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

基本信息

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

项目摘要

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。

为了实验阐明碳纳米管的独特特性，本研究的目的是将单个孤立的碳纳米管合成到复合显微镜内部的透射电子显微镜的样品室中，并具有原子力显微镜的功能，并在扫描的隧道微观和自动范围内施加了力量，例如，均质和自然的属性，并在上均匀地呈现力，并具有良好的属性，并具有机制，并呈现机制，并呈现机制，并将其机制呈现，作为电导率特性，例如电流密度和电导率。今年，我们阐明了合成碳纳米管的结构和电导率性能之间的关系。根据电流，电压，力变化，电流 - 电压关系等分析以第60秒间隔记录的透射电子显微镜图像。以第240秒的间隔记录。根据电极的层，直径，长度，开口或闭合结构的数量以及与电极的键合方法的差异以及结构的电导率特性，其中两个与不同直径的纳米管的电导率特征相结合在一起。发现使用这种实验方法合成的单壁碳纳米管的电导率比理论中预期的五到两半小。在进行这项研究的过程中，获得了以下有关纳米碳材料的新发现。在制造石墨烯电线并检查其电导率特性之后，发现无论导线的长度如何，电导率都是恒定的。此外，我们通过在原子水平的金属纳米颗粒进行催化，动态观察了从无定形碳到石墨的相变，以及碳纳米管和石墨层的形成，并发现阐明了碳纳米管的形成机制。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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
通讯作者：
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

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Appl.Phys.Lett. 88
影响因子：
0
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