カーボンナノチューブ合成
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単層カーボンナノチューブ(単層CNT)は、nmの細さとmmの長さを持つ特異な1次元材料です。
物理・理学分野により特異な性質が明らかにされ、多様な用途が提案されています。
一方で、極少量しか作れず金よりも高価、応用は進んでいません。
ものづくりでは化学・工学が主役、私たちは単層カーボンナノチューブの
ミリメータースケール高速成長技術を開発、実用的な合成法の確立を目指しています。
詳細はこちらをご覧下さい。 反応器の三次元場を活用したCNTの量産技術の開発、 および基板上への直接合成による各種デバイス応用を進めています。
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 世界トップクラスのSWCNT高速成長 高解像度版はこちら  流動層大量合成：動画はこちら |
グラフェン・薄膜
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グラフェンは原子一層からなる特異な二次元ナノ材料で、
優れた導電性・透明性・機械特性などを有し、多様な応用が期待されています。
しかし実用的な合成技術の開発は、未だこれからです。私たちは、電子デバイス応用で必要とされる基板上に直接グラフェンをパターン合成する技術や、
太陽電池やタッチパネルなどで要求される良質なグラフェンを低コスト合成する技術を開発しています。 また、同様の薄膜は、CNTの分散・塗布により容易に作製できます。 フレキシブルエレクトロニクス応用に向け、CNT粉末を無駄なく薄膜化する技術も開発しています。
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CNTの電池応用
カーボンナノチューブは、良導性で引っ張りに強く熱・化学的に安定という無機材料の特徴と、
軽量で柔軟で塗布プロセスの適合性が高いという有機材料の特徴を併せ持ち、
かつ特異な1次元ナノ構造を併せ持ちます。
我々は、長尺なCNTを分散・ろ過して投影面積の数千倍の表面積を内部に持つCNTスポンジ状薄膜を作製し、
その中に活物質を包含した革新的な二次電池・電気化学キャパシタ電極とセルを、デバイスの専門家と
連携して開発しています。
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急速蒸着技術
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シリコンや各種金属薄膜は、広く現代社会を支えています。太陽電池や蓄電池などでも重要な構成要素ですが、
クリーンエネルギーデバイスの大規模普及には、簡易に高速に安価に作ることが重要です。 蒸着技術は基礎研究では超高真空下でゆっくり丁寧に製膜する技術として使われていますが、 民生ではポテトチップス包装のアルミニウム蒸着のように高速で安価な技術が実用化しています。 蒸着源を融点より大幅に加熱することで、1 minで10 umといった高速製膜が可能になります。 太陽電池用の高結晶性シリコン膜、リチウム二次電池用の多孔質シリコン膜、二次電池・キャパシタでの 金属箔集電体などの製膜技術を開発しています。
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 太陽電池用単結晶Si膜の1分蒸着と剥離  リチウムイオン電池用多孔質Si膜の1分蒸着 |
以前の博士論文
- Ricardo QUINTERO RESTREPO, "Development of lightweight electrochemical capacitor electrodes based on a three dimensional carbon capturing capacitive particles"（カーボンナノチューブ3次元ネットワークで活物質を包含した軽量な電気化学キャパシタ電極の開発）東京大学 (2015).
- 陳 忠明, "Development of production methods of submillimeter-long carbon nanotubes"（サブミリメータ長カーボンナノチューブの合成法の開発）東京大学 (2014).
- 長谷川 馨, "Millimeter-scale growth of single-walled carbon nanotubes on substrates"（基板上での単層カーボンナノチューブのミリメータースケール成長）東京大学 (2011).
- 杉目 恒志, "Clarification of catalytic growth mechanism of single-walled carbon nanotubes and control of their synthesis"（単層カーボンナノチューブ触媒成長の機構解明と合成制御）東京大学 (2010).
- 筧 和憲, "Growth of single- and multi-walled carbon nanotubes catalized by sputter-deposited metal nanoparticles"（スパッタ担持金属ナノ粒子触媒による単層・多層カーボンナノチューブの成長）東京大学 (2008).
以前の修士論文
- 大場 一哲「担持触媒の気相分散供給とカーボンナノチューブの連続合成」早稲田大学 (2016).
- 川端 孝祐「小粒径セラミック粉末への触媒の気相担持とカーボンナノチューブの流動層合成」早稲田大学 (2016).
- 岸田 有理「Co薄膜への炭素固溶と塩素エッチングによるグラフェンのSiO2上直接形成」早稲田大学 (2016).
- 栗谷 匡明「アセチレンブラック―カーボンナノチューブ複合体の気相一貫合成法の開発」早稲田大学 (2016).
- 杉野 裕亮「担持触媒の気相形成とカーボンナノチューブの連続合成」早稲田大学 (2016).
- 中村 典義「フェロセンの急速加熱・冷却による触媒粒子生成とカーボンナノチューブの気相連続合成」早稲田大学 (2016).
- 成林 美里「カーボンナノチューブ自立膜とMnO2粒子の複合化による電気化学キャパシタ電極の開発」早稲田大学 (2016).
