JP2003095626A - ナノチューブ製造方法 - Google Patents
ナノチューブ製造方法Info
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- JP2003095626A JP2003095626A JP2001283818A JP2001283818A JP2003095626A JP 2003095626 A JP2003095626 A JP 2003095626A JP 2001283818 A JP2001283818 A JP 2001283818A JP 2001283818 A JP2001283818 A JP 2001283818A JP 2003095626 A JP2003095626 A JP 2003095626A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 カイラルベクトルおよび直径が揃ったナノチ
ューブを大量に生成するナノチューブ製造方法を提供す
る。 【解決手段】 分子線発生部５は、カイラルベクトル
（ｎ1 ，ｍ1 ）のナノチューブによる分子線１を発生さ
せる。また、分子線発生部６は、カイラルベクトル（ｎ
2 ，ｍ2 ）のナノチューブによる分子線２を発生させ
る。分子線１と分子線２とが衝突すると、カイラルベク
トル（ｎ1 ＋ｎ2 ，ｍ1 ＋ｍ2 ）のナノチューブによる
分子線が生成される。生成された分子線は、矢印３で示
される方向に軌道をとり、基板４上で捕獲される。
ューブを大量に生成するナノチューブ製造方法を提供す
る。 【解決手段】 分子線発生部５は、カイラルベクトル
（ｎ1 ，ｍ1 ）のナノチューブによる分子線１を発生さ
せる。また、分子線発生部６は、カイラルベクトル（ｎ
2 ，ｍ2 ）のナノチューブによる分子線２を発生させ
る。分子線１と分子線２とが衝突すると、カイラルベク
トル（ｎ1 ＋ｎ2 ，ｍ1 ＋ｍ2 ）のナノチューブによる
分子線が生成される。生成された分子線は、矢印３で示
される方向に軌道をとり、基板４上で捕獲される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナノチューブ製造
方法に関し、特に、２本の単層ナノチューブを衝突さ
せ、新たな１本の単層ナノチューブを製造するナノチュ
ーブ製造方法に関する。
方法に関し、特に、２本の単層ナノチューブを衝突さ
せ、新たな１本の単層ナノチューブを製造するナノチュ
ーブ製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ナノチューブは、直径が数ナノメートル
（あるいはそれ以下）の単層グラファイトを丸めた円筒
状の物質である。ナノチューブは、自身の立体構造によ
り、金属にも半導体にもなりうる。また、ナノチューブ
の電気特性（半導体のナノチューブの場合は、自身のエ
ネルギーギャップ）は、ナノチューブの螺旋度に強く依
存する。従って、均質のナノチューブを大量に得るため
には、ナノチューブの螺旋度を揃える必要がある。
（あるいはそれ以下）の単層グラファイトを丸めた円筒
状の物質である。ナノチューブは、自身の立体構造によ
り、金属にも半導体にもなりうる。また、ナノチューブ
の電気特性（半導体のナノチューブの場合は、自身のエ
ネルギーギャップ）は、ナノチューブの螺旋度に強く依
存する。従って、均質のナノチューブを大量に得るため
には、ナノチューブの螺旋度を揃える必要がある。
【０００３】螺旋度は、グラファイト状構造を円筒状に
丸めてナノチューブを生成する際の丸める方向および丸
める長さ（ナノチューブの円周）を一意的に定義する。
また、螺旋度をベクトルの概念を用いて規定したものが
カイラルベクトルとなる。なお、カイラルベクトルにつ
いては、Ｒ．Ｓａｉｔｏ，Ｍ．Ｆｕｊｉｔａ，Ｇ．Ｄｒ
ｅｓｓｅｌｈａｕｓ，ａｎｄ Ｍ．Ｓ．Ｄｒｅｓｓｅｌ
ｈａｕｓ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ Ｂ４６（１９９２），ｐ
１８０４．（以下、従来例１）に示されている。
丸めてナノチューブを生成する際の丸める方向および丸
める長さ（ナノチューブの円周）を一意的に定義する。
また、螺旋度をベクトルの概念を用いて規定したものが
