JP2003292313A - 単層カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents
単層カーボンナノチューブの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単層カーボンナノチューブの製造方法に関す
るものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、触
媒担体としての多孔質材料や触媒微粒子を必要とせず
に、直径を制御して単層カーボンナノチューブを製造す
ることができる単層カーボンナノチューブの製造方法を
提供する。 【解決手段】 グラファイトの生成において触媒作用を
有する金属系触媒と、その金属系触媒の結晶粒度および
結晶方位とに対応関係を有する単結晶基板との組み合わ
せを用い、この単結晶基板に金属系触媒を分散させ、５
００℃以上の温度範囲で炭素原料を供給することで、直
径が制御された単層カーボンナノチューブを気相熱分解
成長させて製造する。
るものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、触
媒担体としての多孔質材料や触媒微粒子を必要とせず
に、直径を制御して単層カーボンナノチューブを製造す
ることができる単層カーボンナノチューブの製造方法を
提供する。 【解決手段】 グラファイトの生成において触媒作用を
有する金属系触媒と、その金属系触媒の結晶粒度および
結晶方位とに対応関係を有する単結晶基板との組み合わ
せを用い、この単結晶基板に金属系触媒を分散させ、５
００℃以上の温度範囲で炭素原料を供給することで、直
径が制御された単層カーボンナノチューブを気相熱分解
成長させて製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、単層カー
ボンナノチューブの製造方法に関するものである。さら
に詳しくは、この出願の発明は、触媒担体としての多孔
質材料や触媒微粒子を必要とせずに、直径を制御して単
層カーボンナノチューブを製造することができる単層カ
ーボンナノチューブの製造方法に関するものである。
ボンナノチューブの製造方法に関するものである。さら
に詳しくは、この出願の発明は、触媒担体としての多孔
質材料や触媒微粒子を必要とせずに、直径を制御して単
層カーボンナノチューブを製造することができる単層カ
ーボンナノチューブの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】各種の産業において利用価値
の高い高品質な単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ
ｓ）を製造する方法として、従来より、化学気相反応
（ＣＶＤ）法が注目されている。なぜならば、このＣＶ
Ｄ法は、ＳＷＮＴｓの大量生産が可能とされ、また触媒
の種類やその粒径等を巧みに扱うことによりＳＷＮＴｓ
の気相熱分解成長をコントロールできる可能性を有する
方法であるからである。
の高い高品質な単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ
ｓ）を製造する方法として、従来より、化学気相反応
（ＣＶＤ）法が注目されている。なぜならば、このＣＶ
Ｄ法は、ＳＷＮＴｓの大量生産が可能とされ、また触媒
の種類やその粒径等を巧みに扱うことによりＳＷＮＴｓ
の気相熱分解成長をコントロールできる可能性を有する
方法であるからである。
【０００３】この化学気相反応によるＳＷＮＴｓの製造
については、様々な研究者たちにより研究が行われてお
り、いくつかの報告がなされている。例えば、Ｊ．Ｋｉ
ｎｇらは、Ｆｅ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ、Ｍｏ（ａｃａ
ｃ）2、およびアルミナ・ナノ粒子の混合物で被った基
板を、メタンガス気流下、１０００℃で加熱することに
より、ＳＷＮＴｓが得られることを報告している。ま
た、Ｊ．Ｈ．Ｈａｆｎｅｒらは、アルミナ・ナノ粒子上
に担持させたナノメーターサイズの金属粒子上にＣＯガ
スを流して熱処理することによりＳＷＮＴｓが成長する
ことを報告している。これらの実験においては、Ｆｅお
よび／またはＭｏの塩が金属系触媒として、アルミナ・
ナノ粒子がその担体として使用されている。
については、様々な研究者たちにより研究が行われてお
り、いくつかの報告がなされている。例えば、Ｊ．Ｋｉ
ｎｇらは、Ｆｅ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ、Ｍｏ（ａｃａ
ｃ）2、およびアルミナ・ナノ粒子の混合物で被った基
板を、メタンガス気流下、１０００℃で加熱することに
より、ＳＷＮＴｓが得られることを報告している。ま
た、Ｊ．Ｈ．Ｈａｆｎｅｒらは、アルミナ・ナノ粒子上
に担持させたナノメーターサイズの金属粒子上にＣＯガ
スを流して熱処理することによりＳＷＮＴｓが成長する
ことを報告している。これらの実験においては、Ｆｅお
よび／またはＭｏの塩が金属系触媒として、アルミナ・
ナノ粒子がその担体として使用されている。
【０００４】さらに他の化学気相反応によるＳＷＮＴｓ
の製造については、ゼオライト、シリカ、陽極酸化シリ
コンのような多孔質材料を担体として利用することで、
ＳＷＮＴｓを製造できることが報告されている。
の製造については、ゼオライト、シリカ、陽極酸化シリ
コンのような多孔質材料を担体として利用することで、
ＳＷＮＴｓを製造できることが報告されている。
【０００５】しかしながら、注目すべきことに、以上の
実験において、担体としてこのようなナノ粒子あるいは
多孔質材料を用いないで化学気相成長を行なった場合に
は、金属系触媒の量および大きさに関わらず、ＳＷＮＴ
ｓが生成されずに多層カーボンナノチューブのみが得ら
れることになるのである。
実験において、担体としてこのようなナノ粒子あるいは
多孔質材料を用いないで化学気相成長を行なった場合に
は、金属系触媒の量および大きさに関わらず、ＳＷＮＴ
ｓが生成されずに多層カーボンナノチューブのみが得ら
れることになるのである。
【０００６】すなわち、従来の化学気相反応によるＳＷ
ＮＴｓの製造においては、金属系触媒とともに金属系触