- 山口 航太郎「グラフェンの固相成長およびカーボンナノチューブの気相成長における界面とシード制御」早稲田大学 (2016).
- 山崎 悠平「急速蒸着とその場溶融結晶化による大粒径結晶Si薄膜の簡易作製法の開発」早稲田大学 (2016).
- 吉原 悠「気相および液相プロセスによるカーボンナノチューブ構造体の作製と制御」早稲田大学 (2016).
- 大川 朝陽「実用的なグラフェンのCVD合成と転写技術の開発」早稲田大学 (2015).
- 白江 宏之「低抵抗カーボンナノチューブ・フレキシブル膜のロスフリー作製プロセスの開発」早稲田大学 (2015).
- 房 楠「Li二次電池負極を目指した柔軟性電極上への多孔質Si 膜の急速蒸着と電気化学評価」早稲田大学 (2015).
- 山口 麻衣「単層カーボンナノチューブの火炎合成と、温度場・反応制御」早稲田大学 (2015).
- 小坂 昌輝「金属フリーグラフェンの基板上直接形成と構造制御」東京大学 (2014).
- 今 佑介「単層カーボンナノチューブの流動層合成技術の開発」東京大学 (2013).
- 廣田 幸祐「急速蒸着法による太陽電池用大粒径結晶シリコン薄膜の作製」東京大学 (2013).
- 増田 竜也「銅触媒対向配置・化学気相成長法によるグラフェン結晶成長制御」東京大学 (2013).
- 大島 淳「単層カーボンナノチューブの火炎合成」東京大学 (2012).
- 佐藤 佳邦「単層カーボンナノチューブの気相合成と構造制御」東京大学 (2012).
- 羅 ヌリ「稠密な垂直配向カーボンナノチューブ配列の基板上低温成長」東京大学 (2012).
- 関口 康太郎「パルス通電加熱CVDによるカーボンナノチューブフィールドエミッタの瞬間実装」東京大学 (2011).
- 髙野 宗一郎「基板上への金属フリー・グラフェン膜形成技術の開発」東京大学 (2011).
- 李 圭夏「スパッタ多結晶膜の粒界分離によるFePtナノロッドの高密度形成」東京大学 (2011).
- 姜 憲求「金属誘起結晶化によるアモルファスカーボンからのグラフェン作製と結晶成長メカニズム」東京大学 (2011).
- ケットプリーシャサワット・スアパー「カーボンナノチューブの自己組織化ネットワークと透明導電特性」東京大学 (2010).
- 朴 相昱「カーボンナノチューブのセンチメータースケール持続成長」東京大学 (2010).
- 石塚 洋行「気相分散触媒による単層CNT気相合成と成長メカニズム」東京大学 (2010).
- 辻 由樹絵「多結晶コバルトシリサイド薄膜の構造制御」東京大学 (2010).
- 野村 桂甫「カーボンナノチューブ低温合成のための触媒開発」東京大学 (2010).
- 白井 聖「カーボンナノチューブの低温成長と稠密成長に向けた薄膜触媒の開発」東京大学 (2009).
- ムンガイ F. カニイリ「急速エピタキシーおよびリフトオフプロセスによる太陽電池用単結晶シリコン薄膜の合成」東京大学 (2009).
- 諸隈 慎吾「Liイオン２次電池用Si薄膜負極の開発」東京大学 (2009).
- 伊藤 龍平「カーボンナノチューブのCVD合成における気相反応と触媒反応の独立制御」東京大学 (2008).
- 高嶋 智史「塩素共存下での銅成膜機構の理解と微細孔埋め込み技術の開発」東京大学 (2008).
- 長谷川 馨「熱CVD法による基板上での単層カーボンナノチューブの高速成長」東京大学 (2008).
- 大島 裕史「半導体から絶縁体へ相変化するアモルファスシリカ膜の作製と評価」東京大学 (2007).
- 桑原 雄一「エピタキシャルリフトオフプロセスを用いた太陽電池用シリコン薄膜の作製」東京大学 (2007).
- 杉目 恒志「コンビナトリアル手法による触媒探索と単層カーボンナノチューブ合成の理解と制御」東京大学 (2007).
- 森下 梓「スパッタ法によるFePt磁性体ナノ薄膜の結晶粒界制御」東京大学 (2007).
以前の卒業論文
- 岡田 翔平「単層カーボンナノチューブの火炎合成とガス混合過程の制御」早稲田大学 (2016).
- 葛原 颯己「カーボンナノチューブと酸化ジルコニウムの複合化による酸素還元電極の開発」早稲田大学 (2016).
- 小林 峻司「熱界面材料に向けたCu箔上カーボンナノチューブ垂直配向膜合成と構造制御」早稲田大学 (2016).
- 永井 款也「Sn含有有機分子およびCOを原料としたグラフェンの合成」早稲田大学 (2016).
- 浜田 航綺「カーボンナノチューブの気相精製と、六方晶窒化ホウ素膜の基板上合成」早稲田大学 (2016).
- 藤田 誠「融液蒸着法による多結晶シリコン膜の作製と基板からの剥離法の開発」早稲田大学 (2016).
