JP2002255525A - Method for producing multi-layered fullerene - Google Patents

Method for producing multi-layered fullerene

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JP2002255525A
JP2002255525A JP2001057737A JP2001057737A JP2002255525A JP 2002255525 A JP2002255525 A JP 2002255525A JP 2001057737 A JP2001057737 A JP 2001057737A JP 2001057737 A JP2001057737 A JP 2001057737A JP 2002255525 A JP2002255525 A JP 2002255525A
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fullerene
gas
reaction chamber
laser
solution
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JP2001057737A
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Japanese (ja)
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Aleksandr Umunofu
アレクサンドル ウムノフ
Vladimir Mordkovich
ウラジミール モロドコヴィッチ
Yasumasa Takeuchi
安正 竹内
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KOKUSAI KIBAN ZAIRYO KENKYUSHO
International Center for Materials Research
Original Assignee
KOKUSAI KIBAN ZAIRYO KENKYUSHO
International Center for Materials Research
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing multi-layered fullerene with better yield and by comparably easier method. SOLUTION: The method for producing multi-layered fullerene involves a step to integrate a generated material which contains multi-layered fullerene generated by pyrolysis of a carbon compound with irradiation of laser 40 to 60C fullerene, for example, under the existence of an optical sensitizer in an inert gas atmosphere on a heated grid substrate 60.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、2つまたは3つの
炭素環状化合物が入れ子状態の構造を有する多層のフラ
ーレン化合物の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing a multilayer fullerene compound having a structure in which two or three carbocyclic compounds are nested.

【0002】[0002]

【背景技術】2つまたは3つの炭素環状化合物が入れ子
状態の構造を有する新規な多層フラーレン化合物につい
ては、本出願人が既に特許出願をしている(特願平11-3
42705号、出願日:平成11年12月2日)。
BACKGROUND ART The present applicant has already filed a patent application for a novel multilayer fullerene compound having a structure in which two or three carbocyclic compounds are nested (Japanese Patent Application No. 11-3).
No. 42705, filing date: December 2, 1999).

【0003】この特許出願においては、C60フラーレン
の存在下に炭素含有物を2300℃以上の温度で熱処理
することにより、以下の多層フラーレンを製造できるこ
とが記述されている。 [1]C240フラーレンの中にC60フラーレンを入れ子
状に包含してなる2層フラーレン(以下「第1フラーレ
ン」という)。 [2]C560フラーレンの中にC240フラーレンを入れ子
状に内包してなる2層フラーレン(以下「第2フラーレ
ン」という)。 [3]C560フラーレンの中にC240フラーレンを入れ子
状に内包し、かつこのC 240フラーレンの中にC80フラ
ーレンを入れ子状に内包してなる3層フラーレン(以下
「第3フラーレン」という)。
In this patent application, C60Fullerene
Heat treatment of carbon-containing material at a temperature of 2300 ° C or higher in the presence of
By doing so, the following multilayer fullerenes can be manufactured.
Is described. [1] C240C in fullerene60Nest fullerenes
Fullerene (hereinafter referred to as “first fullerene”
"). [2] C560C in fullerene240Nest fullerenes
Fullerene (hereinafter referred to as “second fullerene”
"). [3] C560C in fullerene240Nest fullerenes
And this C 240C in fullerene80Hula
-Layer fullerenes with nesting
"3rd fullerene").

【0004】しかしながら、現在のところ前記の方法で
は収率が低く、研究室的スケールで単離、精製する程度
にとどまっている。
[0004] However, at present, the above-mentioned methods have low yields and are only isolated and purified on a laboratory scale.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した新規な多層フラーレンを、収率良くかつ比較的容易
な方法で製造することができる製造方法を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing the above-mentioned novel fullerene in a high yield with a relatively easy method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる製造方法
は、光増感剤とフラーレン化合物を溶解した液滴とを反
応室中に存在させてレーザーを照射し、レーザー熱分解
により生成した生成物を基板に集積する工程を含む。本
発明によれば、収率よく多層フラーレンを得ることがで
きる。
According to the production method of the present invention, a photosensitizer and a droplet in which a fullerene compound is dissolved are made to exist in a reaction chamber, and a laser is irradiated to produce the product by laser pyrolysis. And a step of accumulating objects on the substrate. According to the present invention, multilayer fullerenes can be obtained with high yield.

