東北大など、CNTの原子配列を制御し超高純度で合成可能な新触媒を発見
マイナビニュース / 2024年9月4日 21時6分
東北大学、理化学研究所(理研)、東京大学(東大)の3者は9月3日、カーボンナノチューブ(CNT)は、産業応用に向けてキラリティと呼ばれる炭素原子1つ1つの並び方を制御できないことが30年以上未解決の課題となっていたが、それを実現する新たな構造制御合成法の開発に成功したと発表した。
同成果は、東北大 材料科学高等研究所(AIMR)の加藤俊顕准教授(同・大学大学院 工学研究科 電子工学専攻兼任)、同・大学大学院 理学研究科の是常隆教授、AIMRの井上和俊准教授、産業技術総合研究所の劉崢上級主任研究員、理研の加藤雄一郎主任研究員、同・寺嶋亘研究員、東大大学院 工学系研究科の幾原雄一特別研究教授(AIMR兼務)、東京大学・日本電子産学連携室の斎藤光浩副室長らの共同研究チームによるもの。詳細は、「ACS Nano」に掲載された。
CNTの物性は、原子構造のキラリティ(整数nとmの組み合わせで定義される)で決定され、原子1個の違いで金属型と半導体型に分類される。さらに同じ半導体型でもキラリティの違いにより、バンドギャップや量子効率など、基礎物性が著しく異なる。将来的にCNTによる超高性能半導体デバイスを実用化する上では、1種類のキラリティのみの均質な性質のCNTで作製することが理想だが、CNTのキラリティ制御は極めて困難なことが課題だった。
1種類のキラリティのみが含まれるCNT原料を得る方法として、化学的な方法が発展しており、すでにさまざまなキラリティのCNTを90%以上の高純度で単離・分離が可能となりつつある。しかし、分離プロセスの過程でCNT表面に不純物や欠陥が導入されてしまい、本来の性能を損ねてしまうという課題を抱えていた。そこで期待されているのが、1種類のキラリティのみを選択的に直接合成する方法。
CNTの合成は、通常はナノスケール触媒粒子を用いて行われ、主にコバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)などの遷移金属触媒が単独、または他の元素を混ぜた2種類の合金触媒として用いられている。しかし、3種類以上の合金触媒に関する研究はほとんどなく、キラリティ制御に与える触媒効果に関しては完全に未知の領域となっていた。そこで研究チームは今回、Niを基本触媒として二元系触媒を多数作製し、その中で最も性能が良いものにさらに第三因子を追加した三元系触媒を探索することにしたという。
まず、Niに第二因子を追加した41種類の二元系触媒が作製され、CNT合成実験が網羅的に行われた。その結果、スズ(Sn)を混ぜた触媒において(6,5)CNTの純度が80%以上だった(Niのみでは34%)。さらに、そのNiSn触媒に18種類の元素を第三因子として追加した三元系触媒の探索が行われた。すると、鉄を混ぜたNiSnFe触媒において、(6,5)CNTの合成量がNiSnの6倍以上に向上。合成温度や前処理などの合成条件の詳細な最適化がなされた結果、NiSnFe触媒を用いて最終的に95%以上の超高純度で(6,5)CNTの直接合成に成功したという。
-
-
- 1
- 2
-
この記事に関連するニュース
-
東大などが新たな強誘電性の発現メカニズムを提案、実証にも成功
マイナビニュース / 2024年8月15日 17時10分
-
アルミニウムナノワイヤの大量森状成長手法、名大が開発
マイナビニュース / 2024年8月15日 16時29分
-
名大、あらゆる元素に使える汎用的なアモルファスナノシート合成手法を開発
マイナビニュース / 2024年8月15日 7時45分
-
窒素原子置換によるわずかな差で空間と水素・電子輸送物性を精密コントロール
Digital PR Platform / 2024年8月9日 14時0分
-
東北大など、有機分子のキラリティをそろえて無加湿プロトン伝導特性を向上
マイナビニュース / 2024年8月7日 17時34分
ランキング
-
1三井住友カード+SBI証券のポイント還元率が大改悪となることに注意! NISA口座以外は乗り換えも検討(菊地崇仁)
ポイ探ニュース / 2024年9月4日 7時16分
-
2ゆうちょ銀行、広告に「みずほ銀行」画像使用で物議→削除へ 「画面は適切ではなかった」「配慮が不足していた」
ねとらぼ / 2024年9月4日 18時9分
-
3「Android 15」正式版リリース、数週間以内にPixelデバイスへの配信を開始
マイナビニュース / 2024年9月4日 11時26分
-
4「天女なの?」マクド新CM出演の宮崎あおいに大反響 「少女漫画の登場人物すぎる」「若さ可愛さ倍増してない?」
ねとらぼ / 2024年9月4日 16時33分
-
5インテルが「Core Ultraプロセッサ(シリーズ2)」搭載ノートPCを国内初披露 どんなモデルがある?
ITmedia PC USER / 2024年9月4日 17時45分
複数ページをまたぐ記事です
記事の最終ページでミッション達成してください
![](/pc/img/mission/mission_close_icon.png)