カイラルベクトルとなる。なお、カイラルベクトルにつ
いては、Ｒ．Ｓａｉｔｏ，Ｍ．Ｆｕｊｉｔａ，Ｇ．Ｄｒ
ｅｓｓｅｌｈａｕｓ，ａｎｄ Ｍ．Ｓ．Ｄｒｅｓｓｅｌ
ｈａｕｓ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ Ｂ４６（１９９２），ｐ
１８０４．（以下、従来例１）に示されている。
【０００４】従来、放電、ＣＶＤ、あるいはレーザアブ
レーションによる炭化水素ガスの過激な反応と急激な冷
凍により、準安定なナノチューブが生成されていた。上
記のような従来技術として、特開平１１−２６３６０９
号公報が開示するところの単層カーボンナノチューブの
製造方法（以下、従来例２）があった。従来例２では、
２つの炭素電極間で交流アーク放電を生じさせることに
よって、単層カーボンナノチューブを製造していた。
レーションによる炭化水素ガスの過激な反応と急激な冷
凍により、準安定なナノチューブが生成されていた。上
記のような従来技術として、特開平１１−２６３６０９
号公報が開示するところの単層カーボンナノチューブの
製造方法（以下、従来例２）があった。従来例２では、
２つの炭素電極間で交流アーク放電を生じさせることに
よって、単層カーボンナノチューブを製造していた。
【０００５】また、特開平１１−２６３６１０号公報が
開示するところのカーボンナノチューブの製造方法（以
下、従来例３）では、カーボン粉末をＳｉＣに添加する
ことによって、伝導率が高くなり、より低電流でカーボ
ンナノチューブの生成を可能にしていた。
開示するところのカーボンナノチューブの製造方法（以
下、従来例３）では、カーボン粉末をＳｉＣに添加する
ことによって、伝導率が高くなり、より低電流でカーボ
ンナノチューブの生成を可能にしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術では、生成するナノチューブの直径およ
びカイラルベクトルにばらつきがあった。従って、均質
な電気特性を有する大量のナノチューブを生成すること
は困難であるといった問題があった。
ような従来技術では、生成するナノチューブの直径およ
びカイラルベクトルにばらつきがあった。従って、均質
な電気特性を有する大量のナノチューブを生成すること
は困難であるといった問題があった。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、カイラルベクトルおよび直径が揃ったナノチ
ューブを大量に生成するナノチューブ製造方法を提供す
ることを目的とする。
のであり、カイラルベクトルおよび直径が揃ったナノチ
ューブを大量に生成するナノチューブ製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、螺旋度が既知である第１の
ナノチューブと第２のナノチューブとを衝突させて、第
３のナノチューブを生成することを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、螺旋度が既知である第１の
ナノチューブと第２のナノチューブとを衝突させて、第
３のナノチューブを生成することを特徴とする。
【０００９】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載のナノチューブ製造方法において、第１のナノ
チューブおよび第２のナノチューブの直径を規定した場
合、第１のナノチューブおよび第２のナノチューブの螺
旋度が一義的に決定されることを特徴とする。
項１記載のナノチューブ製造方法において、第１のナノ
チューブおよび第２のナノチューブの直径を規定した場
合、第１のナノチューブおよび第２のナノチューブの螺
旋度が一義的に決定されることを特徴とする。
【００１０】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項１または２記載のナノチューブ製造方法において、第
３のナノチューブの螺旋度を規定するカイラルベクトル
は、第１のナノチューブのカイラルベクトルと第２のナ
ノチューブのカイラルベクトルとの和であることを特徴
とする。
項１または２記載のナノチューブ製造方法において、第
３のナノチューブの螺旋度を規定するカイラルベクトル
