科学者は界面活性剤を使用して「不活性」を促進します

窒化ホウ素ナノチューブの分散は、新しい 1D 材料のエキゾチックな特性を明らかにするのに役立ちます

首都大学東京

画像: 十分に分離された窒化ホウ素ナノチューブ上に二硫化モリブデンを化学蒸着すると、同軸ナノチューブ構造が形成されます。もっと見る

提供：首都大学東京

東京 – 首都大学東京の研究者らは、界面活性剤を使用して絶縁性窒化ホウ素ナノチューブを分散させ、それらを束ねることなく表面にコーティングしました。 研究チームは、熱処理により界面活性剤が除去され、きれいなナノスケールのテンプレートが現れることを実証しました。 化学気相成長法では、さまざまな材料を使用してテンプレート上に同軸ナノチューブを形成できます。 「不活性」絶縁構造上にナノチューブをコーティングできるため、科学者は新しいナノチューブ材料の特性に前例のないアクセスが可能になります。

ナノテクノロジーの画期的な進歩により、材料科学者にとってナノチューブとナノシートの入手が容易になりました。 しかし、それらを単独で研究することは決して簡単ではありません。 それらは束ねられたり、集合したりすることが多いため、次元の縮小から生じるエキゾチックな光学的および電子的特性をターゲットにするのは困難です。

最近の研究では、ナノチューブ材料がカーボン ナノチューブの表面上で成長し、十分に分離された構造を提供し、特性を明らかにできる可能性があることが示されました。 しかし、カーボンナノチューブは導電性を持ち、光を強く吸収するため、コーティングされた材料の電気的および光学的特性を元のナノチューブの電気的および光学的特性と区別することが困難になります。

今回、首都大学東京の中西祐介助教授、蓬田洋平助教授、宮田康光准教授らのチームは、ナノチューブを成長させるためのテンプレートの代わりに、絶縁性の窒化ホウ素（BN）ナノチューブを使用した。 これは簡単な作業ではありません。窒化ホウ素ナノチューブは粘着性があることで有名です。 界面活性剤を使用してチューブを分散させることでチューブを離すことができますが、界面活性剤を除去してきれいなテンプレートを表示できるかどうかは不明でした。 現在、研究チームはチューブに付着しない界面活性剤を見つけることに成功しました。 彼らはまた、真空下での熱処理にも磨きをかけ、きれいで十分に分離された絶縁性ナノチューブテンプレートを残しました。

化学蒸着を使用すると、さまざまな材料をテンプレート上にコーティングできます。 新しいチューブは元の BN チューブの周りを包み込み、ナノスケールの同軸ケーブルのように見えるものを形成します。 重要なのは、BN は絶縁材料であるため、コーティングされたあらゆる材料の電気的特性をこれまでにないほど深く研究できることです。 これには、キラリティーとして知られる特性、つまり、あらゆる範囲のエキゾチックな電子特性を引き起こすナノチューブ内の原子の構造における「利き手性」が含まれます。

原則として、研究チームは、「ナノ試験管」を使用して、さまざまな材料の成長をテンプレート化できると考えています。 彼らはすでに二硫化モリブデンと炭素で成功しており、さらに多くの可能性があります。 これに、BN テンプレートの光学的および電気的不活性性が加わり、新しいプラットフォームは材料の発見だけでなく、そのエキゾチックな物理化学的特性への自由なアクセスも約束します。

この研究は、JSPS 科研費助成番号 JP19H02543、JP19K15392、JP20H00220、JP20H02572、JP20H02573、JP20H02605、JP20KK0114、JP21H05232、JP21H05234、JP22H00280、JP22H00 の支援を受けました。 283、JP22H01911、JP22K04886、JP22H04957、JP22H05468、およびJP22H05469、JST CREST助成金番号JPMJCR17I5、JPMJCR20B1、 JPMJCR20B5、JST FOREST プログラム助成番号 JPMJFR213X。

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