プラズマ応用の新機能性進化ナノチューブ創製

使用等离子体应用创建新的功能先进的纳米管

• 批准号: 02J10681
• 负责人: 鄭 求桓
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J10681/
• 关键词: 新機能性進化ナノチューブ; アルカリ-フラーレンプラズマ; 選択的プラズマイオン照射法; ナノチューブの構造変形; 接合構造内包カーボンナノチューブ; カーボンナノチューブの電気特性; Cs内包単層カーボンナノチューブ

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。

単 layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ (SWNTs) の hollow areas に ア ル カ リ metal atoms, フ ラ ー レ ン (C_ < > 60) and molecular は そ の joint structure を insourcing し た new functional evolution ナ ノ チ ュ ー ブ の created be 験 を line っ た. Device を use い ま た, various analyses て, forming さ れ た new functional カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の な detailed review 価 line, analysis を っ た. Low プ ラ ズ マ イ オ ン irradiation に よ る SWNTs へ の package within atoms, molecules and び そ の institutions の interpret プ ラ ズ マ イ オ ン irradiation be 験 は existing equipment で あ る ア ル カ リ - フ ラ ー レ ン プ ラ ズ マ 発 raw device に set さ れ た SWNTs coating substrate に, positive and negative dc バ の び イ ア ス electric 圧 を Inca し て sentaku of な イ オ を ン exposure Youdaoplaceholder0. Line analysis of various devices を with い て っ た の な analysis in detail, the SWNTs へ の ア ル カ リ metal atoms, C_ < > 60 intramolecular package が clear に corroborate さ れ the optimal conditions, the packet の を export し た. SWNTs へ の insourcing メ カ ニ ズ ム は, バ イ ア ス Inca に よ っ て in front of the base board に raw じ る settle な シ ー ス electric field に よ っ て accelerate さ れ る イ オ ン が, ナ ノ チ ュ ー ブ の structure - shape (buckling や end opening) を 発 raw さ せ, cutting さ れ た open end か ら insourcing さ れ る と exam え ら れ る. Low (Cs/C_ < > 60) inside SWNTs の form と そ の review, 価 analysis, electronic, and supply with body の joint structure を insourcing し た supramolecular structure SWNTs を created す る た め, Cs - C_ < > 60 プ ラ ズ マ in に scions into し た SWNTs coating substrate に is バ イ ア ス と negative バ イ ア ス を time shun's に Inca す る こ と Youdaoplaceholder0, C_<60> negative <s:1> <s:1> <s:1> <e:1> and びCs positive <s:1> <e:1> <s:1> を 択 select the な irradiation experiment of 択 を line った. High decomposition can through electronic 顕 micro mirror (HR - TEM) に よ る high-magnification 観 directly examine と に, エ ネ ル ギ ー dispersible X-ray element analysis device (EDS) に よ る element の "そ の" い set を row, セ シ ウ ム と フ ラ ー レ ン の is を Ming ら か に す る こ と が で き, joint structure を insourcing し た new functional SWNTs の Form を initial めて proof た た. Low プ ラ ズ マ イ オ ン irradiation に よ っ formed much さ れ た new functional SWNTs の electric 気 の determined electricity industry working fruit ト ラ ン ジ ス タ を (FET) structure with い て line, 処 at を っ た SWNTs の な characteristics of electricity 気 に masato し て adjustable べ た results, P -type semiconductor properties を つ こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, プ ラ ズ マ イ オ ン line irradiation を っ た SWNTs は insourcing さ れ た atoms, molecules と ナ ノ チ ュ ー ブ に charge between mobile が あ る と い う results が walkthrough type ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM) や first principles calculation シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て Ming ら か に な っ た.

项目成果

R.Hatakeyama: "Creation of Novel Structured Carbon Nanotubes Using Different-Polarity Ion Plasmas"Plasma Sources Science and Technology. 13. 108-115 (2004)

R.Hatakeyama：“利用不同极性离子等离子体创建新型结构碳纳米管”等离子体源科学与技术。

G.-H.Jeong: "Cesium Intercalation Inside the Single-Walled Carbon Nanotubes by Plasma-Ion Irradiation"Proc. of International Conference on the Science and Application of Nanotubes -NT02. 74 (2002)

G.-H.Jeong：“通过等离子体离子辐照在单壁碳纳米管内插入铯”Proc。

R.Hatakeyama: "Encapsulation of Fullerenes and Alkali Metals Inside Carbon Nanotubes Using Plasma Technology"Proc. of Fullerene Symposium of the 201^<st> Meeting of the Electrochemical Society. (in press). (2003)

R.Hatakeyama：“利用等离子体技术将富勒烯和碱金属封装在碳纳米管内”Proc。

G.-H.Jeong: "Transport Properties of Cs Encapsulated Single-Walled Carbon Nanotubes Synthesized by Plasma Ion Irradiation Method"Proc.of The 21^<st> Symposium on Plasma Processing. 236-237 (2004)

G.-H.Jeong：“等离子体离子辐照法合成的铯封装单壁碳纳米管的传输特性”第21届等离子体加工研讨会论文集。

R.Hatakeyama: "Material Incorporation inside Single-Walled Carbon Nanotubes Using Plasma-Ion Irradiation Method"IEEE Transactions on Nanotechnology. (in press). (2004)

R.Hatakeyama：“使用等离子体离子辐照方法在单壁碳纳米管内加入材料”IEEE 纳米技术汇刊。