原子配列を制御してCNTを合成 東北大：NiSnFe触媒を用い合成条件を最適化（2/2 ページ）

[馬本隆綱，EE Times Japan]

詳細な合成メカニズムも解明

　研究グループは、詳細な合成メカニズムも解明した。これにより、「NiSnFe触媒ナノ粒子がNiのコアとNiOのシェルに分かれたコア／シェル構造を取る」ことや、「Niのコア部分がNi+SnとNi+Feの領域に偏析する」ことが分かった。さらに、Ni+Snのコア部の一部にNi₃Snという特異な結晶が存在することも明らかにした。実験結果と密度汎関数理論（DFT）計算により、Ni₃Sn（0001）面における特定の原子配列が、（6,5）CNTのカイラリティを決める主要因であることを突き止めた。

　また、超高純度（6,5）CNTが束状に集合した（6,5）CNTバンドル構造も繰り返し観測され、孤立状態の（6,5）CNTに比べ蛍光発光寿命が20倍以上も長くなることが判明した。この要因として、「同じカイラリティのみから構成された特異な束状構造が、ある種の超結晶に近い構造体を持ったことによる効果」との考えを示した。将来的には、同一のカイラリティCNTのみを束ねることで、CNT超結晶を形成できる可能性があるという。

NiSnFe触媒の走査透過型電子顕微鏡（STEM）像とその原子構造解析結果および、同一粒子に対する元素マッピングの結果［クリックで拡大］ 出所：東北大学他

5）CNTで構成された束状構造の透過型電子顕微鏡（TEM）像,上図は超高純度（6,5）CNTで構成された束状構造の透過型電子顕微鏡（TEM）像。左中央はそのコントラストをa−bラインで切り出した図。右中央はシミュレーション解析から推測した（6,5）CNT束状構造のモデル図。下図は孤立した（6,5）CNTと、束状（6,5）CNTのPL寿命特性［クリックで拡大］ 出所：東北大学他

　今回の研究は加藤俊顕氏の他、東北大学大学院理学研究科の是常隆教授、同大学材料科学高等研究所の井上和俊准教授、産業技術総合研究所の劉崢上級主任研究員、理化学研究所の加藤雄一郎主任研究員と寺嶋亘研究員、東京大学大学院工学系研究科の幾原雄一特別研究教授（東北大学材料科学高等研究所兼務）、東京大学・日本電子産学連携室の斎藤光浩副室長らが共同で行った。