與此同時，另外一些研究也日趨活躍，那就是充分利用奈米碳的特徵、開發前所未有的新元件及功能材料。《日經奈米技術》編輯部從最近1個月發表在知名學術雜誌上的論文中選出若干文章，重點介紹使用奈米碳的新元件及新功能材料的研究進展情況。

    其中較有代表性並引起廣泛關注的一項研究成果便是世界首創的“奈米溫度計”（1）。這種新型溫度計利用的便是碳奈米管的特有形態，開發者是獨立行政法人、日本物質材料研究機構物質研究所的骨幹研究員坂東義雄領導的科研小組。目標用途是測定並控制奈米級別的半導體裝置的局部溫度等。不過，為此今後必須構築一個新的系統，以便轉換並反饋測量出的溫度資訊。

    這種奈米溫度計是通過在直徑約為85nm的碳奈米管中填入金屬鎵（Ga）製成的。可以測量出不足1μm的微小空間的溫度，從30℃左右的常溫到1000℃左右的高溫均可測量。試驗過程中，在從50℃到500℃的範圍內加熱時，可以通過電子顯微鏡觀測到液體鎵的體積隨著溫度的上升而成比例地膨脹、液體鎵的柱面隨之升高的情況。最終，試驗證實測量精度大約可達0.25℃。

    碳奈米管使用普通的化學氣相生成法（CVD））生産。然後，通過在1360℃的溫度下與氧化鎵（Ga2O3）反應2個小時，向碳奈米管中注入金屬鉀。此次試製的奈米溫度計的鎵柱直徑約75nm、全長約100nm。金屬鎵在30℃至2400℃的溫度範圍內以液體狀態存在，由於與普通溫度計中使用水銀的相比蒸汽壓（Vapor Pressure）較低，因此這種奈米溫度計具有在高溫下不易蒸發的優點。順便提一下，水銀保持液體狀態的溫度範圍為－39℃至＋365℃，如果超出這一高度就無法進行測量。

    另外，在能源裝置領域也有很多趣味盎然的研究。比如，此前發表的一項研究成果（2），使用在聚合體“Poly 3-octylthiophene”中添加單層碳奈米管的薄膜製作的光電池，與使用只有聚合體的薄膜製作的電池相比，開路電壓和短路電流分別提高了0.7～0.9V和兩個數量級以上。

    另一項饒有興趣的研究（3）就是：單層碳奈米管中包含有呈現廣為人知的“豌豆莢”結構的富勒烯“C60”，如果改變單層碳奈米管中包含的C60的數量及排列間隔，電子狀態密度就會發生變化。這樣就可以利用這一現象製造出新的記錄媒體或半導體元件等。與此同時，名古屋大學研究生院理學研究專業教授篠原久典領導的科研小組還與南韓漢城大學物理系教授Young Kuk的科研小組聯合開發出了將包含金屬釓（Gd））的富勒烯“C82”進一步添加到單層碳奈米管中的“豌豆莢”結構（4）。試驗證實部分包含有釓的C82具有類似量子點的特性。

    不過，上述成果要想真正運用於實際産品中，同樣也需要構築相應的系統並確立生産流程等，有待進一步研究的課題還很多。

    科技之光 2002-4-1