【0007】原料物質の炭素源としては、フラーレン化
合物を用いる。フラーレン化合物は、C60フラーレンを
60重量%以上含有することが好ましい。本発明者らに
よれば、C60フラーレンは、有機溶媒に可溶であり、グ
ラファイトやカーボンブラックなどを出発物質に用いる
よりは、生成収率が良いことが確認された。炭素源は、
60フラーレンの他にC70、C80、C90、C120
240、C540等のフラーレンを用いることができる。
[0007] A fullerene compound is used as the carbon source of the raw material. Fullerene compound preferably contains a C 60 fullerene 60 wt% or more. According to the inventors, C 60 fullerene is soluble in organic solvents, rather than with such a starting material graphite or carbon black, it was confirmed production yield is good. The carbon source is
C 70, C 80, C 90 , C 120 in addition to the C 60 fullerene,
Fullerenes such as C 240 and C 540 can be used.

【0008】本発明では、不活性ガスをキャリアガスと
して、前記フラーレン化合物の溶液を、微小液滴の状態
で、反応室に容易に導入することができる。前記不活性
ガスは、ヘリウムガス、アルゴンガスなどが用いられる
が、生成物の収率の点から、アルゴンガスが好ましい。
In the present invention, the solution of the fullerene compound can be easily introduced into the reaction chamber in the form of fine droplets using an inert gas as a carrier gas. As the inert gas, helium gas, argon gas, or the like is used, and from the viewpoint of the yield of the product, argon gas is preferable.

【0009】フラーレン化合物を溶解する有機溶媒は、
フラーレン化合物を溶解する溶媒であれば特に限定され
ないが、その中でも炭化水素化合物、例えばベンゼン、
トルエンなど芳香族炭化水素化合物が好ましい。
The organic solvent for dissolving the fullerene compound is
The solvent is not particularly limited as long as the solvent dissolves the fullerene compound. Among them, hydrocarbon compounds such as benzene,
Aromatic hydrocarbon compounds such as toluene are preferred.

【0010】光増感剤は、低級不飽和炭化水素あるいは
ハロゲン化硫黄を用いることができ、エチレン、フッ化
硫黄などが好ましい。
As the photosensitizer, lower unsaturated hydrocarbons or sulfur halides can be used, and ethylene, sulfur fluoride and the like are preferable.

【0011】レーザー照射の結果、得られた生成物はグ
リッド構造の基板に集積されることが望ましい。このよ
うな基板を用いることにより、基板の表面積が増え、収
率がより良くなるという利点がある。ここでいうグリッ
ド構造とは、基板にガスの通り道となる複数の孔が形成
された構造をいう。また、基板の温度は好ましくは20
0℃〜800℃、さらに好ましくは250℃〜500℃
である。
The product obtained as a result of the laser irradiation is preferably integrated on a substrate having a grid structure. By using such a substrate, there is an advantage that the surface area of the substrate is increased and the yield is improved. Here, the grid structure refers to a structure in which a plurality of holes serving as gas passages are formed in a substrate. The temperature of the substrate is preferably 20
0 ° C to 800 ° C, more preferably 250 ° C to 500 ° C
It is.

【0012】触媒は必要に応じて用いることができる。
このような触媒としては、鉄カルボニル、コバルトカル
ボニル、ニッケルカルボニルなどの第8族遷移金属のカ
ルボニル化合物や鉄アセチルアセトナート、コバルトア
セチルアセトナート、ニッケルアセチルアセトナートな
どの第8族遷移金属錯体などが好ましい。
A catalyst can be used if necessary.
Examples of such a catalyst include carbonyl compounds of a Group 8 transition metal such as iron carbonyl, cobalt carbonyl and nickel carbonyl, and Group 8 transition metal complexes such as iron acetylacetonate, cobalt acetylacetonate and nickel acetylacetonate. preferable.

【0013】本発明において、照射するレーザーは、パ
ルスヤグレーザー、エキシマレーザーおよびパルス炭酸
ガスレーザーなどを用いることができる。
In the present invention, a laser to be irradiated may be a pulsed yag laser, an excimer laser, a pulsed carbon dioxide laser, or the like.