媒の担体としてナノ粒子あるいは多孔質材料を用いるこ
とが必須の要件とされていたのである。そして、ＳＷＮ
Ｔｓの大量生産を考慮すると、担体として、ナノ粒子あ
るいは多孔質材料に匹敵する微細構造を有し、かつ表面
積の広い基板が必要とされることになる。
ＮＴｓの製造においては、金属系触媒とともに金属系触
媒の担体としてナノ粒子あるいは多孔質材料を用いるこ
とが必須の要件とされていたのである。そして、ＳＷＮ
Ｔｓの大量生産を考慮すると、担体として、ナノ粒子あ
るいは多孔質材料に匹敵する微細構造を有し、かつ表面
積の広い基板が必要とされることになる。
【０００７】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、担体としてナノ粒子
や多孔質材料を必要とせず、さらには直径を制御して単
層カーボンナノチューブを製造することができる単層カ
ーボンナノチューブの製造方法を提供することを課題と
している。
事情に鑑みてなされたものであり、担体としてナノ粒子
や多孔質材料を必要とせず、さらには直径を制御して単
層カーボンナノチューブを製造することができる単層カ
ーボンナノチューブの製造方法を提供することを課題と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、この出願の発明
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
【０００９】すなわち、まず第１には、この出願の発明
は、グラファイトの生成において触媒作用を有する金属
系触媒と、その金属系触媒の結晶粒度および結晶方位と
に対応関係を有する単結晶基板との組み合わせを用い、
この単結晶基板に金属系触媒を分散させ、５００℃以上
の温度範囲で炭素原料を供給することで、単層カーボン
ナノチューブを気相熱分解成長させることを特徴とする
単層カーボンナノチューブの製造方法を提供する。
は、グラファイトの生成において触媒作用を有する金属
系触媒と、その金属系触媒の結晶粒度および結晶方位と
に対応関係を有する単結晶基板との組み合わせを用い、
この単結晶基板に金属系触媒を分散させ、５００℃以上
の温度範囲で炭素原料を供給することで、単層カーボン
ナノチューブを気相熱分解成長させることを特徴とする
単層カーボンナノチューブの製造方法を提供する。
【００１０】またこの出願の発明は、上記の発明におい
て、第２には、金属系触媒薄膜で被覆した単結晶基板を
用いることを特徴とする単層カーボンナノチューブの製
造方法を、第３には、金属系触媒薄膜の膜厚を０．１〜
１０ｎｍ以下とすることを特徴とする単層カーボンナノ
チューブの製造方法を、第４には、金属系触媒が、鉄
族、白金族、希土類金属、遷移金属およびこれらの金属
化合物のいずれか１種もしくは２種以上の混合物である
ことを特徴とする単層カーボンナノチューブの製造方法
を、第５には、単結晶基板が、５００℃以上で安定な物
質であることを特徴とする単層カーボンナノチューブの
製造方法を、第６には、単結晶基板が、サファイア（Ａ
ｌ2Ｏ3）、シリコン（Ｓｉ）、ＳｉＯ2、ＳｉＣ、Ｍｇ
Ｏのいずれかであることを特徴とする単層カーボンナノ
チューブの製造方法を、第７には、単結晶基板に代え
て、ハイドロキシアパタイトを用いることを特徴とする
単層カーボンナノチューブの製造方法を、第８には、金
属系触媒と単結晶基板およびその結晶面の組み合わせに
よって、直径が制御された単層カーボンナノチューブを
気相熱分解成長させることを特徴とする単層カーボンナ
ノチューブの製造方法を、第９には、金属系触媒と単結
晶基板およびその結晶面の組み合わせが、Ｆｅとサファ
イアのＡ面、Ｒ面、あるいはＣ面のいずれかであること
を特徴とする単層カーボンナノチューブの製造方法を、
第１０には、炭素原料が、５００℃以上の温度で気体で
ある炭素含有物質であることを特徴とする単層カーボン
ナノチューブの製造方法を、第１１には、炭素原料が、
メタン、エチレン、フェナトレン、ベンゼンのいずれか
であることを特徴とする単層カーボンナノチューブの製
造方法を提供する。
て、第２には、金属系触媒薄膜で被覆した単結晶基板を
用いることを特徴とする単層カーボンナノチューブの製
造方法を、第３には、金属系触媒薄膜の膜厚を０．１〜
１０ｎｍ以下とすることを特徴とする単層カーボンナノ
チューブの製造方法を、第４には、金属系触媒が、鉄
族、白金族、希土類金属、遷移金属およびこれらの金属
化合物のいずれか１種もしくは２種以上の混合物である
ことを特徴とする単層カーボンナノチューブの製造方法
を、第５には、単結晶基板が、５００℃以上で安定な物
質であることを特徴とする単層カーボンナノチューブの
製造方法を、第６には、単結晶基板が、サファイア（Ａ
ｌ2Ｏ3）、シリコン（Ｓｉ）、ＳｉＯ2、ＳｉＣ、Ｍｇ
Ｏのいずれかであることを特徴とする単層カーボンナノ
チューブの製造方法を、第７には、単結晶基板に代え
て、ハイドロキシアパタイトを用いることを特徴とする
単層カーボンナノチューブの製造方法を、第８には、金
属系触媒と単結晶基板およびその結晶面の組み合わせに
よって、直径が制御された単層カーボンナノチューブを
気相熱分解成長させることを特徴とする単層カーボンナ
ノチューブの製造方法を、第９には、金属系触媒と単結
晶基板およびその結晶面の組み合わせが、Ｆｅとサファ
イアのＡ面、Ｒ面、あるいはＣ面のいずれかであること
を特徴とする単層カーボンナノチューブの製造方法を、
第１０には、炭素原料が、５００℃以上の温度で気体で
ある炭素含有物質であることを特徴とする単層カーボン
ナノチューブの製造方法を、第１１には、炭素原料が、
メタン、エチレン、フェナトレン、ベンゼンのいずれか
であることを特徴とする単層カーボンナノチューブの製
造方法を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記の通りの
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【００１２】まず、この出願の発明が提供する単層カー
ボンナノチューブの製造方法は、グラファイトの生成に
おいて触媒作用を有する金属系触媒と、その金属系触媒
の結晶粒度および結晶方位とに対応関係を有する単結晶
基板との組み合わせを用い、この単結晶基板に金属系触