は、第１のナノチューブのカイラルベクトルと第２のナ
ノチューブのカイラルベクトルとの和であることを特徴
とする。
【００１１】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１から３のいずれか１項に記載のナノチューブ製造方
法において、第１のナノチューブおよび第２のナノチュ
ーブのうちの少なくともいずれか一方が分子線として存
在することを特徴とする。
項１から３のいずれか１項に記載のナノチューブ製造方
法において、第１のナノチューブおよび第２のナノチュ
ーブのうちの少なくともいずれか一方が分子線として存
在することを特徴とする。
【００１２】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項４記載のナノチューブ製造方法において、第１のナノ
チューブおよび第２のナノチューブが分子線として存在
する場合、第１のナノチューブによる分子線の軌道と、
第２のナノチューブによる分子線の軌道と、を交わるよ
うに配置することを特徴とする。
項４記載のナノチューブ製造方法において、第１のナノ
チューブおよび第２のナノチューブが分子線として存在
する場合、第１のナノチューブによる分子線の軌道と、
第２のナノチューブによる分子線の軌道と、を交わるよ
うに配置することを特徴とする。
【００１３】また、請求項６記載の発明によれば、請求
項５記載のナノチューブ製造方法において、第３のナノ
チューブを、第１のナノチューブによる分子線の軌道お
よび第２のナノチューブによる分子線の軌道とは異なる
軌道上で捕獲することを特徴とする。
項５記載のナノチューブ製造方法において、第３のナノ
チューブを、第１のナノチューブによる分子線の軌道お
よび第２のナノチューブによる分子線の軌道とは異なる
軌道上で捕獲することを特徴とする。
【００１４】また、請求項７記載の発明によれば、請求
項１から６のいずれか１項に記載のナノチューブ製造方
法において、第１のナノチューブ、第２のナノチュー
ブ、および第３のナノチューブの主な構成元素は、炭素
であることを特徴とする。
項１から６のいずれか１項に記載のナノチューブ製造方
法において、第１のナノチューブ、第２のナノチュー
ブ、および第３のナノチューブの主な構成元素は、炭素
であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】図２は、本発明の一実施形態にお
ける単層グラファイト平面上のカイラルベクトルを示す
図である。以下、図２を用いて、本実施形態におけるカ
イラルベクトルについて説明する。
ける単層グラファイト平面上のカイラルベクトルを示す
図である。以下、図２を用いて、本実施形態におけるカ
イラルベクトルについて説明する。
【００１６】図２に示される２次元の単層グラファイト
上には、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、カイラルベクトルＡＢ
と、基本格子ベクトルａ、ｂと、が示されている。
上には、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、カイラルベクトルＡＢ
と、基本格子ベクトルａ、ｂと、が示されている。
【００１７】図２における単層グラファイトの２次元格
子ベクトルＡＢがカイラルベクトルである。カイラルベ
クトルは、図２に示される基本格子ベクトルａ、ｂによ
り、カイラルベクトル＝ｎ×ａ＋ｍ×ｂ＝（ｎ，ｍ）で
表現される（ｎ、ｍは整数）。カイラルベクトルＡＢ
は、３×ａ＋３×ｂ＝（３，３）で表現される。
子ベクトルＡＢがカイラルベクトルである。カイラルベ
クトルは、図２に示される基本格子ベクトルａ、ｂによ
り、カイラルベクトル＝ｎ×ａ＋ｍ×ｂ＝（ｎ，ｍ）で
表現される（ｎ、ｍは整数）。カイラルベクトルＡＢ
は、３×ａ＋３×ｂ＝（３，３）で表現される。
【００１８】ここで、カイラルベクトルＡＢと直線Ａ
Ｃ、カイラルベクトルＡＢと直線ＢＤと、がそれぞれ垂
直となり、カイラルベクトルＡＢと直線ＣＤとが平行と
なるように、点Ｃおよび点Ｄとを定める。点Ａと点Ｂ、
点Ｃと点Ｄ、をつなぐように単層グラファイト平面を丸
めて円筒状にすると、単層ナノチューブが形成される。
カイラルベクトルＡＢの大きさ（あるいは線分ＣＤ）
