カーボンナノチューブを用いたナノサイズ高周波振動子の開発

使用碳纳米管开发纳米级高频振荡器

• 批准号: 11J00552
• 负责人: 千賀 亮典
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J00552/
• 关键词: ナノデバイスカーボンナノチューブ; フラーレン; 透過電子顕微鏡; 透過電子顕微鏡内マニピュレーション; 分子動力学シミュレーション; ナノ加工; ナノデバイス; カーボンナノチューブ; ナノデバイスカーボンナノチューブ; フラーレン; 透過電子顕微鏡; 透過電子顕微鏡内マニピュレーション; 分子動力学シミュレーション; ナノ加工; ナノデバイス; カーボンナノチューブ

本研究ではこれまでに類を見ない革新的なナノカーボン材料応用として、ギガヘルツ帯で駆動するナノサイズ高周波振動子をとりあげ、これを実現するために必要な要素技術の確立を目指してきた。平成24年度は前年度に引き続き、カーボンナノチューブ(CNT)の加工手法の開発とそこで必要となるナノスケールでの物理現象の解明に力を入れてきた。まず両端をシールしたCNT内部のナノ空間内に振動子にあたるCNTカプセルを形成し、その運動の詳細観察からCNTカプセルが熱エネルギーを駆動力として室温中でも非常に高速で空間内を往復運動(振動)していることを明らかにした。またより運動を滑らかにするためにCNTカプセルの外殻として直径の異なるCNTを接合したダンベル型CNTの作製に取り組んだ。前年度までの成果では制御良くダンベル形状を作製することが困難であったが、今年度は多層CNTの内層部分を引き抜いた中空CNTに対し、引張り応力を加えながら通電加熱することで、制御良く作製することに成功した。これは将来的にCNTの物性を決定付ける最も重要なファクターである幾何構造の制御につながる重要な技術である。さらに前年度の成果として、ダンベル型CNTを作製するプロセスの中で当初の計画では議論していなかった、CNTの円筒扁平間状態遷移という新たな物理現象を見出した。これは学術的に非常に価値の高い発見であり、本年度も引き続き研究を行った結果、この現象が熱エネルギーによる状態遷移であることなどを明らかにした。以上の成果により当初目的としていたデバイスが十分実現可能であるとの見通しを得ただけでなく、現在幅広く期待されているナノカーボン材料において、一分子レベルの加工技術という基礎を築くとともに、新たな物理特性の発見からそのポテンシャルをさらに拡張するに至った。

这项研究的重点是纳米尺寸的高频传感器，以吉赫兹频段驱动，作为前所未有的创新纳米碳材料的应用，并旨在建立必要的基本技术来实现这一目标。在2012财年，与上一年一样，我们专注于开发碳纳米管（CNTS）加工方法，并阐明那里所需的纳米级物理现象。首先，与振荡器相对应的CNT胶囊是在CNT内部的纳米空间中形成的，两端都密封了，其运动的详细观察结果表明，CNT胶囊胶囊的回报（振动）即使在室温下，也可以在室温下以极高的速度，使用热能作为驱动力作为驱动力。为了使运动更顺畅，我们还致力于生产哑铃形的CNT，其中不同直径的CNT作为CNT胶囊的外壳连接在一起。直到上一年的结果很难用对照产生哑铃形状，但是今年，我们能够生产已从多层CNT的内层撤出的空心CNT，并且通过施加张力应力，我们能够通过控制和控制产生它们。这是一项重要的技术，它将导致几何结构的控制，这是将来确定CNT物理特性的最重要因素。此外，由于上一年的结果，我们发现了一种新的物理现象，称为CNT的圆柱圆柱状态之间的过渡，在制造哑铃形CNT的过程中，原始计划中未对此进行讨论。这是一个非常有价值的学术发现，由于今年继续进行研究，我们透露，这种现象是由热能引起的国家过渡。上述结果不仅提供了该设备最初可以完全实现的前景，而且还为纳米碳材料的单分子加工技术奠定了基础，该技术目前被广泛期望，并通过发现新的物理特性进一步扩大了其潜力。