化学修飾したカーボンナノチューブの物性に関する研究

グラフェンシートを丸めた円筒形の構造をもつシングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)は、電子デバイスなどへの応用展開を目指して盛んに研究が行われている。本研究では、金属基盤とSWCNTの接触状態を理解することを目的に極低温走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて金属表面に展開したSWCNTの構造と電子状態を調べた。SWCNTの金属表面への展開方法として、液適法とドライコンタクト法(DCT)の二つの方法で試料を作製し比較した。広く用いられている液適法でAu(111)上に展開した場合、SWCNTが重なったり、不純物と混在したり等、精密測定に適さない試料しか得られなかった。様々な金属清浄表面にたいしDCT法による展開を行った。DCT法は超高真空中にて行うため、基板の清浄度を保ったままで展開できること、また、展開されたSWCNTは、表面の対称性の高い方向に沿って配向していることなど、STMによる精密計測に適した試料を作製できることがわかった。Au(111)、Cu(111)、Cu(100)、Ag(100)表面にDCT法で展開されたSWCNTについて走査トンネル分光(STS)により局所電子状態を調べた。金属の仕事関数の違いを反映した電荷移動が観測され、金属との接触界面に電界が生じていることが初めて明らかになった。また、SWCNTの化学修飾を目指して、Au(111)やCu(111)面におけるSWCNTとベンゾイックアシッドやアニリンなどの分子との共吸着構造を調べた。分子は、主に金属基板上に優先的に吸着し、SWCNTの表面には吸着しなかった。SWCNT表面は化学的に不活性であることがわかった。しかしながら、金属表面に吸着した分子は、SWCNTに沿って並んでいることから、これらの小分子とSWCNTの間には相互作用があることがわかった。

グラフェンシートを丸めた円筒形の構造をもつシングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)は、電子デバイスなどへの応用展開を目指して盛んに研究が行われている。本研究では、金属基盤とSWCNTの接触状態を理解することを目的に極低温走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて金属表面に展開したSWCNTの構造と電子状態を調べた。SWCNTの金属表面への展開方法として、液適法とドライコンタクト法(DCT)の二つの方法で試料を作製し比較した。広く用いられている液適法でAu(111)上に展開した場合、SWCNTが重なったり、不純物と混在したり等、精密測定に適さない試料しか得られなかった。様々な金属清浄表面にたいしDCT法による展開を行った。DCT法は超高真空中にて行うため、基板の清浄度を保ったままで展開できること、また、展開されたSWCNTは、表面の対称性の高い方向に沿って配向していることなど、STMによる精密計測に適した試料を作製できることがわかった。Au(111)、Cu(111)、Cu(100)、Ag(100)表面にDCT法で展開されたSWCNTについて走査トンネル分光(STS)により局所電子状態を調べた。金属の仕事関数の違いを反映した電荷移動が観測され、金属との接触界面に電界が生じていることが初めて明らかになった。また、SWCNTの化学修飾を目指して、Au(111)やCu(111)面におけるSWCNTとベンゾイックアシッドやアニリンなどの分子との共吸着構造を調べた。分子は、主に金属基板上に優先的に吸着し、SWCNTの表面には吸着しなかった。SWCNT表面は化学的に不活性であることがわかった。しかしながら、金属表面に吸着した分子は、SWCNTに沿って並んでいることから、これらの小分子とSWCNTの間には相互作用があることがわかった。