は、形成された単層ナノチューブの円周となる。カイラ
ルベクトルの（ｎ，ｍ）は、任意の値に設定され、その
設定されたカイラルベクトルに応じてナノチューブの立
体構造が決定される。つまり、ナノチューブの多様な立
体構造は、カイラルベクトルで一意に定義される。
Ｃ、カイラルベクトルＡＢと直線ＢＤと、がそれぞれ垂
直となり、カイラルベクトルＡＢと直線ＣＤとが平行と
なるように、点Ｃおよび点Ｄとを定める。点Ａと点Ｂ、
点Ｃと点Ｄ、をつなぐように単層グラファイト平面を丸
めて円筒状にすると、単層ナノチューブが形成される。
カイラルベクトルＡＢの大きさ（あるいは線分ＣＤ）
は、形成された単層ナノチューブの円周となる。カイラ
ルベクトルの（ｎ，ｍ）は、任意の値に設定され、その
設定されたカイラルベクトルに応じてナノチューブの立
体構造が決定される。つまり、ナノチューブの多様な立
体構造は、カイラルベクトルで一意に定義される。
【００１９】図１は、本発明の一実施形態におけるナノ
チューブの製造装置の構成を示す図である。以下、図１
を用いて、本実施形態におけるナノチューブの製造方法
について説明する。
チューブの製造装置の構成を示す図である。以下、図１
を用いて、本実施形態におけるナノチューブの製造方法
について説明する。
【００２０】ナノチューブ製造装置は、基板４と、分子
線発生部５、６と、を有する。分子線発生部５は、分子
線１を発生する。分子線１は、カイラルベクトル
（ｎ1 ，ｍ 1 ）の衝突前のナノチューブによる分子線で
ある。また、分子線発生部６は、分子線２を発生する。
分子線２は、カイラルベクトル（ｎ2 ，ｍ2 ）の衝突前
のナノチューブによる分子線である（ｎ1 、ｎ2 、
ｍ1 、ｍ2 は整数）。
線発生部５、６と、を有する。分子線発生部５は、分子
線１を発生する。分子線１は、カイラルベクトル
（ｎ1 ，ｍ 1 ）の衝突前のナノチューブによる分子線で
ある。また、分子線発生部６は、分子線２を発生する。
分子線２は、カイラルベクトル（ｎ2 ，ｍ2 ）の衝突前
のナノチューブによる分子線である（ｎ1 、ｎ2 、
ｍ1 、ｍ2 は整数）。
【００２１】図１に示されているように、発生させた分
子線１、２の軌道は、ナノチューブ製造装置が有する真
空チャンバ中で互いに交わるように配置されている。分
子線１と分子線２とは、所定の位置で衝突し、分子線１
におけるナノチューブと分子線２におけるナノチューブ
とは融合し、新たなナノチューブが生成される。衝突後
のナノチューブ（新たに生成されたナノチューブ）によ
る分子線は、分子線１および分子線２とは異なる軌道の
分子線となり、矢印３の方向に進み、基板４上に蒸着さ
れる。
子線１、２の軌道は、ナノチューブ製造装置が有する真
空チャンバ中で互いに交わるように配置されている。分
子線１と分子線２とは、所定の位置で衝突し、分子線１
におけるナノチューブと分子線２におけるナノチューブ
とは融合し、新たなナノチューブが生成される。衝突後
のナノチューブ（新たに生成されたナノチューブ）によ
る分子線は、分子線１および分子線２とは異なる軌道の
分子線となり、矢印３の方向に進み、基板４上に蒸着さ
れる。
【００２２】なお、本実施形態におけるナノチューブ製
造装置では、分子線発生部５、６からそれぞれ発生した
分子線１、２を衝突させていたが、一方のナノチューブ
を所定のターゲット（基板）上に付着させ、他方のナノ
チューブの分子線を分子線発生部により発生させて、タ
ーゲット上のナノチューブに分子線を衝突させるように
して、ナノチューブ同士を融合させてもよい。
造装置では、分子線発生部５、６からそれぞれ発生した
分子線１、２を衝突させていたが、一方のナノチューブ
を所定のターゲット（基板）上に付着させ、他方のナノ
チューブの分子線を分子線発生部により発生させて、タ
ーゲット上のナノチューブに分子線を衝突させるように
して、ナノチューブ同士を融合させてもよい。
【００２３】また、カイラルベクトル（ｎ1 ，ｍ1 ）の
ナノチューブとカイラルベクトル（ｎ2 ，ｍ2 ）のナノ
チューブとを衝突させ、融合させると、カイラルベクト
ル（ｎ1 ＋ｎ2 ，ｍ1 ＋ｍ2 ）を持つ１本のナノチュー
ブが生成される。従って、既知のカイラルベクトルを持
つ２本のナノチューブを衝突させ、融合させることによ
って、要求されるカイラルベクトルを持つ１本のナノチ
