共同研究・競争的資金等の研究課題

2017年4月 - 2020年3月

機能性の発現を目指したカーボンナノチューブ形状制御技術の開発および機能性の実証

日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)
  • 河野 日出夫

課題番号
17K04991
配分額
(総額)
4,680,000円
(直接経費)
3,600,000円
(間接経費)
1,080,000円

我々が創製してきた様々なカーボンナノチューブ新規特異構造(カーボンナノ四面体/リボン構造、四角断面多層カーボンナノチューブ、分岐・合流カーボンナノチューブ、直径変動多層カーボンナノチューブ)に関して、その高効率生成方法の開発を行ない、また、電子顕微鏡ベースの様々な手法を用いることにより、それらナノ構造の機能探索とその概念実証を行なうことが本研究課題の目的である。カーボンナノ四面体に関しては、従来の鉄に加えて、コバルト及びニッケルを触媒として用いた生成を行なった。その結果、コバルトを用いることにより生成の効率が従来より向上し、また鉄・ニッケルと比較してサイズが小さくなることを見出した。また、四面体への他物質充填に関しては予備的な結果が得られた。ナノチューブの片方が潰れたものは四面体の半分に対応する形状を持つが、そのチューブ・リボン接続部の潰れた側に選択的にマンガン・ニッケル合金が充填されたものを見出し、この結果から、四面体への充填にはマンガンが利用できるのではないかとの発想を得、マンガン・ニッケル系触媒を用いた生成を行なったところ、四面体そのものではないがその近傍への充填を確認した。四角断面多層カーボンナノチューブに関しては、加熱及び電子線照射下での構造安定性を透過電子顕微鏡でその場観察した。また分岐・合流型に関しては、電子線トモグラフィーにより、その三次元構造を明らかにした。さらに、物質を充填したY型及びサイド・バイ・サイド型のマイクロチューブを合成し、走査電子顕微鏡内でマイクロプローブを用いて電流・電圧を印加し、内包物質の移動の様子をその場観察した。加えて、新しいカーボンマイクロ構造の創成にも成功し、現在そのサイズをナノ化する努力を続けている。