媒を分散させ、５００℃以上の温度範囲で炭素原料を供
給することで、単層カーボンナノチューブを気相熱分解
成長させることを特徴としている。
ボンナノチューブの製造方法は、グラファイトの生成に
おいて触媒作用を有する金属系触媒と、その金属系触媒
の結晶粒度および結晶方位とに対応関係を有する単結晶
基板との組み合わせを用い、この単結晶基板に金属系触
媒を分散させ、５００℃以上の温度範囲で炭素原料を供
給することで、単層カーボンナノチューブを気相熱分解
成長させることを特徴としている。
【００１３】この出願の発明において、金属系触媒とし
ては、グラファイトの生成、すなわち単層カーボンナノ
チューブの気相熱分解成長において触媒作用を示す各種
の金属を用いることができる。具体的には、たとえば、
Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏなどの鉄族、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈなどの
白金族，Ｌａ，Ｙなどの希土類金属、あるはＭｏ，Ｍｎ
などの遷移金属や、これらの金属化合物のいずれか１
種、もしくはこれらの２種以上の混合物等を用いること
ができる。
ては、グラファイトの生成、すなわち単層カーボンナノ
チューブの気相熱分解成長において触媒作用を示す各種
の金属を用いることができる。具体的には、たとえば、
Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏなどの鉄族、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈなどの
白金族，Ｌａ，Ｙなどの希土類金属、あるはＭｏ，Ｍｎ
などの遷移金属や、これらの金属化合物のいずれか１
種、もしくはこれらの２種以上の混合物等を用いること
ができる。
【００１４】また単結晶基板としては、５００℃以上の
処理温度で安定な各種の材料からなるものを用いること
ができ、たとえば、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）、シリコン
（Ｓｉ）、ＳｉＯ2、ＳｉＣ、ＭｇＯ等を例示すること
ができる。これらは、従来のように多孔質構造あるいは
ナノ粒子である必要はなく、たとえば平面状のものであ
ってよい。また、この出願の発明においては、これらの
単結晶基板に代えて、たとえばハイドロキシアパタイト
のような、柱状結晶等を用いることができる。
処理温度で安定な各種の材料からなるものを用いること
ができ、たとえば、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）、シリコン
（Ｓｉ）、ＳｉＯ2、ＳｉＣ、ＭｇＯ等を例示すること
ができる。これらは、従来のように多孔質構造あるいは
ナノ粒子である必要はなく、たとえば平面状のものであ
ってよい。また、この出願の発明においては、これらの
単結晶基板に代えて、たとえばハイドロキシアパタイト
のような、柱状結晶等を用いることができる。
【００１５】そしてこの出願の発明において特徴的なこ
とは、この金属系触媒と単結晶基板との組み合わせであ
る。この出願の発明において、金属系触媒と単結晶基板
とはある対応関係を有するものであって、５００℃以上
の処理温度における金属系触媒の析出、再結晶等の固相
反応により生成する再結晶粒の結晶粒度、および隣接す
る未再結晶粒との間の結晶方位の対応関係に作用を示す
単結晶基板との組み合わせとすることができる。より具
体的には、たとえば、単結晶基板が５００℃以上の処理
温度において、金属系触媒の結晶粒度を０．１〜１０ｎ
ｍ程度の範囲で制御することや、あるいはさらに金属系
触媒の結晶面を基板に対して配向させるような作用を示
す関係であることが望ましい。この出願の発明におい
て、このような金属系触媒と単結晶基板の組み合わせと
しては、Ｆｅとサファイアの組み合わせを好適なものと
して例示することができる。
とは、この金属系触媒と単結晶基板との組み合わせであ
る。この出願の発明において、金属系触媒と単結晶基板
とはある対応関係を有するものであって、５００℃以上
の処理温度における金属系触媒の析出、再結晶等の固相
反応により生成する再結晶粒の結晶粒度、および隣接す
る未再結晶粒との間の結晶方位の対応関係に作用を示す
単結晶基板との組み合わせとすることができる。より具
体的には、たとえば、単結晶基板が５００℃以上の処理
温度において、金属系触媒の結晶粒度を０．１〜１０ｎ
ｍ程度の範囲で制御することや、あるいはさらに金属系
触媒の結晶面を基板に対して配向させるような作用を示
す関係であることが望ましい。この出願の発明におい
て、このような金属系触媒と単結晶基板の組み合わせと
しては、Ｆｅとサファイアの組み合わせを好適なものと
して例示することができる。
【００１６】単結晶基板への金属系触媒の分散について
は特に制限はなく、たとえば、金属系触媒の微粒子を均
一に分散させることや、金属系触媒薄膜で単結晶基板を
被覆することで実現することができる。特に後者の方法
は、実際の製造工程において簡便であるために好まし
い。これらの分散の方法についても各種の方法を利用す
ることができ、具体的は、たとえば真空蒸着法、スパッ
タ−法等のドライプロセスや、溶液滴下法、スプレーコ
ート法、スピンコート法等のウェットプロセス等を利用
することができる。
は特に制限はなく、たとえば、金属系触媒の微粒子を均
一に分散させることや、金属系触媒薄膜で単結晶基板を
被覆することで実現することができる。特に後者の方法
は、実際の製造工程において簡便であるために好まし
い。これらの分散の方法についても各種の方法を利用す
ることができ、具体的は、たとえば真空蒸着法、スパッ
タ−法等のドライプロセスや、溶液滴下法、スプレーコ
ート法、スピンコート法等のウェットプロセス等を利用
することができる。
【００１７】単結晶基板に分散させる金属系触媒の量に
ついては特に制限はなく、任意のものとすることができ
る。たとえば単結晶基板上に１原子層程度の厚さで、部
分的にあるいは全面に分散されていれば良い。単層カー
ボンナノチューブを比較的高収率で得たい場合には、金
属系触媒と単結晶基板との組み合わせにもよるため一概
には言えないが、たとえば金属系触媒を薄膜として分散