ューブを生成することが可能となる。
ナノチューブとカイラルベクトル（ｎ2 ，ｍ2 ）のナノ
チューブとを衝突させ、融合させると、カイラルベクト
ル（ｎ1 ＋ｎ2 ，ｍ1 ＋ｍ2 ）を持つ１本のナノチュー
ブが生成される。従って、既知のカイラルベクトルを持
つ２本のナノチューブを衝突させ、融合させることによ
って、要求されるカイラルベクトルを持つ１本のナノチ
ューブを生成することが可能となる。
【００２４】図３は、本発明の一実施形態におけるＴｉ
ｇｈｔ−Ｂｉｎｄｉｎｇ近似による２本のナノチューブ
同士が衝突した瞬間を示すシミュレーション結果を示す
図である。また、図４は、本発明の一実施形態における
Ｔｉｇｈｔ−Ｂｉｎｄｉｎｇ近似による衝突後のナノチ
ューブ生成を示すシミュレーション結果を示す図であ
る。以下、図３および図４を用いて、本実施形態におけ
る２本のナノチューブ同士の衝突によるナノチューブ生
成について説明する。
ｇｈｔ−Ｂｉｎｄｉｎｇ近似による２本のナノチューブ
同士が衝突した瞬間を示すシミュレーション結果を示す
図である。また、図４は、本発明の一実施形態における
Ｔｉｇｈｔ−Ｂｉｎｄｉｎｇ近似による衝突後のナノチ
ューブ生成を示すシミュレーション結果を示す図であ
る。以下、図３および図４を用いて、本実施形態におけ
る２本のナノチューブ同士の衝突によるナノチューブ生
成について説明する。
【００２５】図３には、カイラルベクトル（３，３）の
ナノチューブ１０ａ、１０ｂが示されている。図３は、
ナノチューブ１０ａとナノチューブ１０ｂとが衝突した
瞬間を示している。
ナノチューブ１０ａ、１０ｂが示されている。図３は、
ナノチューブ１０ａとナノチューブ１０ｂとが衝突した
瞬間を示している。
【００２６】図４には、図３に示されているナノチュー
ブ１０ａとナノチューブ１０ｂとが衝突した瞬間から
０．７ピコ秒（０．７×１０-12 秒）経過した時点にお
ける様子が示されている。
ブ１０ａとナノチューブ１０ｂとが衝突した瞬間から
０．７ピコ秒（０．７×１０-12 秒）経過した時点にお
ける様子が示されている。
【００２７】図４に示されているように、それぞれカイ
ラルベクトル（３，３）であるナノチューブ１０ａ、１
０ｂが融合したことにより、カイラルベクトル（３＋
３，３＋３）＝（６，６）であるナノチューブ１１が生
成されている。図３および図４により示されるシミュレ
ーション結果は、カイラルベクトル（ｎ1 ，ｍ1 ）のナ
ノチューブとカイラルベクトル（ｎ2 ，ｍ2 ）のナノチ
ューブとを融合させると、カイラルベクトル（ｎ1 ＋ｎ
2 ，ｍ1 ＋ｍ2 ）のナノチューブが生成されるという和
の法則が成り立つことを示している。
ラルベクトル（３，３）であるナノチューブ１０ａ、１
０ｂが融合したことにより、カイラルベクトル（３＋
３，３＋３）＝（６，６）であるナノチューブ１１が生
成されている。図３および図４により示されるシミュレ
ーション結果は、カイラルベクトル（ｎ1 ，ｍ1 ）のナ
ノチューブとカイラルベクトル（ｎ2 ，ｍ2 ）のナノチ
ューブとを融合させると、カイラルベクトル（ｎ1 ＋ｎ
2 ，ｍ1 ＋ｍ2 ）のナノチューブが生成されるという和
の法則が成り立つことを示している。
【００２８】図５は、本発明の一実施形態におけるナノ
チューブ製造方法を実施するためのナノチューブ製造装
置による動作の流れを示すフローチャートである。以
下、図１を用い、図５に沿って、本実施形態におけるナ
ノチューブ製造方法について説明する。
チューブ製造方法を実施するためのナノチューブ製造装
置による動作の流れを示すフローチャートである。以
下、図１を用い、図５に沿って、本実施形態におけるナ
ノチューブ製造方法について説明する。
【００２９】まず、ナノチューブ製造装置は、所定のカ
イラルベクトルおよび直径を有する単層ナノチューブを
取り出す（ステップＳ５０１）。ナノチューブ製造装置
は、多層ナノチューブの周辺を取り除いた後、細い単層
ナノチューブを大量に取り出す（Ｑｉｎ ｅｔ ａｌ．
Ｎａｔｕｒｅ ４０８（２０００），ｐ５０）。また、
細いナノチューブを大量に取り出すためには、ゼオライ
ト中にできたナノチューブから周辺のゼオライトを酸で
取り除いてからナノチューブを取り出してもよい（Ｗａ
ｎｇ ｅｔ ａｌ．Ｎａｔｕｒｅ ４０８（２００
