産総研、大気圧以下・室温の単層カーボンナノチューブ内に氷を発見

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DNニュース

2004年12月22日

産総研、大気圧以下・室温の単層カーボンナノチューブ内に氷を発見

SWCNT内に成長した室温Ice-NTの模型

　産業技術総合研究所は、単層カーボンナノチューブ（SWCNT：Single-Walled Carbon Nanotube）内だと大気圧以下・室温の環境でも水が筒状の氷「アイスナノチューブ（Ice-NT）」として存在することを発見した。内部の水の融点はSWCNTの直径に依存し、細いほど融点が高いことも確かめた。研究の詳細は、Chemical Physics Letters 401（2005）pp. 533-537.に、「Ordered water inside carbon nanotubes: Formation of pentagonal to octagonal ice-nanotubes」として掲載される予定。

　研究グループは、SWCNT内に吸着した水の構造をX線回折実験により分析し、Ice-NTを発見した。直径1.17nmのSWCNT内に成長するIce-NTは、5個の水分子が環状に配列したものが積み重なって筒構造をとり、融点は27℃だった。

　ガラス管など細管内の氷の融点は、管が細くなるに従って低くなる。しかし、SWCNT内では、逆に直径が小さくなるほど融点が高くなった。産総研では、「この現象が、水分子が作る環状クラスタの安定性と深い関係がある」とみている。

　さらに、減圧中で温度を45℃まで上げると、SWCNT内の水は一気に気化し、SWCNTから噴出する。「これはナノジェット機構として、次世代インクジェットなどへの応用が考えられる」（産総研）。

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