【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22UT1136

利用課題名 / Title

単層架橋カーボンナノチューブに対するアリルハライドを用いた気相機能化

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

リソグラフィ/Lithography,EB,ナノチューブ/ Nanotube

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

加藤 雄一郎

所属名 / Affiliation

理化学研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

Xiaojian Wu, Jacob Fortner, YuHuang Wang （アメリカ メリーランド大学）,項栄（東京大学）,井ノ上泰輝 （東京大学）,丸山茂夫 （東京大学）

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-604：高速シリコン深掘りエッチング装置
UT-900：ステルスダイサー

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

合成直後の架橋カーボンナノチューブに量子欠陥を導入できることを実証し、その発光特性を1次元励起子拡散モデルで説明する。また発光特性から、ナノチューブ直径に依存する反応性を明らかにする。

実験 / Experimental

電子線描画装置とシリコン深掘りエッチング装置を用いてシリコン基板上に様々な幅のトレンチを作製した。その後、化学気相成長法によってトレンチに架橋させたカーボンナノチューブを合成し、ヨードベンゼンと反応させ、その発光特性を顕微分光測定によって評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

量子欠陥形成に起因する発光強度現象がカーボンナノチューブの直径により異なることがわかった。この発光強度の変化を励起子拡散モデルで説明した。また、直径が小さいほど反応性が高いことが明らかになり、欠陥密度を見積もると1ミクロンあたり1-2個の量子欠陥が形成されることがわかった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

架橋カーボンナノチューブにおける光化学反応の模式図。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

競争的資金：本研究は総務省 (SCOPE 191503001)、科研費KAKENHI JP18H05329, JP20H00220, JP20H02558, JP20K15112, JP20K15137、JST (CREST JPMJCR20B5)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Daichi Kozawa, Formation of organic color centers in air-suspended carbon nanotubes using vapor-phase reaction, Nature Communications, 13, (2022).
   DOI: 10.1038/s41467-022-30508-z
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. D. Kozawa, X. Wu, A. Ishii, J. Fortner, K. Otsuka, R. Xiang, T. Inoue, S. Maruyama, Y. H. Wang, Y K. Kato, “Formation of organic color centers in air-suspended carbon nanotubes using vapor-phase reaction,” JSAP-Optica Joint Symposia, the 83rd JSAP Autumn Meeting 2022, Miyagi, Japan (September 21, 2022).
2. D. Kozawa, X. Wu, A. Ishii, J. Fortner, K. Otsuka, R. Xiang, T. Inoue, S. Maruyama, Y. H. Wang, Y. K. Kato, “Formation of Organic Color Centers in Air-Suspended Carbon Nanotubes Using Vapor-Phase Reaction,” 8th Workshop on Nanotube Optics and Nanospectroscopy (WONTON 2022), (July 26, 2022).

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件