2019 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of functionalized carbon nano-materials and development of innovative energy devices
Project/Area Number |
15H05760
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
丸山 茂夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90209700)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松尾 豊 名古屋大学, 未来社会創造機構, 教授 (00334243)
大宮司 啓文 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10302754)
千足 昇平 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50434022)
項 栄 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20740096)
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Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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Keywords | カーボンナノチューブ / ナノカーボン材料 / 太陽電池 / エネルギーデバイス |
Outline of Annual Research Achievements |
単層カーボンナノチューブ(単層CNT)の成長メカニズム解明に向けた同位体炭素ラベリング法による走査型ラマン観察を行い,単層CNT成長のおける再成長メカニズムを明らかした.単層CNTやグラフェンなどナノ炭素材料をテンプレートとしたヘテロナノ材料の合成研究を進め,原子レベルでの高い構造制御や高品質のヘテロナノ材料の合成に成功した.透過型電子顕微鏡により,単層CNTおよびその外層に成長した窒化ホウ素ナノチューブの原子構造の関係性や成長のメカニズム,さらにその電気伝導特性や光学物性を明らかにすることができた.尚,これらの研究成果は,R. Xiang, et al., Science 367 (2020) 537.(2020年1月出版)にて報告し,国内外で高い評価を得ている.また,逆に六方窒化ホウ素原子状物質上に,高品質のグラフェンを合成することも実現した.これによりナノ炭素材料だけでなく,様々なナノ材料をテンプレートとし,複合的なヘテロナノ構造材料の実現の可能性を示すことができた.これらナノヘテロ構造材料のマクロスケールでの物性分析も進め,ヘテロ構造化による耐熱性・熱伝導率の向上を実現した.また,有機薄膜太陽電池応用に広く用いられるフラーレン誘導体(PCBM)の合成研究も進めた.様々な官能基を用いることで,PCBMのバンドギャップやエネルギー準位,薄膜としての物性を制御し,高効率な有機薄膜太陽電池の作製に成功した.さらに,ペロブスカイト型太陽電池において,光吸収層であるペロブスカイト層に微量の単層CNTを添加することで,その太陽電池性能の向上を実現した.
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Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(57 results)
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[Journal Article] One-dimensional van der Waals heterostructures2020
Author(s)
R. Xiang, T. Inoue, Y. Zheng, A. Kumamoto, Y. Qian, Y. Sato, M. Liu, D. Tang, D. Gokhale, J. Guo, K. Hisama, S. Yotsumoto, T. Ogamoto, H. Arai, Y. Kobayashi, H. Zhang, B. Hou, A. Anissimov, M. Maruyama, Y. Miyata, S. Okada, S. Chiashi, Y. Li, J. Kong, E. I. Kauppinen, Y. Ikuhara, K. Suenaga, S. Maruyama
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Journal Title
Science
Volume: 367
Pages: 537-542
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Multifunctional Effect of p-Doping, Antireflection, and Encapsulation by Polymeric Acid for High Efficiency and Stable Carbon Nanotube-Based Silicon Solar Cells2020
Author(s)
Y. Qian, I. Jeon, Y.-L. Ho, C. Lee, S. Jeong, C. Delacou, S. Seo, A. Anisimov, E. I. Kaupinnen, Y. Matsuo, Y. Kang, H.-S. Lee, D. Kim, J.-J. Delaunay, S. Maruyama
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Journal Title
Advanced Energy Materials
Volume: 10
Pages: 1902389-1902389
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Metal-Level Thermally Conductive yet Soft Graphene Thermal Interface Materials2019
Author(s)
W Dai, T. Ma, Q. Yan, J. Gao, X. Tan, L. Lv, H. Hou, Q. Wei, J. Yu, J. Wu, Y. Yao, S. Du, R. Sun, N. Jiang, Y. Wang, J. Kong, C.-P. Wong, S. Maruyama, C.-T. Lin
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 13
Pages: 11561-11571
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Controlled Redox of Lithium-Ion Endohedral Fullerene for Efficient and Stable Metal Electrode-Free Perovskite Solar Cells2019
Author(s)
I. Jeon, A. Shawky, H.-S. Lin, S. Seo, H. Okada, J.-W. Lee, A. Pal, S. Tan, A. Anisimov, E. Kauppinen, Y. Yang, S. Manzhos, S. Maruyama, Y. Matsuo
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 141
Pages: 16553-16558
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Li@C60 endohedral fullerene as a supraatomic dopant for C60 electron-transporting layers promoting the efficiency of perovskite solar cells2019
Author(s)
H. Ueno, I. Jeon, H.-S. Lin, A. Thote, T. Nakagawa, H. Okada, S. Izawa, M. Hiramoto, H. Daiguji, S. Maruyama, Y. Matsuo
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Journal Title
Chemical Communications
Volume: 55
Pages: 11837-11839
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] High-Performance Solution-Processed Double-Walled Carbon Nanotube Transparent Electrode for Perovskite Solar Cells2019
Author(s)
I. Jeon, J. Yoon, U Kim, C. Lee, R. Xiang, A. Shawky, J. Xi, J. Byeon, H. Mo Lee, M. Choi, S. Maruyama, Y. Matsuo
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Journal Title
Advanced Energy Materials
Volume: 9
Pages: 1901204-1901204
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Atomic-scale structural identification and evolution of Co-W-C ternary SWCNT catalytic nanoparticles: High-resolution STEM imaging on SiO22019
Author(s)
H. An, A. Kumamoto, R. Xiang, T. Inoue, K. Otsuka, S. Chiashi, C. Bichara, A. Loiseau, Y. Li, Y. Ikuhara, S. Maruyama
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Journal Title
Science Advances
Volume: 5
Pages: eaat9459
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Semiconducting Carbon Nanotubes as Crystal Growth Templates and Grain Bridges in Perovskite Solar Cells2019
Author(s)
S. Seo, I. Jeon, R. Xiang, C. Lee, H. Zhang, T. Tanaka, J.-W. Lee, D. Suh, T. Ogamoto, R. Nishikubo, A. Saeki, S. Chiashi, J. Shiomi, H. Kataura, H. M. Lee, Y. Yang, Y. Matsuo, S. Maruyama
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Journal Title
Journal of Materials Chemistry A
Volume: 7
Pages: 12987-12992
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] In Situ Identification of Dewetting-Induced Large-Scale Deformation of Vertically Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes2019
Author(s)
Yuta Yoshimoto, Koichi Isomura, Sou Sugiyama, Hua An, Takuma Hori, Taiki Inoue, Shohei Chiashi, Shu Takagi, Shigeo Maruyama, Ikuya Kinefuchi
Organizer
DFD2019, 72nd Annual Meeting of the American Physical Society Division of Fluid Dynamics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Application of one-dimensional van der Waals heterostructures coaxially wrapped around single-walled carbon nanotubes2019
Author(s)
Shigeo Maruyama, Rong Xiang, Taiki Inoue, Yongjia Zheng, Ming Liu, Yuta Sato, Akihito Kumamoto, Yan Li, Shohei Chiashi, Esko Kauppinen, Kazu Suenaga, Yuichi Ikuhara
Organizer
20th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials (NT19)
Int'l Joint Research
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