【0014】本発明で得られる多層フラーレンは、フラ
ーレン化合物の有する特性(ガス吸蔵特性、超伝導特
性、磁性特性、光電効果、整流特性、感光特性、潤滑特
性、触媒作用、生理活性等)を保持することに加え、特
に水素吸蔵特性に優れることが期待される。
The multilayer fullerene obtained by the present invention retains the properties of the fullerene compound (gas storage properties, superconducting properties, magnetic properties, photoelectric effects, rectifying properties, photosensitive properties, lubricating properties, catalytic action, physiological activity, etc.). In addition to that, it is expected that the hydrogen storage characteristics are particularly excellent.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明にかかる製造方法の実施の
形態を図1に模式的に示す。
FIG. 1 schematically shows an embodiment of a manufacturing method according to the present invention.

【0016】本実施の形態の製造方法に用いられる装置
は、ガス導入部10、反応室20およびガス排出部30
を有する。ガス導入部10およびガス排出部30は、反
応室20に接続されている。反応室20は、側面にレー
ザー40の入射口となる光学窓22を有し、また内部に
は、ガス排出部30の近くに、グリッド基板60が設置
されている。グリッド基板60はガスの流路に沿って孔
62が位置するように配置されている。
The apparatus used in the manufacturing method of the present embodiment includes a gas introduction unit 10, a reaction chamber 20, and a gas discharge unit 30.
Having. The gas inlet 10 and the gas outlet 30 are connected to the reaction chamber 20. The reaction chamber 20 has an optical window 22 on a side surface serving as an entrance of the laser 40, and a grid substrate 60 is installed inside the reaction chamber 20 near the gas discharge unit 30. The grid substrate 60 is arranged so that the holes 62 are located along the gas flow path.

【0017】C60フラーレン化合物を含んだ微小液滴、
触媒を含んだ微小液滴および光増感剤を保持した混合ガ
ス流70は、ガス導入部10を通り、反応室20に導入
され、ガス排気部30へ排出される。反応室20に導入
された混合ガス流70は、反応部50でレーザー照射を
される。ガス流が保持している原料物質はレーザーによ
って熱分解され、熱分解された原料物質のガス流80
は、グリッド基板60の孔62を通過し、排気部30に
排出される。その際にグリッド基板60に多層フラーレ
ンが付着する。
The microdroplets containing C 60 fullerene compounds,
The mixed gas flow 70 holding the microdroplets containing the catalyst and the photosensitizer passes through the gas inlet 10, is introduced into the reaction chamber 20, and is discharged to the gas exhaust unit 30. The mixed gas flow 70 introduced into the reaction chamber 20 is irradiated with laser in the reaction section 50. The source material held by the gas stream is thermally decomposed by the laser, and the gas stream 80 of the pyrolyzed source material is used.
Pass through the holes 62 of the grid substrate 60 and are discharged to the exhaust unit 30. At this time, the multi-layer fullerene adheres to the grid substrate 60.

【0018】C60フラーレンを溶解した溶液を不活性ガ
スにより、微小液滴として反応室内に導入する方法は、
特にレーザー熱分解法に悪い影響を与えなければどのよ
うな手順でおこなっても問題ないが、増感剤などの導入
を考え合わせると、代表的な方法として以下の方法が好
ましい。
[0018] By the solution of C 60 fullerene inert gas, a method of introducing into the reaction chamber as fine droplets,
In particular, any procedure may be used as long as it does not adversely affect the laser pyrolysis method. However, considering the introduction of a sensitizer or the like, the following method is preferred as a typical method.

【0019】以下の方法(a)から(d)において、原
料物質の微小液滴の生成は次のように行なわれる。
In the following methods (a) to (d), generation of microdroplets of the raw material is performed as follows.

【0020】第1容器は、その側面にガス導入管および
排気管を有し、内部に原料物質を溶解した溶液を収容し
ている。排気管は、最終的に反応室のガス導入部に接続
される。キャリアガスは、ガス導入管から溶液内に吹き
こまれ、溶液の微小液滴を保持したガス流を生成する。
生成したガス流は、排気管に導入される。各方法(a)
から(d)について、図2を参照して、より具体的に述
べる。
The first container has a gas introduction pipe and an exhaust pipe on its side, and contains therein a solution in which raw materials are dissolved. The exhaust pipe is finally connected to the gas inlet of the reaction chamber. The carrier gas is blown into the solution from the gas introduction tube, and generates a gas flow holding fine droplets of the solution.
The generated gas stream is introduced into an exhaust pipe. Each method (a)
(D) will be described more specifically with reference to FIG.