- 本田 陽一郎「急速蒸着によるアルミニウム-カーボンナノチューブ複合箔の作製と蓄電デバイス電極応用」早稲田大学 (2016).
- 南出 泰佑「Cuエピタキシャル膜の急速蒸着とグラフェンの精密合成」早稲田大学 (2016).
- 宮寺 耕平「カーボンナノチューブ集電体による金属箔レス・キャパシタの検討」早稲田大学 (2016).
- 山片 豪「Liイオン電池正極に向けたカーボンナノチューブとリン酸鉄リチウムの複合膜の開発」早稲田大学 (2016).
- 渡邊 亮「グラフェン-シリコン太陽電池に向けたグラフェンの転写プロセスの開発」早稲田大学 (2016).
- 青井 慈喜「銅薄膜の急速蒸着とリチウム二次電池電極応用」早稲田大学 (2015).
- 秋葉 祥恵「エッチング析出法による数層グラフェンの誘電体基板上直接形成と構造制御」早稲田大学 (2015).
- 許 乃傲「電気化学キャパシタ電極のための酸化グラフェン-カーボンナノチューブ複合膜の作製」早稲田大学 (2015).
- 小輪瀬 敬之「ガス中蒸発法によるシリコンナノ粒子の作製とリチウムイオン電池用3次元厚膜電極の開発」早稲田大学 (2015).
- 高畠 麻実「各種炭素材料への臭素ドーピングによる低抵抗化とその機構」早稲田大学 (2015).
- 蜂谷 宗一郎「流動層法を用いたカーボンナノチューブの合成とガス流による一括回収」早稲田大学 (2015).
- 堀 圭佑「CNTスポンジ膜への硫黄包含によるリチウム硫黄電池正極材料の開発」早稲田大学 (2015).
- 村元 恵理「カーボンナノチューブ塗布型結晶シリコン太陽電池の構造要件と最適化」早稲田大学 (2015).
- 森川 裕介「リチウム二次電池に向けたシリコン粒子膜の集電体上直接形成」早稲田大学 (2015).
- 山田 亮「フレキシブルカーボンナノチューブパターンのロスフリー印刷」早稲田大学 (2015).
- 大場 一哲「コロイド溶液からのエアロゾル担持触媒の創成とカーボンナノチューブの気相合成」早稲田大学 (2014).
- 川端 孝祐「含浸担持触媒によるサブミリメータ長カーボンナノチューブの合成」早稲田大学 (2014).
- 岸田 有理「エッチング析出法によるCo-C混合膜からのグラフェンの誘電体基板上直接形成」早稲田大学 (2014).
- 栗谷 匡明「アセチレンブラック粒子上でのカーボンナノチューブ合成による複合化と、1秒スケールでの反応制御」早稲田大学 (2014).
- 杉野 裕亮「触媒塩溶液からのエアロゾル担持触媒の創成とカーボンナノチューブの気相合成」早稲田大学 (2014).
- 中村 典義「アーク放電と気体原料を用いたカーボンナノチューブの連続合成」早稲田大学 (2014).
- 成林 美里「電気化学キャパシタを目指したカーボンナノチューブ自立膜とMnO2粒子の複合電極の作製」早稲田大学 (2014).
- 山口 航太郎「気相法および固相法によるグラフェン薄膜の合成と構造制御」早稲田大学 (2014).
- 山崎 悠平「フレキシブル太陽電池を目指した結晶シリコン薄膜作製法の開発」早稲田大学 (2014).
- 吉原 悠「スパッタ法による銅-炭素複合膜の作製と、導電性・電流耐性評価」早稲田大学 (2014).
- 大川 朝陽「CVD 法で合成したグラフェンの転写と触媒の繰り返し利用」早稲田大学 (2013).
- 白江 宏之「カーボンナノチュブフレキシブル配線・透明電極の簡易作製」早稲田大学 (2013).
- 房 楠「リチウムイオン電池負極用シリコン系多孔質膜の急速蒸着」早稲田大学 (2013).
- 山口 麻衣「単層カーボンナノチューブの火炎合成」早稲田大学 (2013).
- 小坂 昌輝「金属フリーグラフェンの基板上直接形成と構造制御」東京大学 (2012).
- 廣田 幸祐「急速蒸着・エピタキシャルリフトオフ法による太陽電池用単結晶シリコン薄膜の作製」東京大学 (2011).
- 増田 竜也「Cu薄膜触媒を用いた化学気相成長法によるグラフェン合成と結晶構造制御」東京大学 (2011).
- 佐藤 佳邦「単層カーボンナノチューブのシードの気相合成」東京大学 (2010).
- 関口 康太郎「パルス通電加熱によるカーボンナノチューブフィールドエミッタの瞬間実装」東京大学 (2009).
- 高野 宗一郎「微細孔の選択的埋め込み技術の開発」東京大学 (2009).
- 辻 由樹絵「電子デバイス用コバルトシリサイド薄膜の結晶成長の理解と制御」東京大学 (2008).
- 野村 桂甫「機能分担触媒によるカーボンナノチューブの低温成長」東京大学 (2008).
- 諸隈 慎吾「カーボンナノチューブ合成における触媒構造の変化」東京大学 (2007).