させ、その膜厚を０．１〜１０ｎｍ以下程度の範囲で調
整することを目安とすることができる。この膜厚が厚す
ぎると、金属系触媒薄膜の表面部において単結晶基板と
相互作用していない部分が局所的に生じ、金属系触媒粒
子が制御されていない可能性があるために好ましくな
い。
ついては特に制限はなく、任意のものとすることができ
る。たとえば単結晶基板上に１原子層程度の厚さで、部
分的にあるいは全面に分散されていれば良い。単層カー
ボンナノチューブを比較的高収率で得たい場合には、金
属系触媒と単結晶基板との組み合わせにもよるため一概
には言えないが、たとえば金属系触媒を薄膜として分散
させ、その膜厚を０．１〜１０ｎｍ以下程度の範囲で調
整することを目安とすることができる。この膜厚が厚す
ぎると、金属系触媒薄膜の表面部において単結晶基板と
相互作用していない部分が局所的に生じ、金属系触媒粒
子が制御されていない可能性があるために好ましくな
い。
【００１８】このように金属系触媒を分散させた単結晶
基板を５００℃以上の温度とし、次いで炭素原料を供給
する。
基板を５００℃以上の温度とし、次いで炭素原料を供給
する。
【００１９】単結晶基板の５００℃以上の温度への加熱
は、不活性雰囲気で行なうことができる。また炭素原料
としては、５００℃以上の温度で気体である各種の炭素
含有物質を用いることができる。より具体的には、たと
えば、メタン（ＣＨ4）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、一酸化
炭素（ＣＯ）等の常温で気体のものや、フェナトレンや
ベンゼン等のように常温では固体あるいは液体であっ
て、加熱により５００℃以上の温度で気体であるもの等
を例示することができる。これによって、単結晶基板表
面に単層カーボンナノチューブを気相熱分解成長させる
ことができる。
は、不活性雰囲気で行なうことができる。また炭素原料
としては、５００℃以上の温度で気体である各種の炭素
含有物質を用いることができる。より具体的には、たと
えば、メタン（ＣＨ4）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、一酸化
炭素（ＣＯ）等の常温で気体のものや、フェナトレンや
ベンゼン等のように常温では固体あるいは液体であっ
て、加熱により５００℃以上の温度で気体であるもの等
を例示することができる。これによって、単結晶基板表
面に単層カーボンナノチューブを気相熱分解成長させる
ことができる。
【００２０】このように、金属系触媒と単結晶基板との
組合せを適切なものとすることで、従来のように単結晶
基板を多孔質構造や粒子形状とすること無く、単層カー
ボンナノチューブを製造することができる。
組合せを適切なものとすることで、従来のように単結晶
基板を多孔質構造や粒子形状とすること無く、単層カー
ボンナノチューブを製造することができる。
【００２１】さらにこの出願の発明においては、金属系
触媒と単結晶基板との相互作用に着目してより詳細な研
究を行なった結果、金属系触媒と単結晶基板との相互作
用は、上記のような金属系触媒と単結晶基板の組み合わ
せだけではなく、単結晶基板の結晶面についても考慮す
ることができ、さらにはその組み合わせによって生成す
る単層カーボンナノチューブの直径を特定のものに制御
できることを見出すに至った。単層カーボンナノチュー
ブの気相熱分解成長において直径を制御できることは今
まで全く知られておらず、この出願の発明者らによって
始めて実現されるものである。すなわち、この出願の発
明が提供する単層カーボンナノチューブの製造方法は、
金属系触媒と単結晶基板およびその結晶面の組み合わせ
によって、直径が制御された単層カーボンナノチューブ
を気相熱分解成長させることを特徴としている。
触媒と単結晶基板との相互作用に着目してより詳細な研
究を行なった結果、金属系触媒と単結晶基板との相互作
用は、上記のような金属系触媒と単結晶基板の組み合わ
せだけではなく、単結晶基板の結晶面についても考慮す
ることができ、さらにはその組み合わせによって生成す
る単層カーボンナノチューブの直径を特定のものに制御
できることを見出すに至った。単層カーボンナノチュー
ブの気相熱分解成長において直径を制御できることは今
まで全く知られておらず、この出願の発明者らによって
始めて実現されるものである。すなわち、この出願の発
明が提供する単層カーボンナノチューブの製造方法は、
金属系触媒と単結晶基板およびその結晶面の組み合わせ
によって、直径が制御された単層カーボンナノチューブ
を気相熱分解成長させることを特徴としている。
【００２２】より具体的には、たとえば上記の好ましい
金属系触媒と単結晶基板の組み合わせであるＦｅとサフ
ァイアについては、さらにＦｅとサファイアのＡ面、Ｒ
面、あるいはＣ面のいずれかとの組み合わせとして考慮
することができ、これらの組み合わせごとに異なる直径
に制御された単層カーボンナノチューブを気相熱分解成
長させることができる。たとえば、Ｆｅとサファイアの
Ａ面、Ｒ面、あるいはＣ面の組み合わせにより、成長す
る単層カーボンナノチューブの直径は、Ａ面については
１．４３ｎｍ、１．３０ｎｍ、１．２０ｎｍ、Ｒ面につ
いては１．４５ｎｍ、１．２４ｎｍ、１．１８ｎｍ、Ｃ
面については１．４９ｎｍ、１．３１ｎｍ、１．１８ｎ
ｍの特定の値に制御されることになる。
金属系触媒と単結晶基板の組み合わせであるＦｅとサフ
ァイアについては、さらにＦｅとサファイアのＡ面、Ｒ
面、あるいはＣ面のいずれかとの組み合わせとして考慮
することができ、これらの組み合わせごとに異なる直径
に制御された単層カーボンナノチューブを気相熱分解成
長させることができる。たとえば、Ｆｅとサファイアの
Ａ面、Ｒ面、あるいはＣ面の組み合わせにより、成長す
る単層カーボンナノチューブの直径は、Ａ面については
１．４３ｎｍ、１．３０ｎｍ、１．２０ｎｍ、Ｒ面につ
いては１．４５ｎｍ、１．２４ｎｍ、１．１８ｎｍ、Ｃ
面については１．４９ｎｍ、１．３１ｎｍ、１．１８ｎ
ｍの特定の値に制御されることになる。
【００２３】また、この出願の発明においては、単結晶
基板の結晶面ごとに、金属系触媒薄膜の膜厚を制御する
ことで、単層カーボンナノチューブの収率を高めること
ができる。より具体的には、たとえば、Ｆｅとサファイ
