2026/03/01 更新

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ムラカミ　ヨウイチ
村上　陽一
MURAKAMI YOICHI
所属
総合研究院 ゼロカーボンエネルギー研究所 教授
職名
教授
ホームページ
https://murakami.zc.iir.titech.ac.jp/
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News & Topics

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学位

  • 博士(工学) （ 2005年3月   東京大学 ）

研究分野

  • ナノテク・材料 / 有機機能材料

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 熱工学  / 分子熱工学、熱流体、液体熱電変換

  • ナノテク・材料 / ナノ材料科学  / 共有結合性有機骨格（COF）

学歴

  • マサチューセッツ工科大学   機械工学専攻   文部省国費派遣留学生

    1999年9月 - 2000年5月

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    国名： アメリカ合衆国

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  • 東京大学   工学系研究科   機械工学専攻，博士課程短縮修了 博士（工学）

    2005年3月

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    国名： 日本国

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  • 東京工業大学   工学部   機械宇宙学科 卒業

    1998年3月

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    国名： 日本国

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  • 東京工業大学   理工学研究科   機械物理工学専攻 修士課程修了

    2001年3月

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    国名： 日本国

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経歴

  • 東京科学大学   総合研究院   教授

    2024年10月 - 現在

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    国名：日本国

    備考：大学統合による大学名変更に伴う

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  • 東京工業大学   科学技術創成研究院 ゼロカーボンエネルギー研究所   教授

    2022年4月 - 2024年9月

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    国名：日本国

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  • 科学技術振興機構（JST）   さきがけ   研究員

    2018年10月 - 2022年3月

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    国名：日本国

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  • 東京工業大学   工学院 機械系   准教授

    2016年4月 - 2022年3月

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    国名：日本国

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  • 東京工業大学   理工学研究科 機械物理工学専攻   准教授

    2014年4月 - 2016年3月

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    国名：日本国

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  • 東京工業大学   グローバルエッジ研究院   テニュア・トラック助教

    2009年4月 - 2014年3月

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    国名：日本国

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  • 東京大学   工学系研究科（GMSI/G-COE）   特任講師

    2009年

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    国名：日本国

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  • 東京大学   工学系研究科 化学システム工学専攻   日本学術振興会特別研究員PD

    2006年 - 2009年

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    国名：日本国

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  • ライス大学   電気・コンピューター専攻   客員研究員

    2006年 - 2007年

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    国名：アメリカ合衆国

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  • 東京大学   工学系研究科 機械工学専攻   日本学術振興会特別研究員PD

    2005年 - 2006年

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    国名：日本国

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  • 東京大学   工学系研究科 機械工学専攻   日本学術振興会特別研究員DC2

    2004年 - 2005年

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    国名：日本国

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  • ソニー株式会社   VAIOノートコンピューター部門   機械設計および熱設計エンジニア

    2001年 - 2002年

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    国名：日本国

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所属学協会

論文

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MISC

  • 有機分子を用いた光のアップコンパージョン : 太陽電池・光触媒向け波長変換技術として (特集 「波長変換材料」および「光電気変換材料」の開発とその可能性)

    村上 陽一

    Material stage   12 ( 12 )   60 - 64   2013年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：技術情報協会  

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  • Exciton diffusion in individual single-walled carbon nanotubes

    MORITSUBO S, MURAI T, SHIMADA T, MURAKAMI Y, CHIASHI S, MARUYAMA S, KATO Yuichiro K

    応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   72nd   ROMBUNNO.29P-N-4   2011年8月

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    記述言語：英語  

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  • ウェルナー・ハイゼンベルク(1901-1976)の功績

    村上 陽一

    伝熱 : journal of the Heat Transfer Society of Japan   50 ( 212 )   36 - 45   2011年7月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本伝熱学会  

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  • フォノン伝導

    村上 陽一

    伝熱 : journal of the Heat Transfer Society of Japan   50 ( 211 )   5 - 11   2011年4月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本伝熱学会  

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  • ルイ・ド・ブロイ(1892-1987)の功績

    村上 陽一

    伝熱 : journal of the Heat Transfer Society of Japan   49 ( 208 )   52 - 57   2010年7月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本伝熱学会  

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  • 21pGQ-7 大型一巻きコイル法によるPFO単層カーボンナノチューブ超強磁場光吸収スペクトル(21pGQ ナノチューブ,領域7(分子性固体・有機導体))

    鈴木 弘郁, 沈 睿, 小嶋 映二, 松田 康弘, 村上 陽一, 丸山 茂夫, 横井 裕之, 嶽山 正二郎

    日本物理学会講演概要集   65 ( 1 )   883 - 883   2010年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • ニールス・ボーア(1885-1962)の功績

