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

化学改性碳纳米管物理性能研究

• 批准号: 05F05072
• 负责人: 川合 真紀
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05072/
• 关键词: 走査トンネル顕微鏡; 走査トンネル分光; カーボンナノチューブ; 単結晶表面; 吸着; 局所電子状態; 化学修飾; トンネル分光; 非弾性トンネル分光; 安息香酸; Au; 走査トンネル顕微鏡; 走査トンネル分光; カーボンナノチューブ; 単結晶表面; 吸着; 局所電子状態; 化学修飾; トンネル分光; 非弾性トンネル分光; 安息香酸; Au

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。

单壁碳纳米管（SWCNT）具有由圆形石墨烯片制成的圆柱结构，正在积极研究，目的是在电子设备和其他应用中开发应用。在这项研究中，我们使用低温扫描隧道显微镜（STM）研究了在金属表面上部署在金属表面上的结构和电子状态，以了解金属基板和SWCNT的接触状态。制备样品并使用两种在金属表面上开发SWCNT的方法进行比较：液体方法和干触点方法（DCT）。当使用广泛使用的液体方法部署在AU（111）上时，仅​​获得不适合精确测量的样品，例如重叠的SWCNT或与杂质混合。使用DCT方法开发了各种金属清洁表面。由于DCT方法是在超高真空中执行的，因此可以在保持底物的清洁度的同时部署底物，并且还可以准备适合使用STM的精确测量的样品，例如沿方向沿方向方向方向进行高度对称性表面，以实现较高的SWCNT。通过扫描隧道光谱法（STS）对DCT开发的SWCNT进行了检查，以使用DCT来检查局部电子状态。观察到电荷转移反映了金属的工作函数差异，首先发现在与金属接触的接触界面上产生了电场。此外，为了进行化学修饰SWCNT，我们研究了Au（111）和Cu（111）表面上的SWCNT的共吸附结构，该结构具有分子（例如苯甲酸和苯胺）。这些分子主要被优先吸附在金属底物上，而不是在SWCNT的表面上吸附。发现SWCNT表面是化学惰性的。但是，分子沿SWCNT吸附在金属表面阵容上，表明这些小分子与SWCNT之间存在相互作用。