アのＡ面、Ｒ面、あるいはＣ面の組み合わせについて、
単層カーボンナノチューブの収率は、Ａ面およびＲ面に
ついてはＦｅ薄膜の膜厚を前記の範囲内で薄くするほど
高めることができ、Ｃ面についてはＦｅ薄膜の膜厚を厚
くするほど高めることができる。
基板の結晶面ごとに、金属系触媒薄膜の膜厚を制御する
ことで、単層カーボンナノチューブの収率を高めること
ができる。より具体的には、たとえば、Ｆｅとサファイ
アのＡ面、Ｒ面、あるいはＣ面の組み合わせについて、
単層カーボンナノチューブの収率は、Ａ面およびＲ面に
ついてはＦｅ薄膜の膜厚を前記の範囲内で薄くするほど
高めることができ、Ｃ面についてはＦｅ薄膜の膜厚を厚
くするほど高めることができる。
【００２４】一方で、単層カーボンナノチューブには様
々な対称性（カイラリティー）を有するものの存在が知
られている。この単層カーボンナノチューブのカイラリ
ティーは、カイラリティーインデックス（ｍ，ｎ）で表
すことができ、単層カーボンナノチューブの直径とも強
い相関性を有している。このことから、この出願の発明
の方法により、単層カーボンナノチューブの直径のみな
らず、カイラリティーもを制御できる可能性が示唆され
る。
々な対称性（カイラリティー）を有するものの存在が知
られている。この単層カーボンナノチューブのカイラリ
ティーは、カイラリティーインデックス（ｍ，ｎ）で表
すことができ、単層カーボンナノチューブの直径とも強
い相関性を有している。このことから、この出願の発明
の方法により、単層カーボンナノチューブの直径のみな
らず、カイラリティーもを制御できる可能性が示唆され
る。
【００２５】以上のこの出願の発明によって、金属系触
媒と単結晶基板材料の間の相互作用が単層カーボンナノ
チューブを気相熱分解成長に重要な役割を果たすことが
示され、このような金属系触媒を分散させた単結晶基板
を用いることで、単層カーボンナノチューブを気相熱分
解成長させることができる。また、金属系触媒と単結晶
基板および結晶面の組み合わせを適切に選択すること
で、直径が制御された単層カーボンナノチューブを製造
することができる。さらに単結晶基板の結晶面および触
媒薄膜の膜厚を調整することにより単層カーボンナノチ
ューブの収率を高めることが可能とされる。
媒と単結晶基板材料の間の相互作用が単層カーボンナノ
チューブを気相熱分解成長に重要な役割を果たすことが
示され、このような金属系触媒を分散させた単結晶基板
を用いることで、単層カーボンナノチューブを気相熱分
解成長させることができる。また、金属系触媒と単結晶
基板および結晶面の組み合わせを適切に選択すること
で、直径が制御された単層カーボンナノチューブを製造
することができる。さらに単結晶基板の結晶面および触
媒薄膜の膜厚を調整することにより単層カーボンナノチ
ューブの収率を高めることが可能とされる。
【００２６】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
【００２７】
【実施例】内径２インチのチューブ炉と、炭素原料とし
てのメタンガスを用いてＳＷＮＴｓの製造を試みた。基
板としては、サファイアのＡ面、Ｒ面、Ｃ面をそれぞれ
用いた。基板上には、触媒としてのＦｅ薄膜を厚さ２〜
５ｎｍとなるように、〜４×１０-6Ｔｏｒｒの真空下で
電子線蒸着した。
てのメタンガスを用いてＳＷＮＴｓの製造を試みた。基
板としては、サファイアのＡ面、Ｒ面、Ｃ面をそれぞれ
用いた。基板上には、触媒としてのＦｅ薄膜を厚さ２〜
５ｎｍとなるように、〜４×１０-6Ｔｏｒｒの真空下で
電子線蒸着した。
【００２８】これらの基板をチューブ炉に導入し、まず
はアルゴン雰囲気にて加熱し、６００℃〜８００℃の所
定の温度に達した後、０．６ｌ／ｍｉｎの流量で炭素原
料としてのメタン（９９．９９９％）を導入した。この
メタンの導入は５分間とし、次いで再びアルゴンを導入
し、チューブ炉が室温となるまで冷却した。
はアルゴン雰囲気にて加熱し、６００℃〜８００℃の所
定の温度に達した後、０．６ｌ／ｍｉｎの流量で炭素原
料としてのメタン（９９．９９９％）を導入した。この
メタンの導入は５分間とし、次いで再びアルゴンを導入
し、チューブ炉が室温となるまで冷却した。
【００２９】熱処理後の基板を、走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）観察、ラマン分光分析、および透過型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）観察により詳細に調べた。なお、ＳＥＭ観察
のための試料は、より明瞭な観察を行なうために、厚さ
約２ｎｍのＰｄ−Ｐｔ薄膜で被覆した。ラマン・スペク
トルは、集光スポット・サイズが〜１μｍのＡｒレーザ
ーからの４８８ｎｍ光（３０ｍＷ）を用いることにより
測定することで得た。ＴＥＭ観察のための試料は、サフ
ァイア基板から堆積物を集めてエタノール中に分散さ
せ、ＴＥＭグリッド上に滴下して乾燥させることで調整
した。＜ＳＥＭ観察＞図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に、厚さ
２ｎｍのＦｅ薄膜で被覆したサファイアのＡ面、Ｒ面、
Ｃ面上に、８００℃で成長させた堆積物のＳＥＭ像をそ
れぞれ示した。Ａ面上に堆積した管状堆積物の量が、Ｒ
面のものよりも多いことが明確に観察された。また、Ｃ
面上の管状堆積物の量は、３つの中で最も少量であるこ
とがわかった。
ＥＭ）観察、ラマン分光分析、および透過型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）観察により詳細に調べた。なお、ＳＥＭ観察
のための試料は、より明瞭な観察を行なうために、厚さ
約２ｎｍのＰｄ−Ｐｔ薄膜で被覆した。ラマン・スペク
トルは、集光スポット・サイズが〜１μｍのＡｒレーザ
ーからの４８８ｎｍ光（３０ｍＷ）を用いることにより
測定することで得た。ＴＥＭ観察のための試料は、サフ
ァイア基板から堆積物を集めてエタノール中に分散さ
せ、ＴＥＭグリッド上に滴下して乾燥させることで調整
した。＜ＳＥＭ観察＞図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に、厚さ
２ｎｍのＦｅ薄膜で被覆したサファイアのＡ面、Ｒ面、