０），ｐ５１）。
イラルベクトルおよび直径を有する単層ナノチューブを
取り出す（ステップＳ５０１）。ナノチューブ製造装置
は、多層ナノチューブの周辺を取り除いた後、細い単層
ナノチューブを大量に取り出す（Ｑｉｎ ｅｔ ａｌ．
Ｎａｔｕｒｅ ４０８（２０００），ｐ５０）。また、
細いナノチューブを大量に取り出すためには、ゼオライ
ト中にできたナノチューブから周辺のゼオライトを酸で
取り除いてからナノチューブを取り出してもよい（Ｗａ
ｎｇ ｅｔ ａｌ．Ｎａｔｕｒｅ ４０８（２００
０），ｐ５１）。
【００３０】次に、分子線発生部５、６は、取り出され
たナノチューブによる分子線を真空チャンバ内で発生さ
せる（ステップＳ５０２）。
たナノチューブによる分子線を真空チャンバ内で発生さ
せる（ステップＳ５０２）。
【００３１】ナノチューブ製造装置は、ナノチューブに
よる分子線を２本用意し（分子線１、２）、真空チャン
バ内で、分子線の軌道が重なるようにして、分子線１に
おけるナノチューブと分子線２におけるナノチューブと
を衝突させる（ステップＳ５０３）。
よる分子線を２本用意し（分子線１、２）、真空チャン
バ内で、分子線の軌道が重なるようにして、分子線１に
おけるナノチューブと分子線２におけるナノチューブと
を衝突させる（ステップＳ５０３）。
【００３２】衝突した２本のナノチューブが融合するこ
とにより、１本の新たなナノチューブが生成される（ス
テップＳ５０４）。生成されたナノチューブによる分子
線は、衝突前の２本の分子線とは異なる軌道（矢印３の
方向）をとる。
とにより、１本の新たなナノチューブが生成される（ス
テップＳ５０４）。生成されたナノチューブによる分子
線は、衝突前の２本の分子線とは異なる軌道（矢印３の
方向）をとる。
【００３３】ターゲット（基板４）は、衝突後の分子線
の軌道上に設置されている。ナノチューブ製造装置は、
ターゲット上に、生成されたナノチューブを付着させ
（ステップＳ５０５）、動作を終了する。
の軌道上に設置されている。ナノチューブ製造装置は、
ターゲット上に、生成されたナノチューブを付着させ
（ステップＳ５０５）、動作を終了する。
【００３４】また、本実施形態における衝突前のナノチ
ューブ（分子線１、２におけるナノチューブ）は、直径
が５Å以下のものを用いる。直径が５Åを超えるような
ナノチューブを融合させる場合は、融合をスムーズに行
わせるために、衝突前のナノチューブに欠陥（空格）を
入れておくことが必要となる。従って、融合し、生成さ
れたナノチューブにも欠陥が残ってしまう。
ューブ（分子線１、２におけるナノチューブ）は、直径
が５Å以下のものを用いる。直径が５Åを超えるような
ナノチューブを融合させる場合は、融合をスムーズに行
わせるために、衝突前のナノチューブに欠陥（空格）を
入れておくことが必要となる。従って、融合し、生成さ
れたナノチューブにも欠陥が残ってしまう。
【００３５】一方、直径が５Å以下のナノチューブは、
反応性に富んでいるため、融合を促進するために予め欠
陥を入れる必要がない。従って、直径が５Å以下のナノ
チューブを衝突前のナノチューブとして用いた場合、欠
陥を含まないナノチューブを生成することが可能となる
（生成したナノチューブの欠陥密度を低く抑えることが
可能となる）。
反応性に富んでいるため、融合を促進するために予め欠
陥を入れる必要がない。従って、直径が５Å以下のナノ
チューブを衝突前のナノチューブとして用いた場合、欠
陥を含まないナノチューブを生成することが可能となる
（生成したナノチューブの欠陥密度を低く抑えることが
可能となる）。
【００３６】また、直径が５Åを超えるような直径が大
きなナノチューブは、何種類ものカイラルベクトルをと
りうるため、直径が大きなナノチューブを衝突前のナノ
チューブにすると、生成するナノチューブのカイラルベ
クトルを一意に決定することが困難となる。
きなナノチューブは、何種類ものカイラルベクトルをと
りうるため、直径が大きなナノチューブを衝突前のナノ
チューブにすると、生成するナノチューブのカイラルベ
クトルを一意に決定することが困難となる。
【００３７】一方、直径が５Å以下のナノチューブは、
とりうるカイラルベクトルの種類が限定されており、生
成するナノチューブのカイラルベクトルを一意に決定す
