カーボンナノチューブを用いたナノサイズ高周波振動子の開発

使用碳纳米管开发纳米级高频振荡器

• 批准号: 11J00552
• 负责人: 千賀 亮典
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J00552/
• 关键词: ナノデバイスカーボンナノチューブ; フラーレン; 透過電子顕微鏡; 透過電子顕微鏡内マニピュレーション; 分子動力学シミュレーション; ナノ加工; ナノデバイス; カーボンナノチューブ

本研究ではこれまでに類を見ない革新的なナノカーボン材料応用として、ギガヘルツ帯で駆動するナノサイズ高周波振動子をとりあげ、これを実現するために必要な要素技術の確立を目指してきた。平成24年度は前年度に引き続き、カーボンナノチューブ(CNT)の加工手法の開発とそこで必要となるナノスケールでの物理現象の解明に力を入れてきた。まず両端をシールしたCNT内部のナノ空間内に振動子にあたるCNTカプセルを形成し、その運動の詳細観察からCNTカプセルが熱エネルギーを駆動力として室温中でも非常に高速で空間内を往復運動(振動)していることを明らかにした。またより運動を滑らかにするためにCNTカプセルの外殻として直径の異なるCNTを接合したダンベル型CNTの作製に取り組んだ。前年度までの成果では制御良くダンベル形状を作製することが困難であったが、今年度は多層CNTの内層部分を引き抜いた中空CNTに対し、引張り応力を加えながら通電加熱することで、制御良く作製することに成功した。これは将来的にCNTの物性を決定付ける最も重要なファクターである幾何構造の制御につながる重要な技術である。さらに前年度の成果として、ダンベル型CNTを作製するプロセスの中で当初の計画では議論していなかった、CNTの円筒扁平間状態遷移という新たな物理現象を見出した。これは学術的に非常に価値の高い発見であり、本年度も引き続き研究を行った結果、この現象が熱エネルギーによる状態遷移であることなどを明らかにした。以上の成果により当初目的としていたデバイスが十分実現可能であるとの見通しを得ただけでなく、現在幅広く期待されているナノカーボン材料において、一分子レベルの加工技術という基礎を築くとともに、新たな物理特性の発見からそのポテンシャルをさらに拡張するに至った。

This study で は こ れ ま で に class を see な い innovative な ナ ノ カ ー ボ 応 ン materials with と し て, ギ ガ ヘ ル ツ 帯 で 駆 dynamic す る ナ ノ サ イ ズ high frequency oscillator を と り あ げ, こ れ を be presently す る た め technology の に な necessary elements to establish を refers し て き た. Pp.47-53 24 year before は year に lead き 続 き, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の processing technique (CNT) の open 発 と そ こ で necessary と な る ナ ノ ス ケ ー ル で の physical phenomena の interpret を に force into the れ て き た. ま ず struck the を シ ー ル し た CNT internal の ナ ノ space に vibrator に あ た る CNT カ プ セ ル を し, そ の の movement 観 examine か ら CNT カ プ セ ル が hot エ ネ ル ギ ー を 駆 power と し て in room temperature で も very に high-speed で space を reciprocating motion (vibration) し て い る こ と を Ming ら か に し た. ま た よ り movement を slide ら か に す る た め に CNT カ プ セ ル の shell と し て の different diameter な る CNT を joint し た ダ ン ベ ル type CNT の cropping に group take り ん だ. Before the annual ま で の results で は good suppression く ダ ン ベ ル shape を cropping す る こ と が difficult で あ っ た が, our は multi-layer CNT の inner part を lead き sorting い た hollow CNT に し seaborne, extension and り 応 を え / な が ら electrify heats す る こ と で, good suppression く system す る こ と に successful し た. こ れ は future に CNT の property を decided to pay け る も most important な フ ァ ク タ ー で あ る geometric structure の suppression に つ な が る important な technology で あ る. さ ら に before annual の results と し て, ダ ン ベ ル type CNT を cropping す る プ ロ セ ス の で の original plans in で は comment し て い な か っ た, CNT の has drifted back towards ¥ tube state transition between flat と い う new た な を physical phenomena show the し た. こ れ は academic に very に 価 high numerical の い 発 see で あ り, this year's も き 続 き を line っ た results, こ の phenomenon が hot エ ネ ル ギ ー に よ る state transition で あ る こ と な ど を Ming ら か に し た. All above の に よ り original purpose と し て い た デ バ イ ス が very may be presently で あ る と の see tong し を have た だ け で な く, now hiroo く expect さ れ て い る ナ ノ カ ー ボ ン material に お い て, a molecular レ ベ ル の processing technology と い う foundation built く を と と も に, new た な physical properties の 発 see か ら そ の ポ テ ン シ ャ ル を さ ら に company Youdaoplaceholder0 to った.

项目成果

Nanotorsional actuator using transition between flattened and tubular states in carbon nanotubes

• DOI: 10.1063/1.3684275
• 发表时间: 2012-02
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Ryosuke Senga;K. Hirahara;Y. Nakayama