    村上 陽一

    伝熱 : journal of the Heat Transfer Society of Japan   49 ( 206 )   25 - 29   2010年1月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本伝熱学会  

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  • Photoconductivity measurements on individual single-walled carbon nanotube FETs

    MURAI T, MORITSUBO S, SHIMADA T, MURAKAMI Y, MARUYAMA S, KATO Y. K

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   70th ( 1 )   462   2009年9月

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    記述言語：英語  

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  • Photoluminescence from carbon nanotubes suspended over trenches of various widths

    MORITSUBO S, MURAI T, SHIMADA T, MURAKAMI Y, MARUYAMA S, KATO Y

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   70th ( 1 )   444   2009年9月

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    記述言語：英語  

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  • 26pYC-8 PFO-単層カーボンナノチューブのパルス強磁場磁気光学(ナノチューブ,領域7,分子性固体・有機導体)

    鈴木 弘郁, 沈 睿, 村上 陽一, 塩見 淳一郎, 丸山 茂夫, 小嶋 映二, 嶽山 正二郎

    日本物理学会講演概要集   64 ( 2 )   759 - 759   2009年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 30aYH-10 単層カーボンナノチューブ紫外吸収の環境による変化(30aYH ナノチューブ光物性,領域7(分子性固体・有機導体))

    村上 陽一, 丸山 茂夫

    日本物理学会講演概要集   64 ( 1 )   861 - 861   2009年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 28pPSA-14 ミセル化単層カーボンナノチューブのパルス超強磁場近赤外磁気光吸収(28pPSA 領域5ポスターセッション,領域5(光物性))

    鈴木 弘郁, 大坪 勇貴, 沈 睿, 小嶋 映二, 嶽山 正二郎, 村上 陽一, 宮内 雄平, 塩見 淳一郎, 丸山 茂夫

    日本物理学会講演概要集   64 ( 1 )   739 - 739   2009年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 20pTC-1 フルオレンポリマーにより孤立分散されたカーボンナノチューブの蛍光励起分光(20pTC ナノチューブII,領域7(分子性固体・有機導体))

    村上 陽一, 福島 孝典, 大久保 達也, 丸山 茂夫

    日本物理学会講演概要集   63 ( 2 )   735 - 735   2008年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • カーボンナノチューブのCVD生成 (特集 カーボンナノチューブが拓く新世代)

    丸山 茂夫, 村上 陽一

    ケミカルエンジニヤリング   53 ( 5 )   359 - 362   2008年5月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：化学工業社  

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  • 21aRC-8 カーボンナノチューブのフォトルミネッセンスにおける環境効果(ナノチューブ(光物性),領域7,分子性固体・有機導体)

    大野 雄高, 岩崎 慎也, 村上 陽一, 岸本 茂, 丸山 茂夫, 水谷 孝

    日本物理学会講演概要集   62 ( 2 )   850 - 850   2007年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 21aRC-6 単一カーボンナノチューブにおける発光スペクトルの温度依存性とスペクトル拡散現象(ナノチューブ(光物性),領域7,分子性固体・有機導体)

    松田 一成, 井上 匡志, 村上 陽一, 丸山 茂夫, 金光 義彦

    日本物理学会講演概要集   62 ( 2 )   850 - 850   2007年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 19pRA-2 単層カーボンナノチューブにおける励起子-励起子相互作用(ナノチューブ・光物性・熱伝導,領域7,分子性固体・有機導体)

    松田 一成, 井上 匡志, 村上 陽一, 丸山 茂夫, 金光 義彦

    日本物理学会講演概要集   62 ( 1 )   828 - 828   2007年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 24pYB-3 低温における単一ナノチューブの発光スペクトル揺らぎの起源(24pYB ナノチューブ光物性,領域7(分子性固体・有機導体))

    井上 匡志, 松田 一成, 金光 義彦, 村上 陽一, 丸山 茂夫

    日本物理学会講演概要集   61 ( 2 )   683 - 683   2006年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 27aUA-2 単一単層カーボンナノチューブの低温下における発光スペクトル(27aUA ナノチューブ光物性I,領域7(分子性固体・有機導体))

    井上 匡志, 松田 一成, 金光 義彦, 村上 陽一, 丸山 茂夫

    日本物理学会講演概要集   61 ( 1 )   805 - 805   2006年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 27aUA-1 カーボンナノチューブの蛍光の環境効果 : カイラリティ依存性(27aUA ナノチューブ光物性I,領域7(分子性固体・有機導体))

