2014 Fiscal Year Annual Research Report
単層カーボンナノチューブの構造制御合成とエネルギーデバイス応用
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22226006
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
丸山 茂夫 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90209700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塩見 淳一郎 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40451786)
千足 昇平 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50434022)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / CVD合成 / 構造制御 / 光・電気特性 / エネルギー応用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単層カーボンナノチューブの合成技術においては，タングステン‐コバルト合金触媒や銅‐コバルト合金触媒に着目し，さらに合成条件を慎重に吟味することで，非常に直径の細い単層カーボンナノチューブを合成することに成功した．合成条件としては，低圧力かつ低温（500度程度）にすることで，触媒金属が拡散・凝集して大きくなることを防いた．直径の細い単層カーボンナノチューブ合成技術は，取り得る構造が限られてくることから，カイラリティ制御合成に向けた重要な知見となる．
また，単層カーボンナノチューブにおける半導体・金属による電気伝導性による分離・精製技術においては，水晶基板上に水平配向成長させたカーボンナノチューブに対し，ポリマー等をコーティングした後，通電加熱する方法を用い，金属的なカーボンナノチューブのみを焼失させる技術の開発に成功した．ポリマーをコーティングしない場合は，数100 nm程度が燃えるだけだが，コーティングすることで数μmもの非常に長い範囲に渡って燃えることが明らかになった．この技術は，今後の高性能なトランジスタ作製に有効である．
また，分子動力学シミュレーションおよびフェムト秒パルスレーザを用いた時間領域サーモリフレクタンス法を用いて，分子スケールでのナノ材料の熱散逸機構，特にその非フーリエ的熱伝導に着目した検証を行った．
更に，カーボンナノチューブのエネルギーデバイス応用として，ペロブスカイト型太陽電池へカーボンナノチューブ応用を行った．ここでは正孔輸送層としてカーボンナノチューブを用い，太陽電池を作製し，およそ10%の効率を示す太陽電池を得ることに成功した．このことは，カーボンナノチューブが優れた正孔輸送特性（または電子のブロッキング特性）を有することを示唆しており，今後の単層カーボンナノチューブの応用への展開が期待できる．
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Controlled CVD Growth and Solar Cell Applications of Single-Walled Carbon Nanotubes2014
Author(s)
*S. Maruyama, K. Cui, T. Chiba, H. An, R. Xiang, S. Chiashi, Y. Matsuo, A. Nasibulin, E. Kauppinen
Organizer
2014 MRS Fall Meeting & Exhibit
Place of Presentation
Boston, Massachusetts, USA
Year and Date
2014-11-30 – 2014-12-05
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