原研，新たな結晶状態のCNTの創出に成功

日本原子力研究開発機構（原研）の研究グループは，イオン照射により結晶状態をコントロールできるようにしたことで，新しい構造を持った新奇複合炭化ケイ素（SiC）系ナノチューブの創製方法の開発に成功した（ニュースリリース）。

SiCは半導体材料であることに加え，高温構造材料としても期待されている。一方，一次元ナノ材料，その中でもナノチューブは，薄膜や通常の材料に比べて異なる電気・光学特性を示す可能性があるため，様々なセラミックナノチューブの創製が行なわれている。研究グループではこれまで，多層カーボン（C）ナノチューブとSi粉末から，多結晶SiCナノチューブの創製に成功している。

SiC材料の結晶状態としては，多結晶の他に，単結晶，微結晶及びアモルファスと全4種類存在する。異なった結晶状態のSiC材料は，それぞれ半導体特性や発光波長等の異なった電気・光学特性を持つことが知られている。特に，アモルファスSiCは，低摩擦係数を有するため磨耗材料として，さらには太陽電池材料や発光材料としての応用が期待されている。

しながら，ナノチューブの形状を保ったまま，結晶状態をコントロールすることは困難であるために，アモルファスSiCナノチューブや，さらには，結晶状態の異なるSiCを一本のSiCナノチューブ内に複合化させた複合SiCナノチューブの創製に成功していなかった。

研究グループは，イオン照射研究施設で複合SiCナノチューブの合成を試みた。これまでに合成に成功している多結晶SiCナノチューブの前面に金属製マスクを設置することで，照射領域を制御して室温にてイオン照射を行なった。

その結果，ナノチューブの形状を保ったまま，多結晶体からアモルファス体を，さらには領域を選択してアモルファス化する手法を確立することができた。

多層カーボンナノチューブとSi粉末の真空中熱処理により，SiCナノチューブの内部に多層カーボンナノチューブが残存しているC-SiC同軸複合ナノチューブも合成される。室温においてイオン照射したC-SiC同軸複合ナノチューブの電子線回折結果及び高分解能TEM観察結果等から，イオン照射によって，SiCは先ほどと同様にアモルファスになったが，カーボン層は完全にアモルファス化せず，結晶構造が保たれていることがわかった。

さらに，多層カーボンナノチューブ内のカーボン層間方向が，ナノチューブの長手方向から僅かに傾いている構造から，イオン照射により，ほぼ90°垂直方向に湾曲した新しい構造を持つカーボンナノチューブを合成できることがわかった。このように，イオン照射により，これまで得られたことのない新たな平衡状態構造を創製することにも成功した。

このイオン照射は，SiCナノチューブだけでなく，他のセラミックナノ材料にも適用できるという。この手法の適用により，異なった結晶状態を複合化する等，様々な新奇複合ナノ材料の創製ができるため，新しい電気・光学特性を有する可能性があり，小型化・省電力化された電子・光学デバイスへの応用が期待できるとしている。