【0021】(a)図2(a)に示すように、第1容器
130は、その側面にガス導入管100および排気管1
10が接続され、第2容器140は、その側面にガス導
入管100および排気管120が接続されている。排気
管110と排気管120とは、接合部150で接続さ
れ、その後反応室20のガス導入部10に接続されてい
る。
(A) As shown in FIG. 2A, the first container 130 has a gas introduction pipe 100 and an exhaust pipe 1 on its side.
The second container 140 is connected to the gas introduction pipe 100 and the exhaust pipe 120 on its side surface. The exhaust pipe 110 and the exhaust pipe 120 are connected at the joint 150, and then connected to the gas inlet 10 of the reaction chamber 20.

【0022】C60フラーレンを有機溶媒に溶解した溶液
220は、第1容器130に収容されている。不活性ガ
ス200は、ガス導入管100を通って溶液220に吹
きこまれ、C60フラーレンを溶解した微小液滴をふくむ
ガス流を生成する。他方、触媒を有機溶媒に溶解した溶
液230が存在している第2容器140にガス状の光増
感剤210を吹きこみ、触媒を溶解した微小液滴を含む
ガス流を生成する。各々のガス流は排気管110、12
0に導入され、接合部150で混合された後、ガス導入
部10に導入される。
The solution 220 that the C 60 fullerene is dissolved in an organic solvent is contained in the first container 130. Inert gas 200 is spinning top blown into the solution 220 through the gas introduction pipe 100, it generates a gas stream including the microdroplets by dissolving C 60 fullerene. On the other hand, the gaseous photosensitizer 210 is blown into the second container 140 in which the solution 230 in which the catalyst is dissolved in the organic solvent is present, and a gas flow including the fine droplets in which the catalyst is dissolved is generated. Each gas flow is provided by exhaust pipes 110, 12
0 and mixed at the joint 150, and then introduced into the gas introduction unit 10.

【0023】(b)図2(b)に示すように、第1容器
130は、その側面にガス導入管100および排気管1
10が接続され、第2容器140は、その側面にガス導
入管100および排気管120が接続されている。排気
管110と排気管120とは、別々に反応室20のガス
導入部10に接続されている。
(B) As shown in FIG. 2B, the first container 130 has a gas introduction pipe 100 and an exhaust pipe 1 on its side.
The second container 140 is connected to the gas introduction pipe 100 and the exhaust pipe 120 on its side surface. The exhaust pipe 110 and the exhaust pipe 120 are separately connected to the gas inlet 10 of the reaction chamber 20.

【0024】C60フラーレンを有機溶媒に溶解した溶液
220は、第1容器130に収容されている。不活性ガ
ス200は、ガス導入管100を通って溶液220に吹
きこまれ、C60フラーレンを溶解した微小液滴をふくむ
ガス流を生成する。他方、触媒を有機溶媒に溶解した溶
液230が存在している第2容器140にガス状の光増
感剤210を吹きこみ、触媒を溶解した微小液滴を含む
ガス流を生成する。各々のガス流は排気管110、12
0に導入され、別々に反応室20のガス導入部10に導
入される。
The solution 220 that the C 60 fullerene is dissolved in an organic solvent is contained in the first container 130. Inert gas 200 is spinning top blown into the solution 220 through the gas introduction pipe 100, it generates a gas stream including the microdroplets by dissolving C 60 fullerene. On the other hand, the gaseous photosensitizer 210 is blown into the second container 140 in which the solution 230 in which the catalyst is dissolved in the organic solvent is present, and a gas flow including the fine droplets in which the catalyst is dissolved is generated. Each gas flow is provided by exhaust pipes 110, 12
0 and are separately introduced into the gas introduction unit 10 of the reaction chamber 20.

【0025】(c)図2(c)に示すように、第1容器
130は、その側面にガス導入管100および排気管1
10が接続され、排気管110は反応室20のガス導入
部10と接続されている。ガス導入管100には、他方
のガス導入管100が接合部150で接続されている。
(C) As shown in FIG. 2C, the first container 130 has a gas introduction pipe 100 and an exhaust pipe 1 on its side.
The exhaust pipe 110 is connected to the gas inlet 10 of the reaction chamber 20. The other gas introduction pipe 100 is connected to the gas introduction pipe 100 at a joint 150.

