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半導体性の単層カーボンナノチューブの濃縮方法 コモンズ

国内特許コード P100000463
整理番号 K029P32
掲載日 2009年12月18日
出願番号 特願2009-256563
公開番号 特開2011-098876
登録番号 特許第5449987号
出願日 平成21年11月9日(2009.11.9)
公開日 平成23年5月19日(2011.5.19)
登録日 平成26年1月10日(2014.1.10)
発明者
  • 前田 優
  • 赤阪 健
  • チュウ ハンシュン
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 半導体性の単層カーボンナノチューブの濃縮方法 コモンズ
発明の概要 【課題】半導体性のカーボンナノチューブを短時間で高純度に濃縮することができ、同時に半導体性のカーボンナノチューブの直径分布を狭小化することができ、エレクトロニクスに重要な高い化学的、電子的品質を有する半導体性のカーボンナノチューブを得ることが可能な半導体性のカーボンナノチューブの濃縮方法を提供する。
【解決手段】金属性のカーボンナノチューブと半導体性のカーボンナノチューブとが混在する原料のカーボンナノチューブを強酸水溶液に分散する工程と、強酸水溶液中に分散されたカーボンナノチューブにマイクロ波を照射することにより金属性のカーボンナノチューブを選択的に消滅させて半導体性のカーボンナノチューブを濃縮する工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要



単層カーボンナノチューブ(single-walled carbon nanotubes:SWNTs)には、その合成過程において不可避的に金属性のもの(m-SWNTs)と半導体性のもの(s-SWNTs)とが混在しているが、合成工程から直接に純粋なs-SWNTsを得る方法は未だ提案されていない。





そのため、s-SWNTsのさらなる研究が著しく妨げられ、従来のシリコンデバイスを凌駕する最も有力な候補として広く信じられているs-SWNTsのエレクトロニクスへの応用を大きく制限している。





このような現状において、合成されたm-SWNTsとs-SWNTsとの混合物からs-SWNTsを選択的に得る方法が求められている。





近年では、SWNTsへの化学修飾や、物理的技術によって、m-SWNTsとs-SWNTsとの僅かな化学構造の差異に基づいてm-SWNTsまたはs-SWNTsを選択的に除去し、これらを分離することが特に検討されてきた。





しかし、これらの技術は、望まないコンタミネーションの導入、複雑な作業工程、あるいはスケールアップや工業的実施の困難性等の問題点を抱えている。そのため、完全な半導体収率で最適な直径のナノチューブを得ることができ、より簡便でスケールアップも可能なアプローチが望まれている。





最近、カーボンナノチューブを強酸水溶液中にて加熱処理あるいは超音波処理することにより、金属性の単層カーボンナノチューブを選択的に除去できることが報告された(非特許文献1参照)。





しかしながら、このような熱反応では処理に時間を要し、引用文献1に記載されている処理条件では、例えば24時間の超音波処理や、60℃、4週間の熱反応を要する。





一方、従来の化学的アプローチを超える利点も有するものとして、ナノチューブ化学にはマイクロ波誘導技術が導入されている。最近、m-SWNTsとs-SWNTsの誘電係数の相違により、ランダムネットワークのSWNTフィルムにマイクロ波を照射することによりm-SWNTsが選択的に破壊されることが報告された(非特許文献2、3参照)。

産業上の利用分野



本発明は、半導体性のカーボンナノチューブの濃縮方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属性の単層カーボンナノチューブと半導体性の単層カーボンナノチューブとが混在する原料の単層カーボンナノチューブを強酸水溶液中に分散する工程と、強酸水溶液中に分散された単層カーボンナノチューブにマイクロ波を照射することにより金属性の単層カーボンナノチューブを選択的に消滅させて半導体性の単層カーボンナノチューブを濃縮する工程とを含むことを特徴とする半導体性の単層カーボンナノチューブの濃縮方法。

【請求項2】
強酸水溶液中に分散された単層カーボンナノチューブにマイクロ波を照射することにより、金属性の単層カーボンナノチューブを選択的に消滅させて半導体性の単層カーボンナノチューブを濃縮すると同時に、半導体性の単層カーボンナノチューブのうち直径のより短いものを選択的に消滅させて直径のより長いものを選択的に残存させ、半導体性の単層カーボンナノチューブの直径分布を原料の単層カーボンナノチューブよりも狭小化することを特徴とする請求項1に記載の半導体性の単層カーボンナノチューブの濃縮方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ ナノ製造技術の探索と展開 領域
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