ることを容易とすることが可能となる。
とりうるカイラルベクトルの種類が限定されており、生
成するナノチューブのカイラルベクトルを一意に決定す
ることを容易とすることが可能となる。
【００３８】例えば、直径が４Åのナノチューブがとり
うるカイラルベクトルの種類は、（３，３）、（５，
０）、および（４，２）の３種類である。さらに、直径
が４Åよりも小さなナノチューブを衝突前のナノチュー
ブとして用いる場合、使用される衝突前のナノチューブ
の直径さえ特定可能であれば、カイラルベクトルを一意
に指定することが可能である。上記のような直径が４Å
より小さなナノチューブ同士を分子線状にして衝突させ
ることによって、任意のカイラルベクトルを持ったナノ
チューブを狙って生成することが可能となる。
うるカイラルベクトルの種類は、（３，３）、（５，
０）、および（４，２）の３種類である。さらに、直径
が４Åよりも小さなナノチューブを衝突前のナノチュー
ブとして用いる場合、使用される衝突前のナノチューブ
の直径さえ特定可能であれば、カイラルベクトルを一意
に指定することが可能である。上記のような直径が４Å
より小さなナノチューブ同士を分子線状にして衝突させ
ることによって、任意のカイラルベクトルを持ったナノ
チューブを狙って生成することが可能となる。
【００３９】なお、本実施形態のナノチューブにおける
最多構成原子は、炭素であるとする。
最多構成原子は、炭素であるとする。
【００４０】なお、上記の実施形態は本発明の好適な実
施の一例であり、本発明の実施形態は、これに限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変形して実施することが可能となる。
施の一例であり、本発明の実施形態は、これに限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変形して実施することが可能となる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直径が所定長以下のナノチューブを衝突させ、融合させ
ることによって、要求されるカイラルベクトルのナノチ
ューブを生成することが可能となる。
直径が所定長以下のナノチューブを衝突させ、融合させ
ることによって、要求されるカイラルベクトルのナノチ
ューブを生成することが可能となる。
【００４２】また、カイラルベクトルが揃ったナノチュ
ーブを大量に合成させることによって、全て金属的にな
った材料、あるいはバンドギャップ一定の半導体材料を
生成することが可能となり、さらに、直径も一定に揃っ
たナノチューブを生成することが可能となる。つまり、
ナノチューブを材料とした電子デバイスあるいは光学デ
バイスを大量生産する際に、物性値が揃った材料とし
て、カイラルベクトルが揃ったナノチューブを大量供給
することが可能となる。
ーブを大量に合成させることによって、全て金属的にな
った材料、あるいはバンドギャップ一定の半導体材料を
生成することが可能となり、さらに、直径も一定に揃っ
たナノチューブを生成することが可能となる。つまり、
ナノチューブを材料とした電子デバイスあるいは光学デ
バイスを大量生産する際に、物性値が揃った材料とし
て、カイラルベクトルが揃ったナノチューブを大量供給
することが可能となる。
【図１】本発明の一実施形態におけるナノチューブ製造
装置の構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における単層グラファイト
上のカイラルベクトルを示す図である。
上のカイラルベクトルを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるＴｉｇｈｔ−Ｂｉ
ｎｄｉｎｇ近似による２本のナノチューブ同士が衝突し
た瞬間を示すシミュレーション結果の図である。
ｎｄｉｎｇ近似による２本のナノチューブ同士が衝突し
た瞬間を示すシミュレーション結果の図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるＴｉｇｈｔ−Ｂｉ
ｎｄｉｎｇ近似による衝突後のナノチューブ生成を示す
シミュレーション結果の図である。
ｎｄｉｎｇ近似による衝突後のナノチューブ生成を示す