【0026】不活性ガス200が吹きこまるガス導入管
100に、他方のガス導入管100からガス状の光増感
剤210を吹きこみ、混合ガスを生成する。C60フラー
レンと触媒を有機溶媒に溶解した溶液240が存在して
いる第1容器130に、この混合ガスを吹きこみ、C60
フラーレンと触媒を溶解した微小液滴をふくむガス流を
生成する。その後、このガス流は反応室20のガス導入
部10に導入される。
A gaseous photosensitizer 210 is blown into the gas inlet tube 100 into which the inert gas 200 is blown from the other gas inlet tube 100 to generate a mixed gas. The first container 130 of the solution 240 prepared by dissolving C 60 fullerene and catalyst in an organic solvent is present, crowded blowing the mixed gas, C 60
It produces a gas stream containing microdroplets of dissolved fullerene and catalyst. Thereafter, the gas flow is introduced into the gas introduction unit 10 of the reaction chamber 20.

【0027】(d)図2(d)に示すように、第1容器
130は、その側面にガス導入管100および排気管1
10が接続されている。第1容器130の排気管110
は、他方のガス導入管100と接合部150で接合され
ており、その後、導入管として第2容器140と接続さ
れている。第2容器140の排気管120は、反応室2
0のガス導入部10と接続されている。
(D) As shown in FIG. 2D, the first container 130 has a gas introduction pipe 100 and an exhaust pipe 1 on its side.
10 are connected. Exhaust pipe 110 of first container 130
Is joined to the other gas introduction tube 100 at a joint 150, and then connected to the second container 140 as an introduction tube. The exhaust pipe 120 of the second container 140 is connected to the reaction chamber 2
0 gas introduction unit 10.

【0028】触媒を有機溶媒に溶解した溶液230が存
在している第1容器130に、ガス状の光増感剤210
を吹きこみ、触媒を溶解した微小液滴をふくむガス流を
生成する。さらに不活性ガス200をガス導入管100
から吹きこみ、混合ガス流を生成する。この混合ガス流
を、C60フラーレンを有機溶媒に溶解した溶液220が
存在している第2容器140に吹きこみ、その後反応室
20のガス導入部10に導入する。
A gaseous photosensitizer 210 is placed in a first container 130 containing a solution 230 in which a catalyst is dissolved in an organic solvent.
To generate a gas flow containing fine droplets of the dissolved catalyst. Further, the inert gas 200 is introduced into the gas introduction pipe 100.
To produce a mixed gas stream. The mixed gas stream, crowded blown into the second container 140 of the solution 220 prepared by dissolving C 60 fullerene in an organic solvent is present, is introduced to the gas inlet 10 of the subsequent reaction chamber 20.

【0029】[0029]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例によって限定されるものではない。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

【0030】[実施例 1]実施例1は、原料物質を図
2(a)に示す方法で導入した。C60フラーレンの飽和
トルエン溶液にアルゴンガスを150sccmの流量で吹き
込み、C60フラーレンの飽和トルエン溶液の微小液滴を
保持したアルゴンガスを生成した。他方、鉄カルボニル
のトルエン溶液(濃度2モル%)にエチレンガスを15
0sccmの流量で吹き込んで鉄カルボニルのトルエン溶液
の微小液滴を保持したエチレンガスを生成した。前述の
2種のガスをあらかじめ混合した後、圧力300Torrに
保持した反応室内に導入した。反応室内に導入された混
合ガスに、945cm-1の周波数の炭酸ガスレーザー(出
力100W)を照射した。熱分解生成物は、炭酸ガスレ
ーザーが照射された反応ゾーンから20mmの位置に設
置した、300℃に加熱したグリッド基板を通過した。
その際、生成物はグリッド基板に付着した。グリッド基
板に堆積した生成物のTEM(Transmissio
n Electron Microscopy)写真か
ら、薄膜の構成は、30%の第1フラーレン、1%の第
2フラーレン、3%の第3フラーレンで、残りは無定型
炭素であることが確認された。
Example 1 In Example 1, raw materials were introduced by the method shown in FIG. Blowing argon gas at a flow rate of 150sccm saturated toluene solution of C 60 fullerene to produce a argon gas holding fine droplets of a saturated toluene solution of C 60 fullerene. On the other hand, ethylene gas was added to a toluene solution of iron carbonyl (concentration: 2 mol%).
Blowing was performed at a flow rate of 0 sccm to produce ethylene gas holding fine droplets of a toluene solution of iron carbonyl. After previously mixing the above two gases, they were introduced into a reaction chamber maintained at a pressure of 300 Torr. The mixed gas introduced into the reaction chamber was irradiated with a carbon dioxide gas laser (output: 100 W) having a frequency of 945 cm -1 . The pyrolysis product passed through a grid substrate heated to 300 ° C., which was installed at a position 20 mm from the reaction zone irradiated with the carbon dioxide laser.
At that time, the product adhered to the grid substrate. TEM (Transmission) of the product deposited on the grid substrate
From n Electron Microscopy photographs, it was confirmed that the composition of the thin film was 30% of the first fullerene, 1% of the second fullerene, 3% of the third fullerene, and the rest was amorphous carbon.

