究 (2007)
  • Author(s): 梅崎智之, 廣津智之, 客野遥, 宮田耕充, 松田和之, 片浦弘道, 門脇広明, 真庭豊
  • Organizer: 日本物理学会第62 回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 20070921-24
• [Presentation] 水吸蔵単層カーボンナノチューブのガス吸着 (2007)
  • Author(s): 客野遥, 小笠原俊介, 日比寿栄, 宮田耕充, 松田和之, 門脇広明, 鈴木信三, 阿知波洋次, 片浦弘道, 斎藤毅, 大嶋哲, 湯村守雄, 飯島澄男, 真庭豊
  • Organizer: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 20070711-13
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブに吸着したメタンのNMR (2007)
  • Author(s): 廣津智之, 松田和之, 鳫子貴之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道
  • Organizer: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 20070711-13
• [Presentation] 単層カーボン単層カーボンナノチューブに吸着したメタンのNMR (2007)
  • Author(s): 廣津智之, 谷津祥明, 松田和之, 門脇広明, 真庭豊, 片浦弘道
  • Organizer: 日本物理学会春季大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大
  • Year and Date: 20070318-21
• [Presentation] カーボンナノチューブに吸着された水分子の状態 (2007)
  • Author(s): 久保寺利光, 門脇広明, M.A. AdamsA, 柴田薫, 佐藤卓, 松田雅昌, 真庭豊, 松田和之, 片浦弘道
  • Organizer: 日本物理学会春季大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大
  • Year and Date: 20070318-21
• [Presentation] フラーレンピーポッドの光電子分光 (2007)
  • Author(s): 中山裕二, 藤木伸一郎, 塩澤秀次, 石井廣義, 高山泰弘, 宮原恒あき, 真庭豊, 兒玉健, 鈴木信三, 阿知波洋次, 片浦弘道, 仲武昌史, 齋藤智彦
  • Organizer: 日本物理学会春季大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大
  • Year and Date: 20070318-21
• [Book] カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック, フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会編, 「10.2 水内包SWCNT」pp196-199、および「10.3 酸素など気体分子内包SWCNT」pp199-201 (2011)
  • Author(s): 松田和之, 真庭豊
  • Publisher: コロナ社
• [Book] Synthesis and Applications of Water Nanotubes, T. Kijima (Ed.): INORGANIC AND METALLIC NANOTUBULAR MATERIALS, Topics in Applied Physics 117,(DOI 10.1007/978-3-642-03622-4_18) (2010)
  • Author(s): Y. Maniwa, and H. Kataura
  • Total Pages: 247-259
  • Publisher: Springer-Verlag Berlin Heidelberg
• [Book] 有機・無機・金属ナノチューブ(清水敏美/木島剛編), 第11章 水のナノチューブの合成と応用 (2007)
  • Author(s): 真庭豊, 片浦弘道
  • Total Pages: 265-271
  • Publisher: フロンティア出版
• [Book] 有機貯蔵材料とナノ技術(市川勝監修), 3.2ナノ細孔炭素材料の分子選択的吸着特性 (2007)
  • Author(s): 真庭豊
  • Total Pages: 100-112
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 電子ジャーナル, インクジェット技術大全「CNTインクジェット技術によるnm 配線の可能性」 p102 (2007)
  • Author(s): 真庭豊, 片浦弘道
• [Patent(Industrial Property Rights)] ガス透過性の制御方法、及びガス透過性の制御装置 (2011)
  • Inventor(s): 真庭豊, 松田和之, 鳫子貴之, 坪根徳明, 片浦弘道
  • Industrial Property Rights Holder: 公立大学法人首都大学東京, 独立行政法人産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 特許第4863444
  • Acquisition Date: 2011-11-18
• [Patent(Industrial Property Rights)] アイスナノチューブの作製方法、アイスナノチューブ及びアイスナノチューブの使用方法 (2010)
  • Inventor(s): 真庭豊, 片浦弘道
  • Industrial Property Rights Holder: JST-産総研
  • Industrial Property Number: 特許第4604169
  • Acquisition Date: 2010-10-15
• [Patent(Industrial Property Rights)] ガスハイドレード生成用煤、煤の製造方法、ガスハイドレード生成用煤の使用方法、煤の使用方法、ガスセンサ、圧力センサ、及び分子ふるい (2010)
  • Inventor(s): 真庭豊, 片浦弘道, 松田和之, 小笠原俊介, 鈴木信三
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 特許第4518966
  • Acquisition Date: 2010-05-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 強誘電体及び記憶装置 (2008)
  • Inventor(s): 真庭豊, 松田和之, 三上史記
  • Industrial Property Rights Holder: 公立大学法人首都大学東京
  • Industrial Property Number: 特願 2008-311807
  • Filing Date: 2008-12-08