非常に強い繊維５．ナノチューブの応用鋼鉄線 100t/cm2 E(GPa) 高分子繊維炭素繊維ナノチューブ 201-216 70-350 240-800 4000 0.7-2.3 2.5-4 2.9 10-70 1.9 2.1 1.36 ヤング率 T(GPa) 引張強度 Ρ(g/cc) 7.86 密度１GPa = 100kgw/mm2 →12.5km（Fe） G.G.Tibbetts et al，Science and application of Nanotubes, Kluwer Academic, New York 2000 芥川龍之介｢蜘蛛の糸｣からカーボンナノチューブの模型 R．Akutagawa “蜘蛛の糸” T=0.18GPa 絹 T=0.26GPa Illustrated by Hiromichi Kataura (2000) 宇宙エレベーター？ナノチューブの糸をつむぐ Nature 419 no.6909 p.801 （２００２）他 NASA よく話題になるが、非現実的ＡｍｅｒｉｃａｎＳｃｉｅｎｔｉｓｔ表紙１９９７．７－８月号混ぜて使うと丈夫複合材 (b) わらと同じ究極の柔軟性、高反発力 • 炭素繊維にフラーレンを混ぜるラケット、ヘッド 0.2mm 0.1mm ナノチューブの入った樹脂で作った極小ギア鉛蓄電池の電極にナノチューブを混ぜることで寿命が３倍信州大学遠藤守信教授より提供 1 カーボンナノチューブの発光ダイオード熱伝導率が金属の１０倍熱があっという間に伝わる！冷却、熱の移動に応用 e h 信州大学遠藤研究室Ｗｅｂ Drain Bias 0 → 10V(3 sec.) Repeat 190 sec. Integration よりＰ． http://endomoribu.shinshu-u.ac.jp/research_j/cnt/composit.html ＤＮＡを巻きつけたナノチューブＡｖｏｕｒｉｓ，（ＩＢＭ）より提供ネズミの抗体蛋白質の検出ネズミの抗体蛋白質の検出ナノチューブトランジスターを利用ナノチューブトランジスターを利用 Befor After a-MIgG reaction • ＤＮＡは石鹸 • 水に溶ける • バイオへの応用 -2.8 -1.8 ΔVth=1.0 V Selective Protein Detection 0 Antigen Defective Carbon Nanotube + ISD (μA) Antibody -0.5 SiO2 Si Sub. Watson and Crick at Cavendish Lab in Cambridge, 21 May 1953 ＮａｔｕｒｅＤＮＡ５０年記念号より AFM image of a single Molecular model of a DNA-coated CNT. Average single-stranded DNA DNA helical pitch is 11nm, binding to a (10,0) CNT. height is 1.08nm. （２００３）Ｍ． V VD=-1 V VS=0 V A -1 -5 Ｃｈｅｎ（Du Pont) より提供（２００４）阪大 S. Akita et al., Appl. Phys. Lett. 79(11), 1691 (2001). Y. Nakayama et al, J. Vac. Sci. Tech., B18 (2000) 661. 780nm 1μm Open CNT Separation (µm) CNT 0.6 d= 10 nm Close 13.3 15 0.4 0.2 0 0 tip • 従来より細く長くしなやか (Y=1 Tpa) 0.8 5 (a) 500 nm >4.5V tip 松本研究室 2.5 0 VG (V) 名大水谷研究室提供ナノチューブＳＰＭ探針 Open & close of the nanotweezers ナノチューブで作った箸 0V -2.5 L=2.5µm 1 5 DNA Double helix 1μm 20 nm separation 1 2 3 4 5 6 0.0 A Applied voltage (V) 0.4 (nm) 150 0 大阪府立大学中山教授提供 MFM by Tip CNi3 DVD 0.4 0.8 1.2 0.8 1.2 (µm) 2 纳米碳管的应用カーボンナノチューブの応用 Application of carbon nanotubes 500 nm • • • • • • • • • • 日本的经济的纳米技术 (日本経済におけるﾅﾉテク） Nanotechnology in the Japanese economy ナノテクノロジー関連産業は2010年に27兆円に成長、製造業の6% 兆円 SＰＭ探針論理回路の素子薄型のTV 燃料電池ガス吸着材ガスセンサー高張力繊維人工筋肉Ｌｉイオン電池光学材料第2次産業 