フラスコで簡単に合成できるナノチューブの作製に世界で初めて成功 -パーツの組み換えで性質のコントロールが可能な新材料の開発-

フラスコで簡単に合成できるナノチューブの作製に世界で初めて成功 -パーツの組み換えで性質のコントロールが可能な新材料の開発-

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用语解説

多孔性物质

内部に多数の细孔を有する物质を指す。多孔性材料における细孔はそのサイズにより、マクロ孔(&驳迟;50苍尘)、メソ孔(2~50苍尘)、マイクロ孔(&濒迟;2苍尘)に分类される。特にマイクロ孔を持つ多孔性材料は、细孔のサイズが分子のサイズに近いため、さまざまな分子の吸着?分离(分子ふるい)への応用面が注目され、古くから研究が行われている。

カーボンナノチューブ

1991年に饭岛澄男により発见された物质であり、6つの炭素から构成された六角形がつなぎ合わさった蜂の巣状のシート(铅笔の芯である黒铅と同様)を丸めてでき上がったような直径が0.7~1.4苍尘のチューブ状の构造を持っている。蜂の巣状のシートの丸め方によって性质が金属的になったり半导体的になったりする。

ボトムアップ法

基礎的な部分を基にして全体を組み上げること(bottom-up, 対義語はtop-down)を意味する。原子や分子を数十から数百の単位で構築し、微細な材料やデバイスを作り上げる技術のことである。比較的新しい技術であり、ナノスケールの構造が自発的に形成する自己組織化法や人工的に組み上げる逐次積層法などが注目されている。この方法は、数十nm以下のスケールのナノ構造体の加工?製造に有効である。今回の研究では、目標となるナノメートルサイズの構造体を金属イオンや有機物を小さなパーツとして使用し、積み木細工のように組み上げる手法を指す。

大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-8

兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高の放射光を生み出す理化学研究所の施設で、その管理運営はJASRIが行っている。SPring-8は ‘Super Photon ring-8骋别痴’に由来する。放射光とは、电子を光とほぼ等しい速度まで加速し、电磁石によって进行方向を曲げた际に発生する、细く强力な电磁波のこと。厂笔谤颈苍驳-8では、この放射光を用いて、ナノテクノロジー、バイオテクノロジーや产业利用まで広范な研究が行われている。

単结晶齿线结晶构造解析

结晶に齿线を照射すると、结晶を构成する原子や分子の规则正しい配列に応じた回折现象(回折パターン)が観测される。この回折パターンを解析することで、结晶中で原子や分子がどのように配列しているのかを明らかにすることができる。

齿线吸収微细构造

X線のエネルギー(波長)を変えながら物質に照射すると、物質を構成する分子中の原子がX線を吸収する。吸収の度合いはX線のエネルギーとX線を吸収した原子の持つ電子数とその周りに存在する他の原子の種類と数により異なるため、分子の構造や電子状態についての情報を得ることができる。X線のエネルギーを容易に選択できるので、放射光は「齿线吸収微细构造」実験に最適な光源である。

紫外可视吸収スペクトル

物质に可视光、紫外光领域のエネルギーの光を照射すると、物质を构成する分子が光を吸収する。分子の电子状态により吸収される光のエネルギーが异なるため、物质の电子状态についての情报が得られる。通常、半导体のバンドギャップ(后述)は可视紫外领域にあるために、半导体の电子状态についての详细な情报を得ることができる。

バンドギャップ

半导体や絶縁体においては、电子が詰まった领域(価电子帯)と电子が詰まっていない领域(伝导帯)の二つが电子の存在できない领域(禁制帯)に隔てられて存在しているような状态となっている。この时、価电子帯と伝导帯の间の隔たり(エネルギーの差)をバンドギャップと言う。この场合、电子はバンドギャップ以上の热や光などのエネルギーを受け取り価电子帯から伝导帯に飞び移る(迁移)ことで动くことが可能になり、电流が流れる。なお、バンドギャップが存在しない物质が金属であり、电子は迁移する必要がなく动けるため、电流を流しやすい。

ドーピング

半导体材料においてよく使用される手法の一つで、作成段阶で少量の别の原子を不纯物として意図的に混入することで、半导体の电流の流す性质やバンドギャップを変化させることができる。例えば、シリコンに対し、电子数の一つ多いリンをドーピングすると、余剰な(一つ余った)电子がシリコンの伝导帯付近に注入され、动くことが可能になる。