Ｃ面上に、８００℃で成長させた堆積物のＳＥＭ像をそ
れぞれ示した。Ａ面上に堆積した管状堆積物の量が、Ｒ
面のものよりも多いことが明確に観察された。また、Ｃ
面上の管状堆積物の量は、３つの中で最も少量であるこ
とがわかった。
【００３０】また図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に、厚さ５ｎ
ｍのＦｅ薄膜で被覆したサファイアのＡ面、Ｒ面、Ｃ面
上に、８００℃で成長させた堆積物のＳＥＭ像をそれぞ
れ示した。３つの面全てに前記と同様の管状堆積物が形
成されていることが確認された。これらの細管は、太く
て短いもの（直径２０〜５０ｎｍ，長さ約１ｍｍ）か、
あるいは細くて長いもの（直径３ｎｍ未満，長さ２ｍｍ
以上）のどちらかであることがわかった。
ｍのＦｅ薄膜で被覆したサファイアのＡ面、Ｒ面、Ｃ面
上に、８００℃で成長させた堆積物のＳＥＭ像をそれぞ
れ示した。３つの面全てに前記と同様の管状堆積物が形
成されていることが確認された。これらの細管は、太く
て短いもの（直径２０〜５０ｎｍ，長さ約１ｍｍ）か、
あるいは細くて長いもの（直径３ｎｍ未満，長さ２ｍｍ
以上）のどちらかであることがわかった。
【００３１】さらに、厚さ２ｎｍのＦｅ薄膜で被覆した
サファイアに６００℃の熱処理を施した場合は、Ａ面お
よびＲ面には管状の堆積物はほとんど成長していなかっ
たが、Ｃ面上には少数だがより太目の細管（直径約３０
〜５０ｎｍ）が成長しているのが確認された。これらの
細管の構造について、ＴＥＭ観察およびラマンスペクト
ルによって検討した。 ＜ＴＥＭ観察＞厚さ２ｎｍのＦｅ薄膜で被覆したサファ
イアＡ面（以下、Ａ（２ｎｍ）と示す）上で成長した堆
積物のＴＥＭ像を図３ａに示した。このＡ（２ｎｍ）に
は、ＳＷＮＴｓと極少量の不定形炭素(以下、ａ−Ｃと
示す)が含まれていることがわかった。図３ｂに示した
厚さ２ｎｍのＦｅ薄膜で被覆したサファイアＲ面（以
下、Ｒ（２ｎｍ）と示す）上で成長した堆積物のＴＥＭ
像からは、Ｒ（２ｎｍ）がＳＷＮＴｓとａ−Ｃから構成
されていることがわかった。図３ｃに示した厚さ５ｎｍ
のＦｅ薄膜で被覆したサファイアＣ面（以下、Ｃ（５ｎ
ｍ）と示す）上で成長した堆積物のＴＥＭ像から、Ｃ
（５ｎｍ）にはａ−Ｃの量が最も多く、またＳＷＮＴｓ
はほとんど見られないことが確認された。また図３ｃに
は示されていないものの、Ｃ（５ｎｍ）には二層カーボ
ンナノチューブがいくらか成長していることが確認され
た。
サファイアに６００℃の熱処理を施した場合は、Ａ面お
よびＲ面には管状の堆積物はほとんど成長していなかっ
たが、Ｃ面上には少数だがより太目の細管（直径約３０
〜５０ｎｍ）が成長しているのが確認された。これらの
細管の構造について、ＴＥＭ観察およびラマンスペクト
ルによって検討した。 ＜ＴＥＭ観察＞厚さ２ｎｍのＦｅ薄膜で被覆したサファ
イアＡ面（以下、Ａ（２ｎｍ）と示す）上で成長した堆
積物のＴＥＭ像を図３ａに示した。このＡ（２ｎｍ）に
は、ＳＷＮＴｓと極少量の不定形炭素(以下、ａ−Ｃと
示す)が含まれていることがわかった。図３ｂに示した
厚さ２ｎｍのＦｅ薄膜で被覆したサファイアＲ面（以
下、Ｒ（２ｎｍ）と示す）上で成長した堆積物のＴＥＭ
像からは、Ｒ（２ｎｍ）がＳＷＮＴｓとａ−Ｃから構成
されていることがわかった。図３ｃに示した厚さ５ｎｍ
のＦｅ薄膜で被覆したサファイアＣ面（以下、Ｃ（５ｎ
ｍ）と示す）上で成長した堆積物のＴＥＭ像から、Ｃ
（５ｎｍ）にはａ−Ｃの量が最も多く、またＳＷＮＴｓ
はほとんど見られないことが確認された。また図３ｃに
は示されていないものの、Ｃ（５ｎｍ）には二層カーボ
ンナノチューブがいくらか成長していることが確認され
た。
【００３２】ＴＥＭ観察からは、Ａ面、Ｒ面、Ｃ面上で
束状となっているＳＷＮＴｓの直径が、およそ１．０〜
１．７ｎｍであることがわかった。 ＜ラマンスペクトル＞厚さ２ｎｍ，３ｎｍ，５ｎｍのＦ
ｅ薄膜で被覆したサファイアＡ面、Ｒ面、Ｃ面上に形成
された堆積物のラマン散乱スペクトルを図４（ａ）
（ｂ）に示した。全ての試料について約１５９２ｃｍ-1
と１５７０ｃｍ-1にピークが見られ、１００〜２３０ｃ
ｍ-1の範囲に１〜４つの細いピークが見られた。これら
のピークはＳＷＮＴｓに特徴的なピークであって、堆積
物中にＳＷＮＴｓが存在していることを示すものであ
る。この約１５９２ｃｍ-1、１５７０ｃｍ-1のピークは
接線モードに相当し、１００〜２３０ｃｍ-1の間のピー
クはＳＷＮＴｓのラマンブリージングモード（ＲＢＭ）
に相当するものである。
束状となっているＳＷＮＴｓの直径が、およそ１．０〜
１．７ｎｍであることがわかった。 ＜ラマンスペクトル＞厚さ２ｎｍ，３ｎｍ，５ｎｍのＦ
ｅ薄膜で被覆したサファイアＡ面、Ｒ面、Ｃ面上に形成
された堆積物のラマン散乱スペクトルを図４（ａ）
（ｂ）に示した。全ての試料について約１５９２ｃｍ-1
と１５７０ｃｍ-1にピークが見られ、１００〜２３０ｃ
ｍ-1の範囲に１〜４つの細いピークが見られた。これら
のピークはＳＷＮＴｓに特徴的なピークであって、堆積
物中にＳＷＮＴｓが存在していることを示すものであ
る。この約１５９２ｃｍ-1、１５７０ｃｍ-1のピークは
接線モードに相当し、１００〜２３０ｃｍ-1の間のピー
クはＳＷＮＴｓのラマンブリージングモード（ＲＢＭ）
に相当するものである。
【００３３】そして例えば、Ｒ（２ｎｍ）面上に形成さ
れたＳＷＮＴｓは、直径１．４ｎｍのＳＷＮＴｓである
ことを示す１６７ｃｍ-1に強いＲＢＭピークを有し、ま
た直径１．２ｎｍのＳＷＮＴｓであることを示す２０３
ｃｍ-1に弱いピークを有しているが、これよりも厚いＦ
ｅ薄膜で覆われている試料についてはこれらのピークが
それほど顕著ではないことがわかる。このように、接線
のモードおよびＲＢＭのピーク強度から、Ｆｅ薄膜の厚
さが２ｎｍから５ｎｍに増加するにつれて、Ａ面および
Ｒ面の場合には生成するＳＷＮＴｓの量が減少すること
がわかった。一方のＣ面の場合には、Ｆｅ薄膜の厚さが
２ｎｍから５ｎｍに増加するにつれて、ＳＷＮＴ量が増
加することがわかった。
れたＳＷＮＴｓは、直径１．４ｎｍのＳＷＮＴｓである
ことを示す１６７ｃｍ-1に強いＲＢＭピークを有し、ま
た直径１．２ｎｍのＳＷＮＴｓであることを示す２０３
