均質構造を持つカーボンナノチューブ薄膜・超薄膜の創製

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655360
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 中嶋 直敏 長崎大学, 大学院・生産科学研究科, 教授 (80136530)
• Keywords: カーボンナノチューブ / 薄膜 / 超薄膜 / 電解 / ミセル / 電気化学水晶振動子マイクロバランス / 走査型電子顕微鏡 / 表面構造

Research Abstract

単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は全ての溶媒に不溶であり、SWCNT薄膜、超薄膜の作成に関する手法は、極めて限定される。本萌芽研究では、SWCNT均一水溶液からの電極上への薄膜・超薄膜の形成法および形成プロセスの解明、並びに得られたSWCNT薄膜の特性、機能を明らかにすることを目的として研究を行った。得られた成果は以下の通りである。
SWCNT可溶化のために様々な電気化学活性能をもつミセル形成化合物を用いた。これらを用いて電極電位の制御により、電極上へSWCNTの薄膜あるいは超薄膜が形成されるプロセスを電気化学水晶振動子マイクロバランスを用いて詳細に解析した。薄膜形成は10時問以上も続き、電解時間によりSWCNTの膜厚制御が可能であることがわかった。表面構造は、用いたミセル形成化合物の種類、電極電位によりことなることがわかった。走査型電子顕微鏡で観測したところ、12時問の電解後では黒色のフィルムで覆われていた。この電極表面を拡大すると繊維状物が確認できたことから電解によりミセルから排出されたSWCNTが重なり合う、もしくは固まりとなって金電極表面に定着したものと指定出来た。太さは30nm前後であった。SWCNTの膜の厚さは約1μmであつた。SWCNT-エタノール分散溶液をキャスト、風乾した電極からはバンドル構造形成したSWCNTが観察され、電解後の走査型電子顕微鏡像とは大きく異なる。このことから可溶化に用いたミセル形成化合物がSWCNTをミセル内に折りたたみ構造で取り込み、これが電解後の構造に反映しているものと推定された。

Research Products

• [Publications] N.Nakashima: "Surface Modification and Solubilization of Single-walled Carbon Nanotubes in Water with π-Aromatic Compounds"Fullerenes. 13. 277-284 (2003)
• [Publications] H.Murakami: "Noncovalent porphyrin-functionalized single-walled carbon nanotubes in solution and the formation of porphyrin-nanotube nanocomposites"Chem.Phys.Lett.. 378. 481-485 (2003)