【0031】[実施例 2]実施例2は、原料物質を図
2(b)に示す方法で導入した。C60フラーレンの飽和
トルエン溶液にアルゴンガスを150sccmの流量で吹き
込み、C60フラーレンの飽和トルエン溶液の微小液滴を
保持したアルゴンガスを生成した。他方、鉄カルボニル
のトルエン溶液(濃度2モル%)にエチレンガスを15
0sccmの流量で吹き込み、鉄カルボニルのトルエン溶液
の微小液滴を保持したエチレンガスを生成した。前述の
2種類のガスは、圧力300Torrに保持した反応室内
に、別々に導入した。反応室内に導入された混合ガス
に、945cm-1の周波数の炭酸ガスレーザー(出力10
0W)を照射した。熱分解生成物はレーザーが照射され
た反応ゾーンから20mmの位置に設置した、300℃
に加熱したグリッド基板を通過した。その際生成物は、
グリッド基板に付着した。グリッド基板に堆積した生成
物のTEM写真から、薄膜の構成は、20%の第1フラ
ーレン、1%の第2フラーレン、2%の第3フラーレン
で、残りは無定型炭素であることが確認された。
Example 2 In Example 2, raw materials were introduced by the method shown in FIG. 2 (b). Blowing argon gas at a flow rate of 150sccm saturated toluene solution of C 60 fullerene to produce a argon gas holding fine droplets of a saturated toluene solution of C 60 fullerene. On the other hand, ethylene gas was added to a toluene solution of iron carbonyl (concentration: 2 mol%).
The ethylene gas was blown at a flow rate of 0 sccm to generate ethylene gas holding fine droplets of a toluene solution of iron carbonyl. The above two gases were separately introduced into a reaction chamber maintained at a pressure of 300 Torr. The mixed gas introduced into the reaction chamber was irradiated with a carbon dioxide laser (output: 10) having a frequency of 945 cm -1.
0 W). The pyrolysis product was placed at a position 20 mm from the reaction zone irradiated with the laser, 300 ° C.
Passed through the heated grid substrate. The product then
Attached to grid substrate. From the TEM photograph of the product deposited on the grid substrate, it was confirmed that the composition of the thin film was 20% of the first fullerene, 1% of the second fullerene, 2% of the third fullerene, and the remainder was amorphous carbon. Was.

