九州大学ら、グラフェンナノスクロールを高密度に並べて作製

ニュース紹介

「グラフェン1次元ナノ構造体を高密度・高配向で実現～エネルギー・デバイス・機械応用が期待されるグラフェンナノスクロール（GNS）～」

九州大学大学院総合理工学研究院の吾郷浩樹主幹教授らの研究グループ（東京理科大学、大阪大学、産業技術総合研究所、東京工芸大学の研究者も参加）は、グラフェンに引っ張りひずみを与えることで、きれいに配列した「グラフェンナノスクロール（GNS：グラフェンを筒状に巻いた構造）」を高密度に作る方法を見いだしました。GNSが電気配線やメモリーとして動作すること、分子を層の間に貯蔵できることも明らかにしています。さらに、ひずみを与える方向によって巻き方（カイラリティー）を制御できることを実証しました。成果は2026年10月21日付で英国の科学誌「Nature Communications」に掲載されました。

出典：科学技術振興機構（JST） 2026年10月21日プレスリリース（掲載誌：Nature Communications／DOI: 10.1038/s41467-026-78264-8）
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20261021/index.html

FrontJournalの解説

この研究分野について

グラフェンは、炭素原子が六角形の網目状に並んだ、原子1個分の厚さのシートです。これを筒状に閉じた形がカーボンナノチューブ（CNT）で、どちらも電気をよく通し、丈夫な材料として研究されています。グラフェンを巻物のようにゆるく巻いた形がGNSです。発表によると、GNSはCNTと同じく細長い1次元の構造ですが、端が閉じていないため、層の間に分子やガスをためることができ、CNTより多くの電流を流すこともできます。

①引っ張りひずみで、そろったGNSを高密度に作る

発表によると、これまで基板の上でGNSを高密度に並べて作る方法はなく、液滴の力を使って数本ほどのGNSを作り、性質を調べていました。溶液の中で作る方法では、巻きが不十分なうえ、複数のGNSが絡み合ってしまうという課題がありました。研究グループは、グラフェンを引っ張ったときに生じるひずみ（材料の伸び縮み）を利用し、向きのそろったGNSを高密度に作ることに成功しました。論文タイトルには、紫外線で粘着力を調整できる粘着テープを使う手法であることが示されています。

②巻き方（カイラリティー）を引っ張る方向で制御

カイラリティーとは、シートをどの向きに巻くかを表す性質で、GNSの物性に大きく影響します。理論計算の研究でも、ナノスクロールの電子的な性質は巻き方によって大きく変わると報告されています。研究グループは、ひずみを与える方向を変えることでカイラリティーを制御できることを実証しました。巻き方をそろえて作れれば、狙った性質を持つGNSを用意しやすくなります。

編集部からひとこと

GNSは理論の研究が先行してきた材料で、向きのそろったものをまとまった数で作れるようになったことは、実験で性質を確かめる研究を進める土台になります。発表では、ガス貯蔵などのエネルギー分野から、高電流配線やメモリーといったデバイス分野、強化材料まで幅広い応用が期待されるとしています。実用化の時期への言及はありません。詳細はJSTの公式ページと論文をご覧ください。

FrontJournal編集部