    大野 雄高, 岩崎 慎也, 村上 陽一, 岸本 茂, 丸山 茂夫, 水谷 孝

    日本物理学会講演概要集   61 ( 1 )   805 - 805   2006年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • Bulk ACCVD Generation of SWNTs with Narrow Chirality Distribution

    MARUYAMA Shigeo, MIYAUCHI Yuhei, SHIMADA Takashi, MURAKAMI Yoichi, SATO Kenichi, OZEKI Yuji, YOSHIKAWA Masahito

    フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム講演要旨集   30th   68   2006年1月

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    記述言語：英語  

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  • C113 一酸化炭素からの単層カーボンナノチューブ合成に与えるCo/Mo比の影響(OS-11 ナノスケール伝熱I)

    西井 俊明, 村上 陽一, 野田 優, 杉目 恒志, 桝山 直人, 丸山 茂夫

    熱工学コンファレンス講演論文集   2005   97 - 98   2005年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

    Co and Mo are often used as catalysts for the catalytic chemical vapor deposition (CCVD) synthesis of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) on a substrate. In this study, the influence of the Co/Mo ratio on the SWNT synthesis from carbon monoxide under atmospheric pressure was evaluated by the combinatorial method, using a library of sputter-doposited Co and Mo patterns.

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  • C114 単層カーボンナノチューブの偏光依存光吸収特性(OS-11 ナノスケール伝熱I)

    村上 陽一, 丸山 茂夫

    熱工学コンファレンス講演論文集   2005   99 - 100   2005年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

    Polarization dependence of the optical absorption of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) is determined from the investigation of vertically aligned SWNT film for energy range 0.5-6 eV. It is found that UV absorption of SWNTs is made up of two peaks at 4.5 and 5.25 eV, which exhibit remarkable and different dependencies on incident light polarization. We developed an analytical pathway to determine nematic order parameter of a vertically aligned SWNT film utilizing the collinear absorption peak at 4.5 eV, and subsequently determined the bare (i.e. intrinsic) optical absorption cross-sections of SWNTs for both parallel and perpendicular light polarizations.

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  • 19pYF-7 垂直配向単層カーボンナノチューブにおける光誘起キャリア緩和ダイナミクスおよびその偏光特性(ナノチューブ光物性,領域7(分子性固体・有機導体))

    橋本 佑介, 村上 陽一, 丸山 茂夫, 河野 淳一郎

    日本物理学会講演概要集   60 ( 2 )   684 - 684   2005年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • 20pPSB-15 単一の単層カーボンナノチューブからの発光スペクトル測定とナノチューブの光物性(領域5ポスターセッション,領域5(光物性))

    井上 匡志, 松田 一成, 金光 義彦, 宮内 雄平, 村上 陽一, 丸山 茂夫

    日本物理学会講演概要集   60 ( 2 )   597 - 597   2005年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • Optical Absorption Properties of Single-Walled Carbon Nanotubes

    MURAKAMI Yoichi, EINARSSON Erik, EDAMURA Tadao, MARUYAMA Shigeo

    Thermal science and engineering   13 ( 4 )   19 - 20   2005年7月

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    記述言語：英語  

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  • 垂直配向したカーボンナノチューブを用いたモード同期光ファイバレーザ

    井上悠介, 山下真司, 丸山茂夫, 村上陽一, 矢口寛, 小竹智晴, S. Y. Set

    2005年電子情報通信学会総合大会, 大阪大学豊中キャンパス, 大阪   no.C-4-23, 2005年3月21-24日.   2005年3月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（全国大会，その他学術会議）  

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  • Mode-locked fiber lasers using vertically aligned carbon nanotubes directly synthesized onto substrates 査読

    Y. Inoue, S. Yamashita, S. Maruyama, Y. Murakami, H. Yaguchi, T. Kotake, S. Y. Set

    Conf. on Optical Fiber Communications (OFC2005), Anaheim, CA   no. OFJ3, 6-11 Mar. 2005.   2005年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    DOI： 10.1109/OFC.2005.193130

    Scopus

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  • フラーレン内包カーボンナノチューブFETの作製と評価(量子効果デバイス及び関連技術)

