ANC [アドバンスドナノカーボン材料 産業育成・イニシアティブ]

低炭素社会を実現するナノカーボン高度利用技術の開拓

• 大面積基板上にカーボンナノチューブ（CNT）を高速成長し、超低抵抗導電性繊維、超高強度繊維、導電性シートを作製する研究開発
• 水中アーク放電法により、高品質なカーボンナノホーン（CNH）を安価で大量に合成する方法を確立。CNH は、高比表面積で分散剤を使うことなく分散が可能で、高性能な電極材料やガス貯蔵材料などへの応用開発
• 大面積フレキシブル基板への酸化グラフェンの塗布技術、高度還元技術、高機能化、電極への応用技術の開発

単層カーボンナノチューブおよび高分子の固体構造の解明と高性能複合材料への応用

単層カーボンナノチューブ（SWNT）や高分子材料の固体構造およびその形成過程を制御し、優れた機能・性能を有する新規材料を開発しています。最近では分散性に優れたSWNT ナノフィラーを作製し、高分子との複合体を研究しています。また、各種顕微鏡を用いた微細構造観察にも幅広い実績を有しており、高分子単結晶から繊維内部に分散したSWNT の微細構造まで各種観察できます。

■ANC プロジェクトに関係するテーマ概要

カーボンナノチューブ/ 高分子複合体繊維の構造制御およびその微細構造と力学性質の関係解明

• 複合体中でのSWNT 分散性向上に関する研究
• 透過型電子顕微鏡を用いたSWNT の分散状態の直接評価と力学的性質の関係解明

SWNT の凝集構造制御(SWNT 結晶の作製) と高性能高分子複合体への応用

• 希薄溶液からの結晶化を利用したSWNT 結晶の作製
• SWNT 結晶（高分散性SWNT ナノフィラー）を用いた高性能複合体の開発

第一原理・マルチスケール計算手法によるナノ界面設計

電子・光・電磁波・弾性波デバイスの新原理の提案と実証、それらの一応用である新しいエネルギー収穫システ ム（エナジーハーベスティング）の構築を目指し、ミクロな電子・原子レベルからマクロな電磁波・音波の伝播ま でを結び付けるマルチスケールシミュレーション手法の開発、それに基づく新材料・デバイスの提案や無線送電・ 移動体通信システム等の創成・設計・解析に関する研究を行っています。ANC プロジェクトに関係する課題とし ては、以下のテーマについて研究を行っています。

• 半導体・セラミックスのナノスケール界面・欠陥への添加元素偏析効果による新規ナノデバイスの提案
• グラファイトナノチューブの光応答特性解析とドーピング効果の予測
• CNT/ 半導体界面の電子状態とキャリア輸送特性解析

カーボンナノスペースの機能解明と新奇利用法の開拓

ナノカーボンの空隙率は非常に大きく、とりわけ数ナノメートル程度のナノスペースが大量に存在します。ナノ 空間中に吸着した分子やイオンは、ナノ空間が形成する非常に強い空間場の影響によりバルク中とは大きく異なる 物理的・化学的性質を示すことが次々と明らかになっています。私はナノカーボンの空間サイズ、幾何構造および 表面の化学状態とそこに吸着した分子・イオンを精密に解析することで、ナノカーボンを新たな分離材、貯蔵材、 反応容器として応用するための研究開発を進めています。
現在の研究テーマは以下のとおりです。

• ナノカーボンの空間（主にミクロ孔）内における溶液・溶媒構造
• ナノ空間材料（メソポーラカーボン）の合成研究
• ナノカーボンを利用した新たな無機系ナノ粒子の合成研究

ナノカーボン新規合成のためのプラズマ原子過程

ナノカーボン材料の合成に用いられている放電プラズマを含むプラズマ原子過程の理論・シミュレーションによ る解析、特に光・輻射の生成過程と原子過程の相互作用など

溶液プロセスによる機能化グラフェン類の合成

極めて安価（数百円/kg）かつ大量（埋蔵量7 千万㌧以上）に存在する黒鉛を原料として、酸化グラフェン（GO） を効率よく合成する手法を開発した。GO は水や極性溶媒に高い分散性を示し、金属ナノ粒子や導電性高分子と容 易に複合化することができる。GO を様々な方法で還元（化学還元・光還元・熱還元）することにより、酸化度を 自在に調節する技術を有している。

細胞内輸送の制御をめざして

消化酵素の分泌など、細胞内で作り出された物質は、様々な経路を経て細胞内を輸送される。この輸送の仕組み を解明し、制御に役立つ技術開発を行っている。小分子スクリーニング等も行っている。