2002 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
02J10681
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
鄭 求桓 東北大学, 大学院・工学研究科・特別研究員(DS2)
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Keywords | 新機能性進化ナノチューブ / アルカリ-フラーレンプラズマ / 選択的プラズマイオン照射法 / ナノチューブの構造変形 / Cs内包単層カーボンナノチューブ |
Research Abstract |
単層カーボンナノチューブ(SWNTs)の中空領域に原子・分子を内包した新機能性進化ナノチューブ創製の最適条件を把握するため、SWNTs内部へのアルカリ金属原子又はフラーレン(C_<60>)分子を注入する実験を行った。実験は現有設備であるアルカリーフラーレンプラズマ発生装置中に設置されたSWNTs塗布基板に、正及び負の直流バイアス電圧を印加して選択的なイオン照射を行った。プラズマイオン照射を行なったナノチューブの詳細な評価・分析を、各種分析装置を用いて行った。それと並行して第一原理分子動力学計算を行なった結果、以下のことが判明した。 ●アルカリ金属イオン照射によるSWNTsの構造変形 SWNTsの構造変形度を定量化する目的で、ラマン分光分析を行った。その結果、基板バイアスが負に深くなるにつれて、すなわち照射イオンエネルギーの増加に伴い、屈曲や端開口のSWNTsの構造変形度が上昇する傾向が見られ、Li^+, Na^+, K^+, Cs^+の順に質量の大きい場合の方が効果的であることが明らかになった。 ●Cs内包SWNTsの形成とその評価・分析 ナノスケールで元素の空間分布測定が可能な走査型-透過型電子顕微鏡(STEM)を用いて、Csプラズマ中負バイアス印加後のSWNTsに対してSWNTs内部構造を詳細に調べた。その結果、SWNTsの外側にCsが吸着した場合と内部に内包された場合の違いが明瞭に確証された。 電界効果透過型電子顕微鏡(FE-TEM)による高倍率直接観察と同時に、エネルギー分散型X線元素分析装置(EDS)を用いて、組成元素の"その場"同定を行い、アルカリ金属内包SWNTs形成を初めて証明した。 SWNTs内へのジグザグ状物質内包が確認されたが、それ以外にも直線状や結晶状に配列した内包物も観察された。すなわち、SWNTs内部のCs配列の形成過程や形態には、SWNTsの切断面状態とCsの導入状態の微妙な違いが大きく影響するものと考えられる。 ●Cs内包SWNTsにおける電子状態の理論計算 第一原理分子動力学シミュレーションによる計算の結果、Cs原子はSWNTsの内壁近くで安定に存在するという結果が得られた。また、内包されたCsとナノチューブ間に電荷移動があるという結果もえられたが、実験結果との比較については更なる詳細な計算が必要である。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] G.-H.Jeong: "C_<60> Encapsulation Inside Single-Walled Carbon Nanotubes Using Alkali-Fullerene Plasma Method"Carbon. 40. 2247-2253 (2002)
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[Publications] G.-H.Jeong: "Encapsulation of Cesium Inside Single-Walled Carbon Nanotubes by Plasma-Ion Irradiation Method"Proc. of The Joint International Plasma Symposium of 6^<th> APCPST, 15^<th> SPSM, OS 2002 & 11^<th> KAPRA. 149 (2002)
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[Publications] G.-H.Jeong: "Cesium Intercalation Inside the Single-Walled Carbon Nanotubes by Plasma-Ion Irradiation"Proc. of International Conference on the Science and Application of Nanotubes -NT02. 74 (2002)
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[Publications] G.-H.Jeong: "Cesium Encapsulation Inside the Single-Walled Carbon Nanotubes by Plasma-Ion Irradiation"Proc. of The 23^<rd> Fullerene/Nanotube General Symposium. 25 (2002)
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[Publications] G.-H.Jeong: "Formation and Structural Observation of Cesium Encapsulated Single-Walled Carbon Nanotubes"Chemical Communications. 1. 152-153 (2003)
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[Publications] R.Hatakeyama: "Encapsulation of Fullerenes and Alkali Metals Inside Carbon Nanotubes Using Plasma Technology"Proc. of Fullerene Symposium of the 201^<st> Meeting of the Electrochemical Society. (in press). (2003)