シミュレーション結果の図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるナノチューブ製造
装置による動作の流れを示すフローチャートである。
装置による動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、２ 分子線
３ 矢印
４ 基板
５、６ 分子線発生部
１０ａ、１０ｂ、１１ ナノチューブ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 点
ａ、ｂ 基本格子ベクトル
ＡＢ カイラルベクトル
Claims (7)
- 【請求項１】 螺旋度が既知である第１のナノチューブ
と第２のナノチューブとを衝突させて、第３のナノチュ
ーブを生成することを特徴とするナノチューブ製造方
法。 - 【請求項２】 前記第１のナノチューブおよび前記第２
のナノチューブの直径を規定した場合、前記第１のナノ
チューブおよび前記第２のナノチューブの螺旋度が一義
的に決定されることを特徴とする請求項１記載のナノチ
ューブ製造方法。 - 【請求項３】 前記第３のナノチューブの螺旋度を規定
するカイラルベクトルは、前記第１のナノチューブのカ
イラルベクトルと前記第２のナノチューブのカイラルベ
クトルとの和であることを特徴とする請求項１または２
記載のナノチューブ製造方法。 - 【請求項４】 前記第１のナノチューブおよび前記第２
のナノチューブのうちの少なくともいずれか一方が分子
線として存在することを特徴とする請求項１から３のい
ずれか１項に記載のナノチューブ製造方法。 - 【請求項５】 前記第１のナノチューブおよび前記第２
のナノチューブが分子線として存在する場合、前記第１
のナノチューブによる分子線の軌道と、前記第２のナノ
チューブによる分子線の軌道と、を交わるように配置す
ることを特徴とする請求項４記載のナノチューブ製造方
法。 - 【請求項６】 前記第３のナノチューブを、前記第１の
ナノチューブによる分子線の軌道および前記第２のナノ
チューブによる分子線の軌道とは異なる軌道上で捕獲す
ることを特徴とする請求項５記載のナノチューブ製造方
法。 - 【請求項７】 前記第１のナノチューブ、前記第２のナ
ノチューブ、および前記第３のナノチューブの主な構成
元素は、炭素であることを特徴とする請求項１から６の
いずれか１項に記載のナノチューブ製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001283818A JP2003095626A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | ナノチューブ製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001283818A JP2003095626A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | ナノチューブ製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003095626A true JP2003095626A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19107262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001283818A Pending JP2003095626A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | ナノチューブ製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003095626A (ja) |
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-
2001
- 2001-09-18 JP JP2001283818A patent/JP2003095626A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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