三角格子ボロン・ナノチューブの探索とナノスケール・デバイスの可能性

三角晶格硼纳米管及其纳米器件潜力的探索

基本信息

批准号：
10875121
负责人：
木村薫
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、まず、我々が発見し他のグループのBNナノチューブ作製法と本質的に異なるLi蒸気下での熱処理(1200℃、約10時間)を用いて、アモルファス・ボロンとBNの混合粉末を出発原料としたBNナノチューブ生成の再現性の鍵となる条件を探索した。1)BN ナノチューブが発見される試料において共通しているのは、BNレイヤーが絡まった組織である。そこで、この組織が作製できる条件を探索した。Liを用いず、アモルファス・ボロンを窒素ガス中で熱処理したところ、BNは生成したが、BNレイヤーが絡まった組織は、生成されなかった。したがって、Li蒸気下での熱処理が本質的である。2)グラファイトをLi蒸気下で熱処理するという同じ方法で、原料粉末にSiを混ぜることにより、カーボン・ナノチューブが生成された。しかし、SiとBNの混合粉末を出発原料としたLi蒸気下での熱処理では、BNレイヤーが絡まった組織は観測されなかった。したがって、Siの存在は本質的ではなく、アモルファス・ボロンを原料にすることが本質的である。3)これまでの方法では、石英管を二重に真空封入しても、漏れ出たLi蒸気により外側の石英管まで変質して封入が破られることが度々あった。そこで、Li蒸気を封じ込めるための最も内側のステンレス容器を改良し、Liの量を減らし、石英管の封入が破られないようにすることにより、BNレイヤーが絡まった組織を再現性良く作製することに成功した。4)原料粉末のアモルファス・ボロンとBNを混合しないで、隔てた状態でステンレス容器内に置いた場合、BNレイヤーが絡まった組織やBNナノチューブが、アモルファス・ボロン側に生成した。さらに、BNの代わりにAlNを用いても同様の結果となった。これらのことから、BNレイヤーが絡まった組織やBNナノチューブは、Li蒸気下でアモルファス・ボロンが窒化することにより生成すると考えられる。この方法を用いることにより、BN生成物を原料BNから分離して収集することも可能となった。次に、上記の知見を基に、三角格子ボロン・ナノチューブの探索とBNナノチューブ等を用いたナノスケールデバイスの可能性を検討している状況である。

今年，我们将从无定形硼和BN的混合粉末开始，使用我们发现的与其他小组的BN纳米管生产方法本质上不同的Li蒸气热处理（1200℃，约10小时）。以 BN 纳米管为原料生产的再现性的关键条件。 1) BN纳米管样品的一个共同特征是BN层缠结的结构。因此，我们寻找可以产生这种组织的条件。当不使用Li而在氮气中对非晶硼进行热处理时，形成BN，但没有形成BN层缠结的结构。因此，在Li蒸气下进行热处理是必要的。 2)采用与在Li蒸气下热处理石墨相同的方法，通过将Si混合到原料粉末中来生产碳纳米管。然而，在使用Si和BN的混合粉末作为起始材料的Li蒸气下的热处理中，没有观察到BN层缠结的结构。因此，Si的存在不是必须的，必须使用非晶硼作为原料。 3）在以前的方法中，即使石英管是双真空密封的，泄漏的锂蒸气常常会改变外石英管的质量并破坏密封。因此，通过改进用于容纳Li蒸气的最内部的不锈钢容器，减少Li的量，并防止石英管的封装破裂，我们能够再现地制造出BN层缠结的结构。 4)当原料粉末非晶硼和BN在不混合的情况下放入不锈钢容器中时，在非晶硼侧形成BN层缠绕的结构并且形成BN纳米管。此外，当使用 AlN 代替 BN 时，也获得了类似的结果。根据这些事实，认为BN层缠结的结构和BN纳米管是通过在Li蒸气下氮化非晶硼而生成的。通过使用该方法，还可以从粗BN中分离并收集BN产品。接下来，基于上述知识，我们目前正在研究三角晶格硼纳米管以及使用BN纳米管的纳米级器件的可能性。