原子直視型複合型顕微鏡法によるカーボンナノチューブ合成と物性解析法

使用直接原子观察复合显微镜的碳纳米管合成和物理性质分析

• 批准号: 16710062
• 负责人: 安坂 幸師
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16710062/
• 关键词: 高分解能透過電子顕微鏡法; カーボンナノチューブ; 力学特性; 電気伝導特性; その場観察; 高分解能透過電子顕微鏡; その場動的観察; 引張り変形; 接合; 原子直視観察

本研究では、カーボンナノチューブ固有の特性を実験的に解明するために、一本の孤立したカーボンナノチューブを透過電子顕微鏡の試料室に原子間力顕微鏡と走査トンネル顕微鏡の機能を備えた複合型顕微鏡内部で合成し、その場で力や電圧を印加し、歪みや応力、弾性率、強度等の力学特性および電流密度や電気伝導度等の電気伝導特性を明らかにすることを目的とする。本年度は、合成したカーボンナノチューブの構造と電気伝導特性の関係を明らかにした。60分の1秒間隔で記録した透過電子顕微鏡像を、240分の1秒間隔で記録した電流や電圧、力の変化、電流-電圧関係等と対応させて解析した。カーボンナノチューブの層数、直径、長さ、先端開または閉殼構造、電極との接合方法の違いよる電気伝導度への影響や、直径の異なる2本のナノチューブ同士が接合した構造の電気伝導特性を明らかにした。本実験手法で合成した単層カーボンナノチューブの電気伝導度は、理論から予想されるそれよりも、5分の1から2程度小さいことが判明した。本研究を遂行する過程で、ナノカーボン材料に関する以下の新しい知見を得た。グラフェンワイヤーを作製し、その電気伝導特性を調べた結果、電気伝導度がワイヤーの長さに関係なく一定であることを見出した。また、アモルファスカーボンからグラファイトへの相変態や、金属ナノ粒子の触媒作用によるカーボンのナノチューブおよびグラファイト層の形成過程を原子レベルで動的に観察し、カーボンナノチューブの形成機構の解明につながる知見を得た。

In this study, the intrinsic properties of the micromirrors were investigated through atomic force microscopy in the sample chamber of the electron micromirrors. Mechanical properties such as strength, current density, electrical conductivity, etc. This year, the relationship between the structure and electrical conductivity of the composite film was clearly demonstrated. Record at intervals of 60 minutes and 1 second by electron micro-mirror, record at intervals of 240 minutes and 1 second by current, voltage, force and current-voltage relationship. The number of layers, diameter, length, and tip of the shell structure, electrode, and bonding method affect the electrical conductivity of the shell structure, and the diameter of the shell structure. This method is based on the theory that the conductivity of a single layer is 5 minutes and the conductivity of a single layer is 2 degrees. The following new insights were obtained in the process of carrying out this study. The electrical conductivity of the system is determined by the electrical conductivity of the system. The phase transition of the metal particles, the catalytic action of the metal particles, the formation process of the metal layer, the observation of the atomic reaction, the understanding of the formation mechanism of the metal particles, and the understanding of the formation mechanism of the metal particles were obtained.

项目成果

Measurements of the atomistic mechanics of single crystalline silicon wires of nanometer width

• DOI: 10.1103/physrevb.72.035333
• 发表时间: 2005-07
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: T. Kizuka;Yasuhiro Takatani;K. Asaka;R. Yoshizaki

Light-emitting filaments composed of nanometer-sized carbon hollow capsules

由纳米碳空心胶囊组成的发光灯丝

• 发表时间: 2006
• 期刊: Appl.Phys.Lett. 88
• 作者: K.T.Liu;Y.Horikoshi;K.Asaka,R.Kato,Y.Maezono,R.Yoshizaki,K.Miyazawa,T.Kizuka
• 通讯作者: K.Asaka,R.Kato,Y.Maezono,R.Yoshizaki,K.Miyazawa,T.Kizuka

Atomistic dynamics of deformation, fracture, and joining of individual single-walled carbon nanotubes

• DOI: 10.1103/physrevb.72.115431
• 发表时间: 2005-09
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Asaka;T. Kizuka