540 industry 500 製造業 467 第2次産業 501 製造業 421 manufacture ナノテクノロジー 27兆円 Nanotechnology 纳米技术 agriculture 第1次産業 14 第1次産業 14 2.4 0 2005年図は、中山研究室、ノリタケ、ＮＥＣ、Ｈｏｎｄａ，サムスン、Ｄｅｌｆｔ、遠藤研究室から提供 2010年資料：日本経済研究センター、富士総合研究所の予測をベースに日立総合計画研究所作成三菱商事のR&D（+C）戦略より NEC, JST 薄型ＴＶ用電子銃冷陰極水素吸蔵 HONDA FCX-V4 Pure H2 Fuel Cell 6.5w% 62kg H2/m3 desired. Hydrides ファイチュバーーブ大気圧 20 – 60 金属 P (MPa) Y. Saito et al. Jpn. J. Appl. Phys. 37, (1998) L346 Ren et al., APL 75 1086 (1999) (株）ノリタケ三重大、物質研大気圧 133K H2W% 2 6-8 0.5-2 10-30 10-40 kgH2/m3 35 4.5 inch Display K. Matsumoto et al, APL 78 (2001) 539 Cutting More, Absorbing Better. Nanotower, Dai, Stanford Univ. (1999) ﾏｰｹｯﾄ予想（2005年）ある韓国企業のナノチューブＴＶの開発の歴史 J. M. Kim et al. SAIT. Samsung 99.05, 4” diode-type 99.11, 9" diode-type Samsung Advanced Institute of echnology 医薬、診断電池材料潤滑素材/ﾞｺｰﾃｨﾝｸﾞ化粧品顔料/ｲﾝｸｼﾞｪｯﾄ断熱材需要と価格 01.12, 5" triod-type 量（ｔ/年） 1～5 100～200 300～500 20～60 300～600 100～200 医薬、診断 900 電池材料潤滑素材/ｺｰﾃｨﾝｸﾞ 700 化粧品顔料/ｲﾝｸｼﾞｪｯﾄ 500 量（ｔ/ｙ） 300 断熱材 100 0 00. 05, 15" VGA diode-type 00.11, 15" VGA Mono triode-type 100 200 300 400 500 600 700 800 単価（¥/g） Low voltage, low cost, long life, high contrast, $20/inch, 30W/42” 三菱商事のR&D(+C)戦略：新技術と知的財産の事業化による価値創造 3 フラーレン工場フラーレン工場の事業計画 1500t/y 力能 300t/y 産生 40t/y 上売 0.4t/y 2003年 2003年５月現在, ５月現在, Capacity = 40 トンフラーレン/ フラーレン/年北九州黒崎 C60/C70 混合物 : $４ $４/g 年年年年年年年年年年 01 02 03 04 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20 20 20 20 三菱商事のR&D(+C)戦略 Frontier Carbon Corporation http://www.f-carbon.com/ 炭素繊維・樹脂繊維・フィルム産業との連携最先端電子材料新材料創出電子・情報新材料産業との連携高密度メモリ高強度・高弾性材料電子エミッタ電磁波吸収材キャパシター帯電防止材２次電池負極材料導電性ポリマー太陽電池材料高性能触媒水素吸蔵材料エネルギー・環境分野フラーレンフラーレンピーポッドピーポッド単電子デバイストランジスタ異方性材料超伝導材料ＳＰＭ探針ミニＸ線源分散化 β 微細加工化学修飾カーボンナノチューブカーボンナノチューブ量子細線 β α β ドラックデリバリー可溶化各種フラーレン物質無欠陥ｶｰﾎﾞﾝﾅﾉﾁｭｰﾌﾞ自動車・化学産業との連携強磁性体造影剤ナノダイオードスピントロニクス医薬・医療超伝導体医薬・医療産業との連携水素貯蔵体人工光合成安価な工業化技術の開発ＣＣＶＤ法によるｶｰﾎﾞﾝﾅﾉﾁｭｰﾌﾞ、燃焼法によるﾌﾗｰﾚﾝ製造の深化テーラーメード化、再現性、高純度化、高度分離、低コスト数千～数万円／ｇ→数千円／ｋｇへ遠藤先生より提供フラットパネルディスプレイナノリアクタ MRI造影剤ナノトランジスタ名大篠原教授より提供まとめ：ナノチューブの応用 Selective Protein Detection • 全くゼロからの展開 • 誰にもチャンス • 発想と挑戦が力 Antigen Antibody Defective Carbon Nanotube + SiO2 Si Sub. V A カーボンナノチューブ：日本の研究者（話に出てきた皆様）ｂｙ宮本良之 4