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ビーカーを使って炭素の輪から作る二次元カーボンナノシート

~二次元物質のボトムアップ簡易合成への道~

国立研究開発法人 物質・材料研究機構
国立研究開発法人 科学技術振興機構
国立大学法人 名古屋大学
国立大学法人 東京大学

NIMSは、名古屋大学、東京大学と共同で、高い導電性や触媒機能を持ち、新奇の電子材料として期待されるカーボンナノシートを、簡易に合成する手法を開発しました。

概要

  1. 物質・材料研究機構は、名古屋大学、東京大学と共同で、高い導電性や触媒機能を持ち、新奇の電子材料として期待されるカーボンナノシートを、簡易に合成する手法を開発しました。ビーカーに水を注ぎ、攪拌した水面に輪状の炭素分子であるカーボンナノリングを展開し、基板に転写し焼成するだけでカーボンナノシートを合成できます。高価な装置や高度な技術が不要で、高い導電性などを活かした太陽電池やタッチパネル、燃料電池の触媒膜などへの応用が期待されます。
  2. グラフェンに代表される、二次元状の炭素材料であるカーボンナノシートは、高い導電性や触媒機能も持つことから、新奇な電子材料や触媒膜として期待されています。高品質なカーボンナノシートを合成するためには、炭素を多く含む分子を、ナノスケールで構造を制御しながら組み上げることが求められます。しかし、そのためには高度な手法や高価な装置が必要であり、しかも最終段階において高温で焼成し炭素化する際にナノ構造が崩れてしまうという問題がありました。
  3. 本研究グループでは、水を注いだビーカーに渦流を生じさせ、その水面に輪状の炭素分子であるカーボンナノリングを浮かべ、それを基板に転写する簡易な方法で、均一かつ数十ナノメートルの孔を多く持つメソポーラス薄膜を作製できました。また、この薄膜を焼成することでメソポーラス構造を保持したままカーボンナノシートを得ることに成功しました。
  4. 本研究で用いた手法により、触媒活性を示すと予想される窒素を含有したカーボンナノシートの合成にも成功しているため、高価な白金を用いない触媒として燃料電池への応用などが期待されます。
  5. 本研究は、物質・材料研究機構 (NIMS) 超分子グループの森 泰蔵 NIMS特別研究員、有賀 克彦 グループリーダー (東京大学大学院 新領域創成科学研究科 教授 兼務) と、名古屋大学の伊丹 健一郎 教授らの研究チームによって行われました。また本研究は、科学技術振興機構 (JST) 戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究 (ERATO) 「伊丹分子ナノカーボンプロジェクト (研究統括 : 伊丹 健一郎) 」、日本学術振興会 (JSPS) 科学研究費助成事業 新学術領域研究「配位アシンメトリ」の一環として行われました。
  6. 本研究成果は、Angewandte Chemie International Edition誌のオンライン速報版として現地時間2018年7月6日に掲載される予定です。

「カーボンナノリングを用いたカーボンナノシートの合成」の画像

カーボンナノリングを用いたカーボンナノシートの合成



掲載論文

題目 : Carbon Nanosheets by Morphology-Retained Carbonization of Two-Dimensional Assembled Anisotropic Carbon Nanorings
著者 : Taizo Mori, Hiroyuki Tanaka, Amit Dalui, Nobuhiko Mitoma, Kengo Suzuki, Mutsuyoshi Matsumoto, Nikhil Aggarwal, Archita Patnaik, Somobrata Acharya, Lok Kumar Shrestha, Hirotoshi Sakamoto, Kenichiro Itami, Katsuhiko Ariga
雑誌 : Angewandte Chemie International Edition
掲載日時 : 2018年7月6日 (現地時間)
DOI:10.1002/anie.201803859


本件に関するお問合せ先

(研究内容に関すること)
国立研究開発法人 物質・材料研究機構
国際ナノアーキテクトニクス研究拠点
超分子グループ NIMS特別研究員
森 泰蔵 (もり たいぞう)
〒305-0044茨城県つくば市並木1-1
TEL: 029-851-3354 (内線 4094)
E-Mail: MORI.Taizo=nims.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人 物質・材料研究機構
国際ナノアーキテクトニクス研究拠点
超分子グループ グループリーダー
国立大学法人 東京大学大学院
新領域創成科学研究科 物質系専攻 教授
有賀 克彦 (ありが かつひこ)
〒305-0044茨城県つくば市並木1-1
TEL: 029-860-4597
E-Mail: ARIGA.Katsuhiko=nims.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人 科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究
ERATO 伊丹分子ナノカーボンプロジェクト 研究総括
国立大学法人 名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所 (WPI-ITbM) 拠点長/教授
国立大学法人 名古屋大学大学院 理学研究科 教授
伊丹 健一郎 (いたみ けんいちろう)
〒464-8602 愛知県名古屋市千種区不老町
TEL: 052-788-6098
E-Mail: itami=chem.nagoya-u.ac.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
(報道・広報に関すること)
国立研究開発法人 物質・材料研究機構
経営企画部門 広報室
〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
TEL: 029-859-2026
FAX: 029-859-2017
E-Mail: pressrelease=ml.nims.go.jp
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国立研究開発法人 科学技術振興機構 (JST)
広報課
〒102-8666 東京都千代田区四番町5番地3
TEL: 03-5214-8404
FAX: 03-5214-8432
E-Mail: jstkoho=jst.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立大学法人 名古屋大学
総務部総務課広報室
〒464-8601 愛知県名古屋市千種区不老町
TEL: 052-789-2699
FAX: 052-789-2019
E-Mail: kouho=adm.nagoya-u.ac.jp
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国立大学法人 東京大学大学院
新領域創成科学研究科 総務係
TEL: 04-7136-5578
FAX: 04-7136-4020
E-Mail: sato.yumiko=mail.u-tokyo.ac.jp
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(補助事業に関する問い合わせ先)
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究「配位アシンメトリ」
〒113-0033 東京都文京区本郷7-3-1 東京大学大学院理学系研究科化学専攻
領域代表 塩谷 光彦 (しおのや みつひこ) 教授
TEL: 03-5841-8061 (内線28061)
E-Mail: shionoya=chem.s.u-tokyo.ac.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)

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