液相合成法における強磁場を用いたナノカーボンの構造および電子的特性制御

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16510089
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 横道 治男 富山県立大学, 工学部, 助教授 (30212301)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岸本 直樹 物質・材料研究機構, ナノマテリアル研究所, ディレクター (40354360)
• Keywords: ナノカーボン / 電気化学的手法 / 磁場中合成 / ナノワイヤー

Research Abstract

電気化学的手法により12テスラ(T)までの強磁場中でナノカーボンの合成を行った。電気化学的手法による合成は、エタノールあるいはアセトニトリル溶媒を、1000Vの直流電圧下で電気分解することにより行った。金属触媒は、硝酸ニッケルをエタノールに溶かし、その溶液をエタノールあるいはアセトニトリル溶媒に混ぜた。硝酸ニッケルの量は、Ni触媒が全て基板の両面に均等に堆積したと仮定し、その厚みが5nmとなるように決定した。基板は、比抵抗0.5Ωcmの結晶シリコンを使用した。合成は、基板を陰極とし、陽極に炭素棒を使用して、電流密度0.8-5mA/cm^2の下で行った。このような手法により、ナノカーボンを常温で合成することが可能であることを、本研究代表者が始めて見出している。尚、合成用ガラス容器は、温度を一定に保つことができるように二重構造を持つものを使用し、無磁場中および12T中、いずれの場合もガラス容器は超伝導磁石の最大磁場の位置に配置して合成を行った。この際、基板表面が磁場の方向と平行あるいは垂直となるように配置した。合成時間は約10時間である。以上のようにして合成された試料を、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)およびSEMに付置されているエネルギー分散型分光装置により評価を行った。その結果、磁場中で合成を行うことにより、基板に堆積するカーボン量の減少が見られた。このことにより、ナノカーボンの合成量も減少した。しかし、磁場中で合成した場合、長さの長いカーボンナノワイヤーが合成されることがあることを見出した。この合成量の減少は、磁場がラジカルのスピンに影響を与えていることによるものと考えられる。現在、TEMによる評価を現在行いつつあり、長さの変化の起因についても考察中である。また、アセトニトリルを用いた場合の評価も行いつつある。