カーボンナノチューブの生成原理の解明、及び、位置と物性を制御した生成方法の開発

阐明碳纳米管的生产原理并开发控制其位置和物理性质的生产方法

• 批准号: 06J10539
• 负责人: 糟谷 圭吾
• 金额: $ 0.64万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J10539/
• 关键词: カーボンナノチューブ(CNT); 走査型電子顕微鏡; その場観察; 位置制御; レーザ

本研究では、走査型電子顕微鏡を用いたカーボンナノチューブ(CNT)の成長過程のその場観察、および、レーザを用いたCNTの位置を制御したヒンポイント合成を行い、成果をあげることができた。CNTのその場では、走査型電子顕微鏡内で局所的にCVD合成を行い、その成長過程を従来の走査型電子顕微鏡で直接観察することを可能にするための局所Cの装置を開発した。本装置の加熱可能な温度の範囲と実現可能な圧力の範囲を計測し、定量化することで装置の設計を一般化した知識にした。開発した局所CVD装置を用いて単層CNTの成長過程を断続的に観察した結果、散発的に成長を行い、一度成長したCNTは合成を続けても成長を続けないことが明らかになった、この結果から単層CNTの成長過程として、花火のように散発的に一瞬で成長を行うメカニズムが考えられる。レーザを用いた位置制御成長では、任意の位置に直径約1μmの円状で単層CNTをピンポイントで合成することに成功した。本研究では、効率的にCNTを合成するためにEnergy Confining Layerと呼ぶ多層基板を開発した。この基板を用いることで、基板上に照射されたレーザは効率的に熱エネルギに変換され、基板表層にあるCNTの触媒に伝えられる。この基板を用いることで初めてシリコンの平面基板上に局所的にピンポイント合成することができた。また、本手法を用いることで従来の合成方法では出来なかった1秒という短時間でのCVD合成に成功した。この短時間での合成を応用することで、レーザを描画することで任意の形でCNTを基板上にパターニングすることが可能となった。本手法を用いることで、CNTを用いたさまざまなナノデバイスの開発を容易に行うことが可能である。本結果はJapanese Journal Applied Physics誌に掲載された。

在这项研究中，我们使用扫描电子显微镜对碳纳米管（CNT）的生长过程进行了原位观察，并使用激光器使用激光来控制HIN点以控制CNT的位置，从而导致结果。原位CNT，我们开发了一个局部C设备，用于在扫描电子显微镜中执行局部CVD合成，并允许其直接使用常规的扫描电子显微镜观察生长过程。通过测量和量化该设备的可加热温度和可能的压力，使该设备的设计概括了。使用开发的局部CVD设备间歇性观察到单层CNT的生长过程，据揭示，即使在合成后，成长的CNT也不会继续增长。该结果提出了一种偶发和立即生长的机制，例如烟花作为单层CNT的生长过程。在使用激光器控制的位置控制生长中，我们使用Pinpoint Pinpoint成功合成了圆形的单层CNT，直径约为1μm。在这项研究中，我们开发了一种称为能量限制层的多层底物来有效合成CNT。通过使用该底物，将激光辐射到底物上的激光被有效地转换为热能，并将其传递到基板表面上CNT的催化剂。该基材用于首次允许在硅平面基板上进行局部精确合成。此外，通过使用这种方法，CVD合成在1秒钟的短时间内成功，这是传统合成方法无法实现的。通过应用这种短期合成，可以通过绘制激光以任何形式在底物上对CNT进行调整。使用此方法，可以使用CNT轻松地开发各种纳米版。结果发表在《日本杂志应用物理杂志》上。

项目成果

Rapid and Localized Synthesis of Single-Walled Carbon Nanotubes on Flat Surface by Laser-Assisted Chemical Vapor Deposition

• DOI: 10.1143/jjap.46.l333
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: K. Kasuya;K. Nagato;Yusuke Jin;H. Morii;T. Ooi;M. Nakao