ｃｍ-1に弱いピークを有しているが、これよりも厚いＦ
ｅ薄膜で覆われている試料についてはこれらのピークが
それほど顕著ではないことがわかる。このように、接線
のモードおよびＲＢＭのピーク強度から、Ｆｅ薄膜の厚
さが２ｎｍから５ｎｍに増加するにつれて、Ａ面および
Ｒ面の場合には生成するＳＷＮＴｓの量が減少すること
がわかった。一方のＣ面の場合には、Ｆｅ薄膜の厚さが
２ｎｍから５ｎｍに増加するにつれて、ＳＷＮＴ量が増
加することがわかった。
【００３４】また、これらのＳＷＮＴｓのピーク位置お
よびＲＢＭ強度は、個々の堆積物の所々で異なってい
た。しかし、それぞれの堆積物についてさらに１０箇以
上の異なる場所をより注意深く調べた結果、以下の傾向
が見られることが明らかとなった。すなわち、ＲＢＭピ
ークの幅はおよそ７〜１２ｃｍ-1と狭く、ピーク数は１
〜４で、ピーク位置はサファイアの面に依存することが
わかった。
よびＲＢＭ強度は、個々の堆積物の所々で異なってい
た。しかし、それぞれの堆積物についてさらに１０箇以
上の異なる場所をより注意深く調べた結果、以下の傾向
が見られることが明らかとなった。すなわち、ＲＢＭピ
ークの幅はおよそ７〜１２ｃｍ-1と狭く、ピーク数は１
〜４で、ピーク位置はサファイアの面に依存することが
わかった。
【００３５】より具体的には、たとえば、Ａ（２ｎｍ）
面、Ｒ（２ｎｍ）面、Ｃ（２ｎｍ）面についてそれぞれ
１０箇所から得たラマンスペクトルを平均し、そのＲＢ
Ｍピークと、算出したＳＷＮＴｓの直径を表１に示し
た。
面、Ｒ（２ｎｍ）面、Ｃ（２ｎｍ）面についてそれぞれ
１０箇所から得たラマンスペクトルを平均し、そのＲＢ
Ｍピークと、算出したＳＷＮＴｓの直径を表１に示し
た。
【００３６】
【表１】
【００３７】このように、サファイア基板の結晶面を選
択することにより、ＳＷＮＴｓの直径を特定の値に制御
して製造できることがされた。 （比較例１）上記実施例におけるサファイアの代わりに
シリコン単結晶面（あるいはシリコン上に熱成長したＳ
ｉＯ2面）を使用した場合には、Ｆｅ薄膜の厚さにかか
わらず、８００℃のＣＶＤによってＳＷＮＴｓを生成さ
せることはできなかった。 （比較例２）サファイア基板を、上記実施例におけるＦ
ｅ薄膜の代わりにＮｉ薄膜で覆い、後は同様にしたとこ
ろ、ＳＷＮＴｓを生成させることはできなかった。 （比較例３）Ｆｅ（ＮＯ3）3・Ｈ2Ｏとアルミナ・ナノ
粒子の混合物（Ｍｏ（ａｃａｃ）2は無し）を配設した
シリコン・ウエハーを基板として用意し、上記実施例と
同様の熱処理を行なったところ、ＳＷＮＴｓが生成し
た。このＳＷＮＴｓについて得られたラマンスペクトル
を図４に併せて示した。このラマンスペクトルはＲＢＭ
ピークが１２０〜２００ｃｍ-1の範囲でブロードであっ
て、ＳＷＮＴｓの直径が２．０〜１．２ｎｍの広い範囲
にわたって分布している。
択することにより、ＳＷＮＴｓの直径を特定の値に制御
して製造できることがされた。 （比較例１）上記実施例におけるサファイアの代わりに
シリコン単結晶面（あるいはシリコン上に熱成長したＳ
ｉＯ2面）を使用した場合には、Ｆｅ薄膜の厚さにかか
わらず、８００℃のＣＶＤによってＳＷＮＴｓを生成さ
せることはできなかった。 （比較例２）サファイア基板を、上記実施例におけるＦ
ｅ薄膜の代わりにＮｉ薄膜で覆い、後は同様にしたとこ
ろ、ＳＷＮＴｓを生成させることはできなかった。 （比較例３）Ｆｅ（ＮＯ3）3・Ｈ2Ｏとアルミナ・ナノ
粒子の混合物（Ｍｏ（ａｃａｃ）2は無し）を配設した
シリコン・ウエハーを基板として用意し、上記実施例と
同様の熱処理を行なったところ、ＳＷＮＴｓが生成し
た。このＳＷＮＴｓについて得られたラマンスペクトル
を図４に併せて示した。このラマンスペクトルはＲＢＭ
ピークが１２０〜２００ｃｍ-1の範囲でブロードであっ
て、ＳＷＮＴｓの直径が２．０〜１．２ｎｍの広い範囲
にわたって分布している。
【００３８】このことから、金属系触媒担体であるアル
ミナ・ナノ粒子はサファイアと同じＡｌ2Ｏ3であるもの
の、アルミナ・ナノ粒子はその形状から様々な結晶面や
無定形特性が備わっているため、ＳＷＮＴｓを成長させ
ることができるもののその直径を制御することはでき
ず、広く分布させてしまうことがわかった。
ミナ・ナノ粒子はサファイアと同じＡｌ2Ｏ3であるもの
の、アルミナ・ナノ粒子はその形状から様々な結晶面や
無定形特性が備わっているため、ＳＷＮＴｓを成長させ
ることができるもののその直径を制御することはでき
ず、広く分布させてしまうことがわかった。
【００３９】以上のことから、従来のＳＷＮＴｓの気相
熱分解成長による製造では、触媒担体として多孔性材料
やナノ粒子が必須のものとして使用されている。しかし
ながら、この出願の発明によると、基板となる結晶、そ
の結晶面、金属系触媒、その膜厚および成長温度等を適
切に選択することで、平滑な結晶基板上であってもＳＷ
ＮＴｓの製造が可能なことが示された。またこれらの要
件が、触媒金属の拡散係数やそれに付随する触媒金属の
結晶粒度および結晶方位に影響を与え、その結果として
ＳＷＮＴｓが特定の直径に成長されるものと結論付ける
ことができる。
熱分解成長による製造では、触媒担体として多孔性材料
やナノ粒子が必須のものとして使用されている。しかし
ながら、この出願の発明によると、基板となる結晶、そ
の結晶面、金属系触媒、その膜厚および成長温度等を適
切に選択することで、平滑な結晶基板上であってもＳＷ
ＮＴｓの製造が可能なことが示された。またこれらの要
件が、触媒金属の拡散係数やそれに付随する触媒金属の
結晶粒度および結晶方位に影響を与え、その結果として
ＳＷＮＴｓが特定の直径に成長されるものと結論付ける
ことができる。
【００４０】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、単層カーボンナノチューブの製造方法に関するも
のである。さらに詳しくは、この出願の発明は、多孔質
材料や触媒微粒子を必要とせずに、直径を制御して単層
カーボンナノチューブを製造することができる単層カー
ボンナノチューブの製造方法が提供される。
って、単層カーボンナノチューブの製造方法に関するも
のである。さらに詳しくは、この出願の発明は、多孔質
材料や触媒微粒子を必要とせずに、直径を制御して単層
カーボンナノチューブを製造することができる単層カー