    大野 雄高, 黒川 雄斗, 嶋田 行志, 石田 将史, 村上 陽一, 酒井 朗, 岸本 茂, 丸山 茂夫, 篠原 久典, 水谷 孝

    電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス   104 ( 625 )   5 - 10   2005年1月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    フラーレンを内包したカーボンナノチューブ"ピーポッド"をSiO_2/Si基板上に直接合成することを可能とした.SiO_2/Si基板上にCVDにより成長した高品質な単層ナノチューブについて, 空気中で加熱することにより先端キャップを除去した後, 気相法によりフラーレンをドープした.TEM観察によりC_<60>およびGd@C_<82>の内包を確認した.ラマン散乱分光解析から, フラーレンを内包するための単層ナノチューブの最小の直径がC_<60>については1.28nmおよびGd@C_<82>については1.43nmであることを明らかにするとともに, 内包可能なナノチューブにおいては内包率が高いことを示した.基板上にピーポッドを直接合成する方法を用いてGd@C_<82>ピーポッドFETを作製した.ドレイン電流の温度依存性からそのGd@C_<82>ピーポッドのバンドギャップは∿100meVであることを明らかにした.

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  • Temperature Measurements of Single-walled Carbon Nanotubes by Raman Scattering

    S Chiashi, Y Murakami, Y Miyauchi, S Maruyama

    Thermal Science and Engineering   13 ( 4 )   71 - 72   2005年

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  • ラマン散乱分光法による単層カーボンナノチューブ温度測定(オーガナイズドセッション10 ナノ・マイクロスケール伝熱)

    千足 昇平, 村上 陽一, 宮内 雄平, 丸山 茂夫

    熱工学コンファレンス講演論文集   2004   143 - 144   2004年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

    Raman scatterings from various SWNT samples were measured at a wide range of temperatures (from 4 K to about 1000 K). With increase in sample temperature, both the Raman shift and the intensity of G-band of SWNTs decreased, while the peak width increased. Through the comprehensive calibration, the temperature of SWNTs can be measured by using the temperature dependence of Raman shift and the intensity in the G-band. The temperature distribution of SWNTs induced by the Raman excitation laser was measured with this temperature measurement technique of SWNTs.

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  • 単層カーボンナノチューブの基板上垂直配向成長と光学異方性

    丸山 茂夫, 村上 陽一

    伝熱 : journal of the Heat Transfer Society of Japan   43 ( 183 )   2 - 5   2004年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本伝熱学会  

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  • A Growth Mechanism for Vertically Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes

    EINARSSON Erik, EDAMURA Tadao, MURAKAMI Yoichi, IGARASHI Yasuhiro, MARUYAMA Shigeo

    Thermal science and engineering   12 ( 4 )   77 - 78   2004年7月

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    記述言語：英語  

    CiNii Books

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  • 石英基板上に直接合成したカーボンナノチューブの可飽和吸収特性を用いたモード同期光ファイバレーザ

    井上悠介, 山下真司, 丸山茂夫, 村上陽一, 矢口寛, M. Jablonski, S. Y. Set

    2004年電子情報通信学会総合大会, 東京工業大学, 東京   no.C-4-20, 2004年3月22-25日.   2004年3月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（全国大会，その他学術会議）  

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  • Fluorescence spectroscopy of single-walled carbon nanotubes synthesized from alcohol.

    S Maruyama, Y Miyauchi, Y Hayashida, S Chiashi, Y Murakami

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   227   U1266 - U1266   2004年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    Web of Science

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  • 基板上へのピーポッドの直接合成

    黒川雄斗, 大野雄高, 嶋田行志, 村上陽一, 酒井朗, 石田将史, 岸本茂, 岡崎俊也, 丸山茂夫

    応用物理学関係連合講演会講演予稿集   51st ( 1 )   2004年

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  • A132 単層カーボンナノチューブのアルコール気相触媒 CVD 法による生成

    千足 昇平, 村上 陽一, 宮内 雄平, 枝村 理夫, 丸山 茂夫

    熱工学コンファレンス講演論文集   2003   21 - 22   2003年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

    We have proposed the new catalytic CVD generation technique of SWNTs from alcohol. By using alcohol as a carbon source, high-purity SWNTs were produced at relatively low temperature (550∿900℃). Here, using ferrocene as a precursor of floated iron catalyst clusters, high-purity SWNTs were generated from alcohol. Vapor of ferrocene ethanol solution was injected into a quartz tube, which was heated by an electronic furnace. Keeping the pressure of quartz tube at about 200-400 Torr, black soot was collected at a trap located at downstream of quartz tube. Raman scattering, TEM, SEM and TGA showed the generation of high-quality SWNTs, at low gas flow velocity (about 1 cm/s) and with Ar gas buffer. This simple technique is expected to be an efficient low-cost generation technique of bulk SWNTs.

