Fabrication of ferromagnetic CNT (carbon nanotube)-IL (ionic liquid) composites using anomalous Coulombic fields of carbon nanopores

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H04953
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Composite materials/Surface and interface engineering
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: Futamura Ryusuke 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (90647223)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 複合材料 / 磁性材料 / イオン液体 / X線散乱測定 / 磁化率測定 / カーボンナノチューブ / 1次元構造 / 分子シミュレーション

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aim to create hybrid materials of magnetic ionic liquids in carbon nanotubes, which show high magnetic response due to the unique 1 dimensional ordering of magnetic ions. For this purpose, we attempted following three studies; 1) The elucidation for the anomalous ionic liquid structure confined in carbon nanospaces. 2) The 1D order structure formation of ionic liquids in carbon nanotubes and understanding of the ordered structure. 3) Synthesis for the hybrid materials of magnetic ionic liquid in carbon nanotubes. In particular for 3), we succeeded to obtain the hybrid materials with crystal-like ordered structures, implying the possibility for the developments of the bland-new memory devises with ultra-high capacity.

Free Research Field

ナノ空間科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、カーボンナノチューブを含むナノカーボン細孔中でのイオン液体構造の特異性を明らかにした。具体的には、導電性を有するナノカーボン細孔中でイオン液体は、同種イオンが近接した超イオン状態を形成することを解明した。これはナノ空間を利用することで、お互いにクーロン斥力が働く磁性イオンを密に配列させ、結果として強磁性を示すナノカーボン複合材料を合成可能であることを強く支持する。さらに本研究では磁性イオン液体とカーボンナノチューブの複合材料が秩序構造を形成することを明らかにし、既存の磁気記憶デバイスを凌ぐ新規超高容量記憶デバイスの開発に向け大きく前進した。