ボンナノチューブの製造方法が提供される。
【図１】厚さ２ｎｍのＦｅ薄膜で被覆したサファイアの
（ａ）Ａ面、（ｂ）Ｒ面、（ｃ）Ｃ面上に、８００℃で
成長させた堆積物のＳＥＭ像を例示した図である。
（ａ）Ａ面、（ｂ）Ｒ面、（ｃ）Ｃ面上に、８００℃で
成長させた堆積物のＳＥＭ像を例示した図である。
【図２】厚さ５ｎｍのＦｅ薄膜で被覆したサファイアの
（ａ）Ａ面、（ｂ）Ｒ面、（ｃ）Ｃ面上に、８００℃で
成長させた堆積物のＳＥＭ像を例示した図である。
（ａ）Ａ面、（ｂ）Ｒ面、（ｃ）Ｃ面上に、８００℃で
成長させた堆積物のＳＥＭ像を例示した図である。
【図３】（ａ）Ａ（２ｎｍ）、（ｂ）Ｒ（２ｎｍ）、
（ｃ）Ｃ（５ｎｍ）で成長した堆積物のＴＥＭ像を例示
した図である。
（ｃ）Ｃ（５ｎｍ）で成長した堆積物のＴＥＭ像を例示
した図である。
【図４】実施例で製造した単層カーボンナノチューブの
ラマン散乱スペクトルの、（ａ）〜５００ｃｍ-1の範
囲、（ｂ）１２００〜１８００ｃｍ-1の範囲について例
示した図である。
ラマン散乱スペクトルの、（ａ）〜５００ｃｍ-1の範
囲、（ｂ）１２００〜１８００ｃｍ-1の範囲について例
示した図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 本郷 廣生
千葉県我孫子市天王台５−16−１−210
Ｆターム(参考） 4G146 AA12 AB07 BA12 BB05 BB15
BC03 BC33A BC33B BC42
BC43 BC44 CB17
Claims (11)
- 【請求項１】 グラファイトの生成において触媒作用を
有する金属系触媒と、その金属系触媒の結晶粒度および
結晶方位とに対応関係を有する単結晶基板との組み合わ
せを用い、この単結晶基板に金属系触媒を分散させ、５
００℃以上の温度範囲で炭素原料を供給することで、単
層カーボンナノチューブを気相熱分解成長させることを
特徴とする単層カーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項２】 金属系触媒薄膜で被覆した単結晶基板を
用いることを特徴とする請求項１記載の単層カーボンナ
ノチューブの製造方法。 - 【請求項３】 金属系触媒薄膜の膜厚を０．１〜１０ｎ
ｍ以下とすることを特徴とする請求項１または２記載の
単層カーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項４】 金属系触媒が、鉄族、白金族、希土類金
属、遷移金属およびこれらの金属化合物のいずれか１種
もしくは２種以上の混合物であることを特徴とする請求
項１ないし３いずれかに記載の単層カーボンナノチュー
ブの製造方法。 - 【請求項５】 単結晶基板が、５００℃以上で安定な物
質であることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに
記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項６】 単結晶基板が、サファイア（Ａｌ
2Ｏ3）、シリコン（Ｓｉ）、ＳｉＯ2、ＳｉＣ、ＭｇＯ
のいずれかであることを特徴とする請求項５記載の単層
カーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項７】 単結晶基板に代えて、ハイドロキシアパ
タイトを用いることを特徴とする請求項１ないし４いず
れかに記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項８】 金属系触媒と単結晶基板およびその結晶
面の組み合わせによって、直径が制御された単層カーボ
ンナノチューブを気相熱分解成長させることを特徴とす
る請求項１ないし７いずれかに記載の単層カーボンナノ
チューブの製造方法。 - 【請求項９】 金属系触媒と単結晶基板およびその結晶
面の組み合わせが、ＦｅとサファイアのＡ面、Ｒ面、あ
るいはＣ面のいずれかであることを特徴とする請求項８
記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項１０】 炭素原料が、５００℃以上の温度で気
体である炭素含有物質であることを特徴とする請求項１
ないし９いずれかに記載の単層カーボンナノチューブの
製造方法。 - 【請求項１１】 炭素原料が、メタン、エチレン、フェ
ナトレン、ベンゼンのいずれかであることを特徴とする
請求項１０記載の単層カーボンナノチューブの製造方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002097768A JP3537811B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 単層カーボンナノチューブの製造方法 |
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| PCT/JP2003/003884 WO2003082738A1 (fr) | 2002-03-29 | 2003-03-27 | Procédé permettant de préparer un nanotube de carbone monocouche |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002097768A JP3537811B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 単層カーボンナノチューブの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003292313A true JP2003292313A (ja) | 2003-10-15 |
| JP3537811B2 JP3537811B2 (ja) | 2004-06-14 |
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ID=28671927
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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