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有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法及びその合成装置 実績あり

国内特許コード P110002887
整理番号 A051P243
掲載日 2011年6月8日
出願番号 特願2001-193629
公開番号 特開2003-012312
登録番号 特許第3713561号
出願日 平成13年6月26日(2001.6.26)
公開日 平成15年1月15日(2003.1.15)
登録日 平成17年9月2日(2005.9.2)
発明者
  • 安藤 寿浩
  • 蒲生 美香
  • 張 亜非
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立研究開発法人物質・材料研究機構
発明の名称 有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法及びその合成装置 実績あり
発明の概要 【課題】 カーボンナノチューブを低コストで大量に合成する方法及びこの方法に用いる装置、並びに基板に強固に、高密度に高配向整列配列したカーボンナノチューブを提供する。
【解決手段】 基板上に金属元素からなる薄膜を堆積し、薄膜を堆積した基板3を水素プラズマに晒し、水素プラズマに晒した基板3を有機液体10中で一定温度に加熱して合成する。
従来技術、競合技術の概要


カーボンナノチューブは、その特異な電気的及び機械的性質により、電界放射電子源、ナノスケール電子デバイス、化学的貯蔵システム、機械的補強材などといった将来のナノテクノロジーに応用できる可能性が高い。
フラーレン生成装置において、炭素電極を用いて放電した際に生ずる陰極堆積物の中にカーボンナノチューブが発見されて以来、種々のカーボンナノチューブの合成法が提案されてきた。これらの合成法の目的は、カーボンナノチューブを大量に製造できること、また、特定の機能を有するカーボンナノチューブを合成することであった。特定の機能を有するカーボンナノチューブとは、例えば、炭化水素の触媒能力の停止機能、凝縮相電気分解機能、SiC昇華触媒機能などの機能を有するカーボンナノチューブであり、これらのナノチューブは、これらの機能に適した配向成長構造を有している。



しかしながら、これらの合成方法は、研究に使用するには十分な程度の収率に止まっており、工業的生産に適用できるレベルにはない。
また、従来の基板に整列させたナノチューブは、基板との結合力が弱く、取り扱い難いと言った課題もある。
現在、最も普及しているSiテクノロジーを使用してカーボンナノチューブを合成できれば、例えば、Si半導体プロセスに使用する原料と装置を使用して大量にかつ低コストで合成できれば、カーボンナノチューブの特異な性質を活かした優れた機能を有するナノテクノロジー製品を低コストで大量に供給するたとができる。

産業上の利用分野


本発明は、有機液体から整列配列したカーボンナノチューブを合成する方法及びこの方法に用いる装置並びにこの方法で製造するカーボンナノチューブに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】 基板上に金属元素からなる薄膜又は島状微粒子を堆積し、薄膜又は島状微粒子を堆積した基板を水素プラズマに晒し、水素プラズマに晒した基板を、上記金属元素の触媒作用と急激な温度勾配で熱分解してカーボン原子が生成する有機液体中で一定温度に加熱して合成することを特徴とする、有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法。
【請求項2】 基板上に金属元素からなる薄膜又は島状微粒子を堆積し、
この基板を水素プラズマに晒して加熱することにより、上記金属元素からなる薄膜又は島状微粒子を径及び分布が均一な液体微粒子にして基板上に島状に分布させると共に基板に強固に結合させ、
この基板を上記金属元素の触媒作用と急激な温度勾配で熱分解してカーボン原子が生成する有機液体中で上記熱分解が生ずる一定温度に加熱すると共に上記有機液体を沸点以下の温度に保つことにより、
上記液体微粒子上にカーボンナノチューブを合成することを特徴とする、有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法。
【請求項3】 前記基板はSi基板であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法。
【請求項4】 前記金属元素からなる薄膜又は島状微粒子は、Fe,Co,Niから選択される一つの元素又は複数の元素からなる薄膜又は島状微粒子であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法。
【請求項5】 前記有機液体はアルコールであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法。
【請求項6】 前記アルコールはメタノールまたはエタノールであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法。
【請求項7】 前記一定温度に加熱する際、Si基板に電流を流して加熱することを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機液体による高配向整列カーボンナノチューブの合成方法。
【請求項8】 有機液体を保持する液体槽と、有機液体を有機液体の沸点未満に保持する冷却手段と、有機液体の気相を液相に戻して液体槽に戻す凝縮手段と、有機液体中の基板に電流を流す電極を備えた基板保持手段と、合成装置内の空気を除去する不活性ガス導入手段と、上記液体槽を密閉して有機液体の気相の蒸発を防止する密閉手段とを有していることを特徴とする、高配向整列カーボンナノチューブの合成装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2001193629thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 単一分子・原子レベルの反応制御 領域
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