DNAを用いたカーボンナノチューブの分離による構造制御およびその物性の解明

使用 DNA 分离碳纳米管进行结构控制并阐明其物理性质

• 批准号: 09J06679
• 负责人: 浅田 有紀
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2010)Nagoya University (2009)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J06679/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 薄膜トランジスタ; DNA; トランジスタ; 薄膜; 長さ依存性; ナノチューブ分離

カーボンナノチューブ(CNT)は、その優れた伝導特性より、トランジスタなどの電子デバイスへの応用が注目を集めている。特に、溶液プロセスから作製されるCNTの薄膜トランジスタ(TFT)は、低コストかつスケールアップが容易であり、さらにプラスチック等のフレキシブルかつ透明な基板へ展開できる利点が挙げられる。しかしながら、CNTは様々な直径や長さの混合物として得られることからも定量的な特性の評価が困難であった。本研究では、多彩な直径をもつCNTを使い分けて長さ分離することにより、CNTを定量的に扱いかつ固有の構造に起因する物性を引き出し、CNT-TFTにおけるCNT長さ依存性を実験的に明らかにすることを目的とした。そのために、CNTと相互作用が強く優れた分散能を示すDNAを用いてCNTを水溶液中で孤立分散し、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて長さ分離を行い、均一な長さのCNTを得た。これを用いて均一なCNT薄膜を形成し薄膜トランジスタを作製して評価を行った。CNTは、4種類の直径(~1.0、1.4、1.7、2.2nm)を用いることにより、CNTの直径や密度についてデバイス特性に対する依存性を詳細に調べた。その結果、平均直径が細いCNTにおいて、トランジスタ特性を示す指標の一つであるOn/Off比が10^4以上のものが得られた。一連の実験を通して、CNTを定量的に扱うことができたことにより、CNT直径とトランジスタ特性(On/off比、On電流、移動度)に相関が認められ、直径が細いCNTを用いることでより高い特性のCNT-TFTが得られることが示唆された。

碳纳米管（CNT）吸引了对电子设备（例如晶体管）的关注，而不是其出色的传导特性。特别是，从溶液过程产生的CNT的薄膜晶体管（TFT）低成本且易于扩展，并且具有能够扩展到柔性且透明的基板（如塑料）的优势。但是，CNT很难评估定量特性，因为它是作为各种直径和长度的混合物获得的。在这项研究中，通过使用各种直径和分离长度的CNT，CNT是定量的，并且由其独特的结构引起的特性，CNT-TFT的CNT长度依赖性是实验性的。因此，使用与CNT具有强烈相互作用的DNA在水溶液中分离出来，并具有出色的分散能力，并且使用尺寸排除的色谱法分离长度以获得均匀的长度CNT。使用此过程，形成了均匀的CNT薄膜，并创建并评估了薄膜晶体管。 CNT使用四种直径（〜1.0、1.4、1.7、2.2nm）来检查CNT直径和密度中设备特性的依赖性。结果，在平均直径较薄的CNT中，获得了一个指示晶体管特征的指标的ON/OFF比率。通过通过一系列实验进行定量处理CNT，CNT直径和晶体管特性（ON/OFF比率，电流，运动程度）被识别，并且直径很薄。

项目成果

High-Performance Thin Film Transistors with DNA-Assisted Solution Processing of Isolated Sinele-Wall Carbon Nanotubes

采用 DNA 辅助溶液处理分离正弦壁碳纳米管的高性能薄膜晶体管

• 发表时间: 2010
• 期刊: Advanced Materials
• 影响因子: 29.4
• 作者: Nozomi Saito;Masanori Shigeno;Masahiko YAmaguchi;東川大志;東川大志;東川大志;佐藤可織;佐藤可織;浅田有紀;浅田有紀
• 通讯作者: 浅田有紀

Thin-Film Transistors with Length-Sorted DNA-Wrapped Single-Wall Carbon Nanotubes

• DOI: 10.1021/jp107361n
• 发表时间: 2011-01
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yuki Asada;Y. Miyata;K. Shiozawa;Y. Ohno;R. Kitaura;T. Mizutani;H. Shinohara

Integration of DNA-Wrapped Single-Wall Carbon Nanotube networks for Thin Film Transistors

用于薄膜晶体管的 DNA 包裹单壁碳纳米管网络的集成

• 发表时间: 2009
• 作者: 西山陽大;大西明;Yuki Asada;西山陽大;浅田有紀;西山陽大;Yuki Asada
• 通讯作者: Yuki Asada

カーボンナノチューブ薄膜トランジスタにおける特性の直径依存性

碳纳米管薄膜晶体管特性的直径依赖性

• 发表时间: 2011
• 作者: Nozomi Saito;Masanori Shigeno;Masahiko YAmaguchi;東川大志;東川大志;東川大志;佐藤可織;佐藤可織;浅田有紀;浅田有紀;佐藤可織;Yuki Asada;佐藤可織;佐藤可織;Yuki Asada;佐藤可織;浅田有紀;浅田有紀;浅田有紀
• 通讯作者: 浅田有紀

DNAを用いたカーボンナノチューブのサイズ分離およびデバイスへの応用

利用 DNA 进行碳纳米管尺寸分离及其在设备中的应用

• 发表时间: 2009
• 作者: 西山陽大;大西明;Yuki Asada
• 通讯作者: Yuki Asada