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  • 22aXF-5 近赤外蛍光分光による単層カーボンナノチューブのカイラリティ分布測定

    丸山 茂夫, 宮内 雄平, 千足 昇平, 村上 陽一, 枝村 理夫

    日本物理学会講演概要集   58 ( 2 )   744 - 744   2003年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • A13-103 DIRECT SYNTHESIS OF SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES ON SILICON AND QUARTZ BASED SYSTEMS :

    Murakami Yoichi, Chiashi Shohei, Miyauchi Yuhei, Maruyama Shigeo

    International Symposium on Micro-Mechanical Engineering : ISMME   2003   37 - 44   2003年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：日本機械学会  

    A new technique of synthesizing single-walled carbon nanotubes (SWNTs) directly on the surface of Si and quartz substrates is introduced in this report. This technique adopted a liquid based dip-coat method to mount very small amount of catalyst metals on the surface of the substrates with using Mo/Co bimetallic acetate solution. Merits of this approach lie in its easy, costless, and geometry-flexible nature compared with conventional sputtering and deposition approaches. We used alcohol catalytic CVD (ACCVD) method that can produce relatively high quality SWNTs even at low temperature down to 600℃. This low temperature process contributes to the prevention of agglomeration of catalytic metals on the surface and chemical reaction between catalytic metal and silicon, which helps us to eliminate any kind of intermediating support materials. Thereby synthesized SWNTs on Si and quartz substrates under various CVD conditions are characterized by means of SEM, TEM, Raman scattering, and optical absorbance measurements. The underlying reasons of why our experimental procedure and choice of catalyst worked for the synthesis of SWNTs are discussed through comparative studies. In the end of this report, some possible application of this technique is stated.

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  • メソポーラス薄膜を利用した高純度単層カーボンナノチューブの低温合成

    大久保 達也, 山北 茂洋, 村上 陽一, 丸山 茂夫

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2003 ( 0 )   503 - 503   2003年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 化学工学会  

    DOI： 10.11491/scej.2003f.0.503.0

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受賞

  • 企業特別賞

    2020年11月   総務省 異能vation  

    村上 陽一

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  • 講演論文表彰

    2020年10月   日本機械学会 熱工学部門  

    村上 陽一, 元岡 歩, 新見 一樹, 海寳 篤志, 清柳 典子

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  • 学術賞

    2015年6月   日本伝熱学会  

    村上 陽一

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  • 文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2010年  

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  • The Young Scientists' Prize, The Commendation for Science and Technology by the Minister of Education, Culture, Sports, Science and Technology

    2010年  

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  • 奨励賞

    2006年   日本伝熱学会  

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  • Young Scientist Award

    2006年  

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  • Iijima Award

    2005年  

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  • 第一回 飯島賞

    2005年  

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  • Young Scientist Award for the Presentation of an Excellent Paper

    2003年  

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  • Student Award for the Presentation of an Excellent Paper

    2003年  

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  • 講演奨励賞

    2003年   応用物理学会  

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  • 日本伝熱シンポジウム 学生優秀プレゼンテーション賞

    2003年  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 共有結合性ナノ骨格多孔体を用いた革新的なCO2分離材料の創出と熱工学的性質の解明

    研究課題/領域番号：24KF0149  2024年10月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    村上 陽一, PAUL RATUL

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    配分額：2300000円 （ 直接経費：2300000円 ）

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  • 共有結合分子骨格系を用いた新世代CO2吸収材の創出とミクロ-マクロ熱学術の構築

    研究課題/領域番号：23H00165  2023年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    村上 陽一, 植草 秀裕, 道信 剛志

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    配分額：47320000円 （ 直接経費：36400000円 、 間接経費：10920000円 ）

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  • 超高秩序分子骨格系を用いた新世代の全固体電池創出と新融合領域創成

    研究課題/領域番号：22K18286  2022年6月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(開拓)

    村上 陽一, 庄子 良晃

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    配分額：25350000円 （ 直接経費：19500000円 、 間接経費：5850000円 ）

