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東大、異種のナノチューブ物質を同心状に複合化した物質群「1次元ファンデルワールスヘテロ構造」の合成に成功

発表日:2020年1月31日

新たな物質群『1次元ファンデルワールスヘテロ構造』の合成に成功

~機能をもつナノチューブの実現~

・丸山 茂夫(東京大学 大学院工学系研究科 機械工学専攻 教授)

・項 栄(東京大学 大学院工学系研究科 機械工学専攻 准教授)

・井ノ上 泰輝(東京大学 大学院工学系研究科 機械工学専攻 助教)

○発表のポイント

◆異種のナノチューブ物質を同心状に複合化した新たな物質群である「1次元ファンデルワールスヘテロ構造」の合成に成功しました。

◆これまで2次元物質でのみ報告されていたファンデルワールスヘテロ構造(注1)のコンセプトを、初めて1次元物質において実現しました。

◆多様な原子層物質をチューブ状に巻いて、1次元ファンデルワールスヘテロ構造として複合化することで、所望の性質・機能を付与した材料を実現する道筋が拓かれ、新たなデバイス構造に基づく高性能の電子素子や現段階では予想もできないさまざまな応用を生み出すことが期待されます。

○発表概要:

グラフェンなどの異なる原子層物質の積層により、2次元ファンデルワールス(vdW)ヘテロ構造(図1)と呼ばれる人工物質が形成可能なことが知られています。しかし、vdWヘテロ構造が実現されるのは2次元系に限られていました。東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻の丸山茂夫教授、項栄准教授、井ノ上泰輝助教、千足昇平准教授らのグループは、同研究科総合研究機構の幾原雄一教授、熊本明仁卓越研究員、首都大学東京の耕充准教授、筑波大学の岡田晋教授、産業技術総合研究所の末永和知首席研究員、北京大学のYan Li教授、マサチューセッツ工科大学のJing Kong教授、アールト大学のEsko I. Kauppinen教授らとの共同研究により、vdWヘテロ構造(注1)のコンセプトを1次元系に初めて導入し、異種のナノチューブ物質を同心状に複合化した新たな物質群「1次元 vdWヘテロ構造」を合成することに成功しました(図1)。本研究では、単層カーボンナノチューブ(CNT、注2)をテンプレートに用い、化学気相成長法(注3)によりその表面に窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)を合成することで、単層 CNT-BNNT ヘテロ構造を実現しました(図2)。透過型電子顕微鏡法(注4)や電子エネルギー損失分光法(注5)により、その原子構造が確認されました。また、単層CNTと二硫化モリブデン(MoS2)ナノチューブを複合化した単層CNT-MoS2ヘテロ構造(図3)、さらに単層CNT-BNNT-MoS2ヘテロ構造(図4)の合成にも成功し、その特性を分析しました。本成果に基づき、物性・機能を設計した1次元 vdWヘテロ構造を合成することで,構造部材や電子デバイスなどさまざまな応用を実現することが期待されます。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0527673_01.pdf

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