一次元ナノ材料の原子レベル構造ならびに物理特性のその場測定

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本研究ではカーボンナノチューブ変形・成長・欠陥挙動などのその場観察に世界で初めて成功し、それらの成果は一流の国際学術誌に掲載された。昨年度(H19年度)はカーボンナノチューブを水道管のように直列もしくは並列に接合する(plumbing)ことにより、任意のナノチューブデバイスを構築することができる可能性を示し、「カーボンナノチューブの塑性変形」や「金属触媒がナノチューブの変形を容易にさせること」など基礎科学的に極めて重要な知見を得たが、本年度(H20年度)はさらにこれらの研究を発展させて、カーボンナノチューブやフラーレンの成長の直接観察に成功した。とくにタングステン金属粒子の存在下でカーボンクラスターが高温成長する様子を捉えた論文(Phys.Rev.Lett.誌掲載)は、「触媒反応を原子レベルで可視化する」という科学者の長年の夢の実現に向けてその可能性を実証した重要な研究である。また一方、触媒金属などが存在しない環境下でカーボンナノチューブを高温で合成した場合、成長するキャップが必ず非対称になることを実験的に初めて検証した(ACS Nano掲載)。これらの研究はカーボンネットワークが成長するさいに必ずトポロジカル欠陥が介在していることを示唆するもので、理論的には提唱されていたが、実験的に検証したのは世界でも初めてであると考えられる。以上のように、本研究では電子顕微鏡によるその場観察という手段を通して、触媒反応・欠陥挙動などを原子レベルで捉えることに初めて成功し、その意義を広く世間に知らしめることに成功した。本年度だけで論文4件、学会発表2件を行った。