    カーボンニュートラル社会、超スマートエネルギー社会の実現のため、高性能で高信頼な二次電池の創出が望まれている。近年、化学分野では、共有結合性有機骨格 (Covalent Organic Framework, COF)というナノスケールの周期構造と多孔性をもつ固体系が、多くのユニークな特長と多彩な応用可能性により注目を集めている。本研究は、未だ存在せず、高性能が期待できる超高秩序な分子骨格をもつ３次元COFを用いた新世代の全固体電池の創出に挑戦する。具体的に、本研究は以下２点を目的とする。(i) 超高秩序分子骨格系を用いた新世代の全固体電池創出を創出し、社会と産業の発展に貢献すること。(ii) 学術が未形成な超高秩序分子骨格系におけるイオン輸送の学理を開拓・究明し、分子熱流体工学と化学との新たな融合領域を創成すること。
    二年度目である当年度は、応募時の研究調書に記載したアイデアであるポリエチレングリコール（PEG）鎖をもつ新規COFの開発と特性評価を完了させ、最大の難関だった結晶構造決定に成功し、成果を化学の著名誌であるJournal of the American Chemical Societyから出版した（2024年1月）。本成果はCOFで初めて三種類の構造異性体を制御的に生成したもので、骨格異性体間の熱力学的な差異を解明し、ナノ骨格系の基礎学術に新たな知見をもたらした。一方、当該COFではナノ孔がPEG側鎖で閉塞される問題が判明したため、当年度は様々な種類のリチウムイオン伝導性を与えるビルディングブロック分子（COFの原料分子）を新たに選定し、それらを用いて新COFの創出に挑戦した。さらに、COFの二次電池応用を進める上で基礎的理解が不可欠なCOFの物質導入特性や熱伝導特性をCOF-300という典型的な三次元COFを用いて解明し、その成果を2023年8月に論文出版した。

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  • 分子熱工学に基づく高性能な光アップコンバージョン結晶系の創出と学術基盤の構築

    研究課題/領域番号：20H02082  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    村上 陽一

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    配分額：17680000円 （ 直接経費：13600000円 、 間接経費：4080000円 ）

    本課題は，現在太陽電池等で未利用な長波長な光（低エネルギーな光子群）を，利用可能なより短波長な光（より高エネルギーな光子群）に変換する光アップコンバージョン（UC）に関する．太陽光に現状唯一適用可能な有機分子間の三重項-三重項消滅（TTA）を用いるUCでは，長波長光の吸収を担う増感分子と，TTAおよび短波長光の発光を担う発光分子とを組み合わせて行われる．これを応用に適した固体材料とするためには，両種分子を熱力学的に安定に混合させる必要がある．
    本研究では，応用に適した熱力学的に安定かつ高効率な結晶性UC有機分子材料の創出，その材料形成の成否を支配する根本要因の解明， UC有機分子結晶中における励起子輸送の特性およびその支配因子の解明，を目的としている．そして，関連する基盤学術を，分子熱工学と熱力学の観点から構築することを目的としている．
    本年度は，応募時研究計画調書に記載した液相からの析出法（ルート１）および融液からの多結晶膜生成（ルート２）について，当初計画通りに研究を進行させて以下の成果を得た．
    まず，ルート１については，様々な条件探索と試料評価とを経て，当初の狙い通り，高品質な光アップコンバージョン（UC）有機結晶の生成に成功した．これは加速試験により安定であることを確認し，また，アニール（高温保持処理）の影響を明らかにした．ルート２については，まずガラス基板を用いて温度プログラム制御下で有機分子膜の成膜を行い，UC発光を呈する平滑な多結晶膜の生成に成功した．ただし，これはまだ最適化には至っておらず，作製条件と特性との相関の解明，および作製条件の最適化は今後の課題である．
    さらに，励起子輸送特性を計測するシステムの立ち上げにも着手し，その基本となる光源，制御装置および部品の重要部分を整備して，次年度以降の展開の基盤を形成した．

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  • 熱的制御から実現する高効率な光アップコンバージョン有機分子膜の創製

    研究課題/領域番号：17H03183  2017年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    村上 陽一

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    配分額：16640000円 （ 直接経費：12800000円 、 間接経費：3840000円 ）

    本課題では，エネルギーの低い光子群（長波長の光）をよりエネルギーの高い光子群（より短波長の光）に変換する光アップコンバージョン（UC）に関し，応用に適する固体形態（結晶，多結晶膜）のUC材料創製を追求した．本課題では熱的（＝温度および熱力学変数に関する）因子の積極制御によって高効率かつ安定なUC有機固体の創出を目指した．その結果，目視で明確なUC光を発する有機固体の創製に至った．また，開発した試料の諸性質を計測から明らかにし，その安定性の理由を考察，理解するに至った．さらに，研究目的の根幹に関わるUC分子の光照射安定性の支配要因究明を液体試料に立ち戻って行い，その基礎メカニズムを明らかにした．

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  • 分子間エネルギー移動の効率支配機構の解明に基づく高効率光アップコンバーターの創出

    研究課題/領域番号：26709010  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(A)

