プラズマ応用の新機能性進化ナノチューブ創製

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単層カーボンナノチューブ(SWNTs)の中空領域にアルカリ金属原子、フラーレン(C_<60>)分子又はその接合構造を内包した新機能性進化ナノチューブの創製実験を行った。また、各種分析装置を用いて、形成された新機能性カーボンナノチューブの詳細な評価・分析を行った。●プラズマイオン照射によるSWNTsへの原子・分子内包及びその機構の解明プラズマイオン照射実験は現有設備であるアルカリ-フラーレンプラズマ発生装置中に設置されたSWNTs塗布基板に、正及び負の直流バイアス電圧を印加して選択的なイオン照射を行った。各種分析装置を用いて行った詳細な分析の結果、SWNTsへのアルカリ金属原子・C_<60>分子内包が明瞭に確証され、内包の最適条件を導出した。SWNTsへの内包メカニズムは、バイアス印加によって基板前面に生じる安定なシース電場によって加速されるイオンが、ナノチューブの構造変形(屈曲や端開口)を発生させ、切断された開口端から内包されると考えられる。●(Cs/C_<60>)内角SWNTsの形成とその評価・分析電子供与・授与体の接合構造を内包した超分子構造SWNTsを創製するため、Cs-C_<60>プラズマ中に挿入したSWNTs塗布基板に正バイアスと負バイアスを一定時間順番に印加することによって、C_<60>負イオン及びCs正イオンの選択的な照射実験を行った。高分解能透過型電子顕微鏡(HR-TEM)による高倍率直接観察と同時に、エネルギー分散型X線元素分析装置(EDS)による組成元素の"その場"同定を行い、セシウムとフラーレンの存在を明らかにすることができ、接合構造を内包した新機能性SWNTsの形成を初めて証明した。●プラズマイオン照射によっ形成多された新機能性SWNTsの電気特性の測定電界効果トランジスタ(FET)構造を用いて、洗浄処理を行ったSWNTsの電気的な特性に関して調べた結果、P-type半導体特性を持つことが明らかになった。また、プラズマイオン照射を行ったSWNTsは内包された原子・分子とナノチューブ間に電荷移動があるという結果が走査型トンネル顕微鏡(STM)や第一原理計算シミュレーションによって明らかになった。