課題番号（Application Number）：S-16-NR-0064
利用形態（Type of Service）：共同研究
利用課題名（日本語） ：分子系ナノ粒子複合カーボンチューブn型熱電材料の開発
Program Title (English) ：Development of CNT-n-type nanotubes based on Molecular Nano particles
利用者名（日本語） ：宇田　亮子
Username (English) ：Ryoko Uda
所属名（日本語） ：奈良工業高等専門学校　化学工学科
Affiliation (English) ：Nara Natl Coll Technol, Dept Chem Engn

１．概要（Summary ）
人工色素であるマラカイトグリーン（ＭＧ）は酸塩基に応答して水溶性の着色状態（酸性～中性）と疎水性の無色状態（塩基性）を可逆的にスイッチするが、塩基性ＭＧの用途は滅菌を除き、その不溶性のために極めて限定されていた。本研究では機能がスイッチするｐＨ（１１．６）付近で塩基性ＭＧが安定な水溶性コロイドを形成すること、また塩基性ＭＧコロイドがナノカーボン材料への安定なｎ型ドーパントとして作用することを見出した。種々の物質同定法と熱電計測を用い、そのドーピングを詳細に評価した
２．実験（Experimental）
ｐＨを制御したＭＧ水溶液を調製し、別途調整したカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）膜を１８時間浸漬、減圧乾燥したものを測定試料とした。この試料に関して、透過型電子顕微鏡による形態観察、XPSによる電子状態評価、大気中高電子分光による仕事関数の評価、熱電特性評価装置による熱電特性評価などの実験を行った。
３．結果と考察（Results and Discussion）

図1　本研究で利用した分子ドーパント
図1に示す分子をドーパントとして用い、そのナノ粒子をCNTと複合化することによりCNTのｎ型化を検証した。ナノ粒子のサイズはおよそ６０ｎｍであること、またＣＮＴネットワークに効率的に固定化されていることが明らかとなった（Fig.1 (a-b)）。得られた複合体は大気下で極めて安定なｎ型熱電特性を示した（Fig.1 (c)）。

このようなナノ粒子による熱電特性の制御と増強は下図のようなCNT接合間におけるナノ結晶によるキャリアフィルター効果により説明できる。

４．その他・特記事項（Others）
無し
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Y. Nonoguchi, A.Tani, T. Ikeda, C. Goto, N. Tanifuji, R. M. Uda, T. Kawai, Small 13, 1603420 (2017). カバーピクチャーに採択
(2) S. Sudo, R. Uda, T. Ikeda, Y. Nonoguchi, T. Kawai, 日本化学会第９７春季年会、H29年3月16日講演
６．関連特許（Patent）
無し