    村上 陽一

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    配分額：23660000円 （ 直接経費：18200000円 、 間接経費：5460000円 ）

    太陽光のエネルギーを用いて発電を行う太陽電池や，光合成等の物質変換を行う光触媒等では，各材料に固有な「しきい値波長」より長波長側の部分は未利用であり，エネルギーの損失となっている．これは，材料のバンドギャップエネルギーより低エネルギーの光子群が材料に吸収されないためである．もしこのような未利用な光子群を，変換に利用可能なより高いエネルギーをもつ光子群に変換できれば，この問題を回避できる．このような光子のエネルギーの上方変換を光アップコンバージョン（UC）という．本研究は，UC技術に関し，その効率支配メカニズムの理解を追究し，かつ新規でより高いUC効率を示す材料の探索と開発を行ったものである．

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  • 分子ダイナミクス研究に基づくイオン液体中における光アップコンバージョン機構の解明

    研究課題/領域番号：14F04365  2014年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    村上 陽一, DAS SUDHIR, DAS Sudhir

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    配分額：2100000円 （ 直接経費：2100000円 ）

    本研究は，様々な太陽光エネルギー変換において現在未利用となっている光スペクトル部分を利用可能にする光アップコンバージョン(UC)に関する．本研究はUC効率の支配メカニズムの解明を目的とし，その検証にイオン液体試料中における有機分子の回転ダイナミクスの研究が必要となっている．本研究課題は，当該実験手法の専門家である研究分担者と連携して進めるものである．分担者の母国における就職の急遽決定に伴い，本研究はやむをえず期間短縮して終了したが，以下の実績を得ることができた．
    1. 前年度から立ち上げを進めてきた「時間分解蛍光偏光解消法に基づく分子回転ダイナミクス」の計測システムを完成させた．
    2. 本計測において鍵となるのが，溶質分子回転ダイナミクスを支配する「溶媒-溶質相互作用」である．そのための溶質プローブ分子として，光物性がほぼ同一で溶媒（イオン液体）との相互作用のみが異なる分子の組を見い出したが，本年度はさらに，それらの分子が（回転ダイナミクスではないが，その予備実験として計測した）並進ダイナミクスに差があり，確かに両者間の「溶媒-溶質相互作用」に差があることを確認した．
    3. 本研究の広い意味の到達点は，より応用に適する性能・性質をもつ光アップコンバーターの創出にある．本課題はそのための基礎研究であることを踏まえ，より多様な分子回転ダイナミクスの制御パラメータを獲得するため，また，より応用に適するために，新規な媒体への拡張が望まれていた．分担者との議論を通じ，上記目的に叶う新規媒体の着想を得，試料の作製を試行し，工学的な進歩性・新規性を伴う試料の開発に成功した．これは現在，産学連携関係にある民間企業との共同特許出願（準備中）という形で結実している．
    本課題の目的は引き続き研究代表者によって追求されているが，分担者と連携した本課題の研究期間は，上記の目的に資する実り多いものであった．

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  • 太陽光エネルギーの利用効率向上を実現する新規な光アップコンバーターの創製

    研究課題/領域番号：23686035  2011年4月 - 2014年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(A)

    村上 陽一

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    配分額：13390000円 （ 直接経費：10300000円 、 間接経費：3090000円 ）

    太陽光を太陽電池・水分解光触媒・人工光合成系により電力・水素・炭化水素に変換する際，系に特有な閾値エネルギーより低エネルギーの光子（閾値波長より長波長の光）は利用されず，エネルギー損失となって変換効率を制限する要因となっている．この捨てられている未利用エネルギーを利用可能にするのが光アップコンバージョン（UC）である．本研究ではエネルギー輸送分子の運動媒体にイオン液体を使用し先行研究の問題を解決したが，さらなるUC効率の向上には分子間エネルギー移動のキネティクス解明が必須である．本研究はこの点について研究を行い従来知られていなかった多くの知見を獲得，今後のUC効率向上に有用な指針を得た．

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  • 芳香族分子を分散剤に用いた単層カーボンナノチューブ束状凝集体の孤立化分散

    研究課題/領域番号：21860030  2009年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究活動スタート支援

    村上 陽一

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    配分額：2743000円 （ 直接経費：2110000円 、 間接経費：633000円 ）

    本科研費は,教職員採用開始直後の研究活動スタート支援(若手研究スタートアップ)として,所属機関における研究環境の立ち上げを行うことを主旨としたものである.近年新材料として注目を集める単層カーボンナノチューブは,通常の状態において分子間力によって束状の凝集体を形成しているが,このままでは様々な応用に不適である.このような束状凝集体を効果的に解き,高い分散を実現する方法を実験的に探索・開発することを目的としている.現在までに特定の芳香族ポリマーを分散剤として,単層カーボンナノチューブが有機溶媒中にきわめて高濃度に分散されたカーボンナノチューブゲルの作製に至っている.当予算を使用して研究環境の立ち上げは完了しつつあり,本格的な研究進展が期待される段階に達している.