【0032】[実施例 3]実施例3は、原料物質を図
2(c)に示す方法で導入した。フラーレンの飽和トル
エン溶液にさらに鉄カルボニルを2モル%濃度まで溶解
した。このトルエン溶液に、等容量のエチレンガスとア
ルゴンガスを混合したガスを300sccmの流量で吹き込
んで本トルエン溶液の微小液滴を保持したガスを生成し
た。混合ガスは、圧力300Torrに保持した反応室内に
導入された。反応室内に導入されたガスに、945cm-1
の周波数の炭酸ガスレーザー(出力100W)を照射し
た。熱分解生成物はレーザーが照射された反応ゾーンか
ら20mmの位置に設置した、300℃に加熱したグリ
ッド基板を通過した。その際生成物は、グリッド基板に
付着した。グリッド基板に堆積した生成物のTEM写真
から、薄膜の構成は、25%の第1フラーレン、1%の
第2フラーレン、2%の第3フラーレンで、残りは無定
型炭素であることが確認された。
Example 3 In Example 3, raw materials were introduced by the method shown in FIG. 2 (c). Iron carbonyl was further dissolved in a saturated toluene solution of fullerene to a concentration of 2 mol%. A gas in which equal volumes of ethylene gas and argon gas were mixed was blown into the toluene solution at a flow rate of 300 sccm to generate a gas holding fine droplets of the present toluene solution. The mixed gas was introduced into a reaction chamber maintained at a pressure of 300 Torr. 945 cm -1 was added to the gas introduced into the reaction chamber.
Irradiation with a carbon dioxide laser (output: 100 W) having a frequency of The pyrolysis product passed through a grid substrate heated to 300 ° C., which was set at a position 20 mm from the reaction zone irradiated with the laser. At that time, the product adhered to the grid substrate. From the TEM photograph of the product deposited on the grid substrate, it was confirmed that the composition of the thin film was 25% of the first fullerene, 1% of the second fullerene, 2% of the third fullerene, and the remainder was amorphous carbon. Was.

【0033】[実施例 4]実施例4は、原料物質を図
2(d)に示す方法で導入した。鉄カルボニルのトルエ
ン溶液(濃度2モル%)にエチレンガスを150sccmの
流量で吹き込み、このトルエン溶液の微小液滴を含むエ
チレンガス流を生成した。アルゴンガスを150sccmの
流量で添加混合し、この混合ガス流をさらにフラーレン
の飽和トルエン溶液に吹き込みフラーレンの飽和トルエ
ン溶液の微小液滴を併せて含有させたガス流を反応室内
に導入した。反応室内に導入されたガスに、945cm-1
の周波数の炭酸ガスレーザー(出力100W)を照射し
た。熱分解生成物はレーザーが照射された反応ゾーンか
ら20mmの位置に設置した、300℃に加熱したグリ
ッド基板を通過した。その際生成物は、グリッド基板に
付着した。グリッド基板に堆積した生成物のTEM写真
から、薄膜の構成は、17%の第1フラーレン、1%の
第2フラーレン、1%の第3フラーレンで、残りは無定
型炭素であることが確認された。
Example 4 In Example 4, raw materials were introduced by the method shown in FIG. Ethylene gas was blown into the toluene solution of iron carbonyl (concentration: 2 mol%) at a flow rate of 150 sccm to generate an ethylene gas stream containing fine droplets of this toluene solution. Argon gas was added and mixed at a flow rate of 150 sccm, and the mixed gas stream was further blown into a saturated toluene solution of fullerene, and a gas stream containing fine droplets of the saturated toluene solution of fullerene was introduced into the reaction chamber. 945 cm -1 was added to the gas introduced into the reaction chamber.
Irradiation with a carbon dioxide laser (output: 100 W) having a frequency of The pyrolysis product passed through a grid substrate heated to 300 ° C., which was set at a position 20 mm from the reaction zone irradiated with the laser. At that time, the product adhered to the grid substrate. From the TEM photograph of the product deposited on the grid substrate, it was confirmed that the composition of the thin film was 17% of the first fullerene, 1% of the second fullerene, 1% of the third fullerene, and the remainder was amorphous carbon. Was.

