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- 305-0044 茨城県つくば市並木1-1 [アクセス]
学生受け入れ中
研究内容
- Keywords
electron microscopy, nanomaterials, growth mechanism, mechanical properties, catalysis
In situ electron microscopy
Fabrication of carbon nanotube intramolecular transistors with a ultra-short channel length (2.8 nm), by altering the local helical structure (chirality), using a thermal-mechanical transformation method. Quantum transport is observed at room temperature due to the quantum confinement of the nanochannel.
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Dai-Ming Tang, Ovidiu Cretu, Shinsuke Ishihara, Yongjia Zheng, Keigo Otsuka, Rong Xiang, Shigeo Maruyama, Hui-Ming Cheng, Chang Liu, Dmitri Golberg. Chirality engineering for carbon nanotube electronics. Nature Reviews Electrical Engineering. 1 [3] (2024) 149-162 10.1038/s44287-023-00011-8 Open Access
- Yang Wang, Lu Qiu, Lili Zhang, Dai-Ming Tang, Ruixue Ma, Cui-Lan Ren, Feng Ding, Chang Liu, Hui-Ming Cheng. Growth mechanism of carbon nanotubes from Co-W-C alloy catalyst revealed by atmospheric environmental transmission electron microscopy. Science Advances. 8 [49] (2022) 10.1126/sciadv.abo5686 Open Access
- Dai-Ming Tang, Sergey V. Erohin, Dmitry G. Kvashnin, Victor A. Demin, Ovidiu Cretu, Song Jiang, Lili Zhang, Peng-Xiang Hou, Guohai Chen, Don N. Futaba, Yongjia Zheng, Rong Xiang, Xin Zhou, Feng-Chun Hsia, Naoyuki Kawamoto, Masanori Mitome, Yoshihiro Nemoto, Fumihiko Uesugi, Masaki Takeguchi, Shigeo Maruyama, Hui-Ming Cheng, Yoshio Bando, Chang Liu, Pavel B. Sorokin, Dmitri Golberg. Semiconductor nanochannels in metallic carbon nanotubes by thermomechanical chirality alteration. Science. 374 [6575] (2021) 1616-1620 10.1126/science.abi8884
書籍
- Hui-Ming Cheng, TANG, Daiming, Xiaolong Zou, Lili Zhang. Low-Dimensional Materials: Bridging Fundamental Principles to Practical Applications. Low-Dimensional Materials: Bridging Fundamental Principles to Practical Applications. Elsevier, 2024, 384.
会議録
- GOLBERG, Dmitri, WEI, Xianlong, Mingsheng Wang, Pedro M.F.J. Costa, TANG, Daiming, Zhi Xu, KAWAMOTO, Naoyuki, Ujjal K. Gautam, ZHI, Chunyi, MITOME, Masanori, BANDO, Yoshio. High-resolution transmission electron microscopy as a tool for nanomaterial property studies. Proceedings of APMC10-ICONN2012-ACMM22. (2012) 143-144
口頭発表
- TANG, Daiming. Chirality engineering for carbon nanotube electronics by in situ TEM. 13th Asia Pacific Microscopy Congress 2025 (APMC13). 2025 招待講演
- TANG, Daiming, Dmitry G. Kvashnin, CRETU, Ovidiu, Guohai Chen, Don N. Futaba, Yongjia Zheng, Rong Xiang, Shigeo Maruyama, Hui-Ming Cheng, BANDO, Yoshio, Chang Liu, Pavel B. Sorokin, GOLBERG, Dmitri. Semiconductor Nanochannels in Metallic Carbon Nanotubes by Thermomechanical Chirality Alteration. 2022 MRS Fall Meeting. 2022 招待講演
- TANG, Daiming. Semiconductor nanochannels in metallic carbon nanotubes by thermomechanical chirality alteration. 32nd International Conference on Diamond and Carbon Materials. 2022 招待講演
その他の文献
- GOLBERG, Dmitri, WEI, Xianlong, Mingsheng Wang, Pedro M.F.J. Costa, TANG, Daiming, Zhi Xu, KAWAMOTO, Naoyuki, Ujjal K. Gautam, ZHI, Chunyi, MITOME, Masanori, BANDO, Yoshio. High-resolution transmission electron microscopy as a tool for nanomaterial property studies. Proceedings of APMC10-ICONN2012-ACMM22. (2012) 143-144
所属学会
Materials Research Society (MRS), The Japanese Society of Microscopy, The Fullerenes, Nanotubes, Graphene Research Society (FNTG)
受賞履歴
- Award for Encouragement of Research in IUMRS-ICA2014 (2014)
外部資金獲得履歴
- Formation mechanism and transport properties of carbon nanotube molecular junctions by chirality transformation (2023)
- CNT molecular junction based THz electromechanical systems (2023)
- Chirality engineering of single-walled carbon nanotubes by in situ TEM probing (2020)
- Investigations of the strain effects on the mobility of 10-nm Si transistors by in situ TEM (2013)
ナノアーキテクトニクス材料研究センター
カーボンナノチューブ分子接合に基づくナノ・量子デバイス
カーボンナノチューブ，分子接合，ナノトランジスター，テラヘルツ検出器，室温量子デバイス，その場電子顕微鏡
概要
高性能なナノ・量子デバイスの作製や、量子情報技術やモノのインターネット（IoT）への応用には、原子構造、電子構造、接合特性を精密に制御することが極めて重要です。従来のリソグラフィー技術では、分子スケールの電気デバイスを作製することは大きな課題となっています。本研究では、その場電子顕微鏡で高温機械的手法により、個々のカーボンナノチューブの分子接合を作製した。その結果、3ナノメートルという短いチャネル長のナノトランジスタが作製された。カーボンナノチューブ分子接合を用いたデバイスは、ナノスケールのサイズと共有結合した界面から、室温での量子センサーやテラヘルツ検出器としての応用が期待される。
新規性・独創性
● カーボンナノチューブ分子接合の創製
● その場電子顕微鏡で形成メカニズムを解明する
● 分子レベルナノトランジスタ、室温量子センサー、テラヘルツ検出器への応用
内容
本研究では、カーボンナノチューブ分子接合に基づくユニークなナノ・量子デバイスを創製した。カーボンナノチューブ分子接合は、透過型電子顕微鏡内で、高温で加えた機械的歪みによって個々のカーボンナノチューブの局所的なキラリティを変化させることで作製した。この方法を用いて、金属カーボンナノチューブ内に半導体チャネルを形成することにより、ナノトランジスタを作製した。このような分子接合トランジスタを用いると、チャネル長が短く、キラリティに依存した電子特性を持つため、個々の分子にリアルタイムで応答するガスセンサーを設計することができる。また、高弾性率でナノメートルサイズのため、超高共振周波数が得られることから、テラヘルツ波検出への応用も期待される。
まとめ
金属カーボンナノチューブに半導体チャネルを形成し、室温で量子輸送を示す2.8ナノメートルトランジスタを作製した。カーボンナノチューブ分子接合を基にしたナノデバイスは、室温量子センサーやテラヘルツ検出器としての応用が期待される。今後は、カーボンナノチューブ分子接合のウェハースケールでの原子レベルの精密加工に向けた研究も進めていきます。