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  • 単層カーボンナノチューブの光物性制御と光エネルギーデバイスの応用

    研究課題/領域番号：06J09883  2006年 - 2008年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    村上 陽一

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    配分額：3400000円 （ 直接経費：3400000円 ）

    本年度は(i)単層カーボンナノチューブのポスト分散処理による単一カイラリティ抽出とその詳細な分光分析,および(ii)カイラリティ制御合成に向けた結晶性ケイ酸塩表面構造を担体に利用した単層カーボンナノチューブの触媒化学気相成長の2テーマについて取り組んだ.
    前者については,シリカライト1(ゼオライト)およびRUB-18(層状シリケート)を触媒担体に選び,それらのナノスケール表面微細構造と触媒金属粒子との相互作用が化学気相合成される単層カーボンナノチューブの直径およびカイラリティに及ぼす影響を調べた.具体的には,CVD合成された単層カーボンナノチューブに対し顕微蛍光および顕微ラマン分光による分析を行い,生成されたナノチューブの量および直径・カイラリティを明らかにした.これにより,将来の触媒化学気相成長法による単層カーボンナノチューブのカイラリティ制御に向けた有意義な知見が得られた.
    後者については,(7,5)のカイラリティを持つ半導体単層カーボンナノチューブの選択抽出法を開発した.本研究では分散剤としてフルオレンポリマーを用い,溶媒にトルエンにカルボキシル基を含む添加物を添加する事により,直径が互いに非常に近い(6,5)チューブおよび(7,5)チューブの間の選択性を変化させ,後者のみを取り出す方法を開発した.さらに,このような光学的に高純度な試料に対して蛍光測定することにより,近赤外の最低バンド間遷移に起因する蛍光発光ピークの約140meV低エネルギー側に微弱な発光サイドバンドを見出した.このサイドバンドエネルギーの直径依存性を計測する事により,その物理的由来を光学不活性な励起子と光学フォノンの相互作用によるものと結論付けた.このような知見は,将来単層カーボンナノチューブの光デバイス応用を進める上で重要な基礎的知見となりうると考えられる.

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  • 単層カーボンナノチューブの基板上直接生成と光学・熱デバイスへの応用

    研究課題/領域番号：04J10754  2004年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    村上 陽一

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    配分額：1900000円 （ 直接経費：1900000円 ）

    本年度はまず前年度に得られた単層カーボンナノチューブ(以下,SWNT)の光学異方性に関する知見をまとめ,学術雑誌への投稿・発表を行った.具体的には,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜(以下,VA-SWNT膜)のラマン散乱及び光吸収の異方性を見出し,特に後者においては,の紫外域(5.2eV付近)に存在するSWNT軸に直交方向の偏光により励起される光吸収を,グラファイトとの関連性及び過去の電子エネルギー損失分光の報告結果を基にしπプラズモン励起と帰着した.
    続いて,この帰着に対する確証実験として電気化学ポテンシャル及び周囲媒体の誘電率を変化させ,これらがVA-SWNT膜の光吸収スペクトルに及ぼす影響を計測した.これらの実験結果より,当該紫外吸収ピークがπプラズモンとした時に予測される挙動と一致した変化を示すことが確認された.以上の研究から得られた一連の知見はSWNTの光学応用を考える上で重要なものと考えられる.
    さらに,上記研究とは別に,VA-SWNT試料を温水中に挿入するとVA-SWNT膜がスムーズに基板から剥離される事を見出し,剥離された膜が垂直配向を保ったまま任意の基板表面に転写可能なことを示した.具体的には,本手法により,透明プラスチック膜やCPU等の電子回路上といった,耐熱性・化学安定性を有しない固体表面にもVA-SWNT膜の付着が可能となった.本研究で見出した剥離・再付着法は,VA-SWNT膜の応用可能範囲を大きく拡大するものと考えられる.
    以上まとめるに,本研究においては研究課題「単層カーボンナノチューブの基板上直接生成と光学・熱デバイスへの応用」を実施し,その遂行を通じてSWNTの光学及び熱応用の可能性が示されたと考えられる.

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