【0034】[実施例 5]実施例5は、原料物質を図
2(c)に示す方法で導入した。実施例3と同様にして
作製した、鉄カルボニルとフラーレンを溶解したトルエ
ンの微小液滴を含んだ混合ガス流は、600Torrの圧
力に保持した反応室内に200sccmの流量で導入され
た。反応室内に導入されたガスに、945cm-1の周波数
の炭酸ガスレーザー(出力150W)を照射した。熱分
解生成物はレーザーが照射された反応ゾーンから20m
mの位置に設置した、300℃に加熱したグリッド基板
を通過した。その際生成物は、グリッド基板に付着し
た。グリッド基板に堆積した生成物のTEM写真から、
薄膜の構成は、20%の第1フラーレンで、残りは無定
型炭素であることが確認された。
Example 5 In Example 5, raw materials were introduced by the method shown in FIG. 2 (c). A mixed gas stream containing fine droplets of toluene in which iron carbonyl and fullerene were dissolved, produced in the same manner as in Example 3, was introduced at a flow rate of 200 sccm into a reaction chamber maintained at a pressure of 600 Torr. The gas introduced into the reaction chamber was irradiated with a carbon dioxide gas laser (output: 150 W) having a frequency of 945 cm -1 . Pyrolysis product is 20m from the reaction zone irradiated by laser
m, and passed through a grid substrate heated to 300 ° C. At that time, the product adhered to the grid substrate. From the TEM photograph of the product deposited on the grid substrate,
It was confirmed that the composition of the thin film was 20% of the first fullerene, and the remainder was amorphous carbon.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態を模式的に示した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(d)は、原料物質を溶解した溶液を
微小液滴として反応室内に導入する方法を示した図であ
る。
FIGS. 2A to 2D are diagrams showing a method of introducing a solution in which a raw material is dissolved into fine droplets into a reaction chamber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ガス導入部 20 反応室 22 光学窓 30 ガス排気部 40 レーザー 50 反応部 60 グリッド基板 62 グリッド基板の孔 70 混合ガス流 80 熱分解された原料物質のガス流 100 ガス導入管 110 排気管 120 排気管 130 第1容器 140 第2容器 150 ガス排気管の接合部 200 不活性ガス 210 ガス状の光増感剤 220 C60フラーレンを溶解した溶液 230 触媒を溶解した溶液 240 C60フラーレンと触媒とを溶解した溶液DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas introduction part 20 Reaction chamber 22 Optical window 30 Gas exhaust part 40 Laser 50 Reaction part 60 Grid substrate 62 Grid substrate hole 70 Mixed gas flow 80 Gas flow of pyrolyzed raw material 100 Gas introduction pipe 110 Exhaust pipe 120 Exhaust with a solution 240 C 60 fullerene and catalyst dissolved tubes 130 first container 140 solution 230 catalyst second container 150 to dissolve the junction 200 inert gas 210 gaseous photosensitizers 220 C 60 fullerene of the gas exhaust pipe Dissolved solution

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 安正 神奈川県川崎市高津区坂戸3丁目2番1号 株式会社国際基盤材料研究所内 Fターム(参考) 4G046 CA00 CA02 CB03 CC05 CC06 CC08  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yasumasa Takeuchi 3-2-1 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in the International Fundamental Materials Laboratory Co., Ltd. 4G046 CA00 CA02 CB03 CC05 CC06 CC08

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光増感剤とフラーレン化合物を溶解した
液滴とを反応室中に存在させてレーザーを照射し、レー
ザー熱分解により生成した生成物を基板に集積する工程
を含む、多層フラーレンの製造方法。
1. A multilayer fullerene comprising a step of irradiating a laser with a photosensitizer and a droplet in which a fullerene compound is dissolved in a reaction chamber, and accumulating products generated by laser pyrolysis on a substrate. Manufacturing method.
【請求項2】 請求項1において、 不活性ガスをキャリアガスとして、前記フラーレン化合
物の溶液を、液滴の状態で、前記反応室に導入する工程
を含む、多層フラーレンの製造方法。
2. The method for producing a multi-layer fullerene according to claim 1, further comprising a step of introducing the solution of the fullerene compound into the reaction chamber in a state of a droplet using an inert gas as a carrier gas.
【請求項3】 請求項1または請求項2において、 前記フラーレン化合物は、C60フラーレンを60重量%
以上含有する、多層フラーレンの製造方法。
3. The fullerene compound according to claim 1, wherein the C 60 fullerene is 60% by weight.
A method for producing a multilayer fullerene, comprising the above.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記光増感剤は、低級不飽和炭化水素あるいはハロゲン
化硫黄である、多層フラーレンの製造方法。
4. The method for producing a multilayer fullerene according to claim 1, wherein the photosensitizer is a lower unsaturated hydrocarbon or a sulfur halide.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかにおいて、 前記基板はグリッド構造を有する、多層フラーレンの製
造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the substrate has a grid structure.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかにおいて、 前記フラーレン化合物を溶解する溶媒は芳香族炭化水素
である、多層フラーレンの製造方法。
6. The method for producing a multilayer fullerene according to claim 1, wherein the solvent in which the fullerene compound is dissolved is an aromatic hydrocarbon.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかにおいて 前記基板の温度は200℃〜800℃である、多層フラ
ーレンの製造方法。
7. The method for producing a multilayer fullerene according to claim 1, wherein the temperature of the substrate is 200 ° C. to 800 ° C.
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