JP2008266111A

JP2008266111A - 有機分子を内包したカーボンナノチューブから有機分子を内包した金属性カーボンナノチューブと有機分子を内包した半導体性カーボンナノチューブの分離方法

Info

Publication number: JP2008266111A
Application number: JP2007160648A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Yanagi; 和宏柳; Hiromichi Kataura; 弘道片浦
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-06-18
Also published as: JP5158757B2

Abstract

【課題】有機分子を内包したＣＮＴから有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法の提供。
【解決手段】デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させた溶液に、遠心分離を行い、有機分子を内包したＣＮＴの構成成分である有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴに対する前記界面活性剤の吸着量の差に応じて分離する、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
【選択図】図1

Description

有機分子を内包したカーボンナノチューブから有機分子を内包した金属カーボンナノチューブと有機分子を内包した半導体性カーボンナノチューブの分離方法に関するものである。

カーボンナノチューブ（ＣＮＴとも言う）は、１９９１年（非特許文献１）に発表されて以来、１次元細線など種々の潜在的な応用が期待される新しい材料として積極的に開発が進められてきた。
特許文献１に記載されている従来の方法にしたがって、ＣＮＴを製造する場合に、ＣＮＴはナノ粒子と共に生成してしまい、時には、ガラス状炭素やアモルファス炭素などの他の炭素物質を同時に生成する。そこで、ＣＮＴを利用する場合には、ＣＮＴ合成後に、これらのＣＮＴ以外の炭素物質と分離する必要がある。
この分離方法の一つとして、濃度勾配遠心分離法による、ＣＮＴ、ナノ粒子、その他の炭素物質がそれぞれ異なった形状、大きさ及び比重を持つこと（ナノ粒子の比重＞ナノチューブの比重＞無定型炭素の比重≒１．７ｇ・ｃｍ^-３）を利用して、ＣＮＴを分離することが発明された（特許文献２、特許文献３）。その際に、ＣＮＴはその直径および螺旋度に応じて、金属もしくは絶縁体（バンドギャップの大きい半導体）に変化する（非特許文献２）。金属性タイプと半導体性タイプのＣＮＴは帯電の仕方に相違があり、この相違を利用して（金属性タイプのＣＮＴは帯電できないのでドラムから滑り落ち、一方、半導体性タイプのナノチューブは帯電した状態にあるのでドラムに静電力で引きつけられ）、両者を分離している（特許文献２の００１２）。
コール酸ナトリウム（ＳＣ）及びドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を混合した溶液により密度勾配をかけ、これに試料となる金属性・半導体性ＣＮＴを加えて遠心チューブ内に満たし、遠心チューブを遠心分離機にかけることにより遠心チューブ中で試料が密度勾配の中の特性と合致する部位に存在させることによる、供給試料中に存在する金属性と半導体性ＣＮＴとの分離を行った（非特許文献３）。
この方法では、コール酸ナトリウム（ＳＣ）及びドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を使用して、予め精密な密度勾配を遠心チューブ内に形成する必要がある。
又、予め精密な密度勾配を遠心チューブ内に形成することは操作する者にとって負担であり、金属性・半導体性ＣＮＴ分離能が改善された、より簡便な方法による、金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴの分離方法が求められている。
又、勾配の密度調整にＩｏｄｉｘａｎｏｌ（製品名:ｏｐｔｉｐｒｅｐ）という高価な試薬を用いる必要としており、より安価な試薬で密度調整を行い、金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴを分離することが求められている。

近年、ＣＮＴに対する研究も進み、有機分子をＣＮＴ内部に内包させることが行われている。その結果、ＣＮＴに対してドーピングして各種機能の制御を可能とすることが積極的に行われている（特許文献４）。本発明者らも有機分子として（色素やカロチン）を内包させることを行い、注目を浴びた。しかしながら、有機分子を内包したＣＮＴ分離方法について、とりわけ、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法が求められている。
特許第２８４５６７５号明細書特許第２５２２４６９号明細書特許第２７３５０５５号明細書Ｎａｔｕｒｅ，３５４，５６，１９９１Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔｅｒｓ, ６８，１５７９，１９９２ＮａｔｕｒｅＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ, １，６０，２００６．ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ,２，６８３，２００３．

本発明が解決しようとする課題は、有機分子を内包したＣＮＴから有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの新規な分離方法を提供することである。

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究し、以下の点を見いだして本発明を完成させた。
［１］デオキシコール酸ナトリウムを分散・添加剤として用いた、遠心分離を用いた、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離
（１）有機分子を内包したＣＮＴを、デオキシコール酸ナトリウムを界面活性剤（１％）として用いて分散したＣＮＴ分散水溶液を用意し、（２）コール酸ナトリウム（ＳＣ）（１％）及びドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）（１％）を混合させた溶液にｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を用いて濃度勾配（＝密度勾配に対応する）（０を超えて５０％までの範囲が可能であるが、この範囲の内の１５−３０％を用いる。）をかけた遠心チューブを用意し、（３）前記（１）のＣＮＴ分散水溶液を、前記（２）において用意した遠心チューブ（１２ｍｌ）に挿入（１．５ｍｌ）し、（４）前記（３）の遠心チューブを遠心分離機（望ましくは２５万Ｇ，１５時間,遠心分離機＝ベックマン、ローター＝ＳＷ４１）にかけることによって有機分子を内包する金属性ＣＮＴと有機分子を内包する半導体性ＣＮＴの分離を行った。
（２）有機分子を内包したＣＮＴ（βカロテン内包）３ｍｇを１５ｍｌのデオキシコール酸ナトリウム水溶液１％に分散させ（ブランソンソニファイアー、１０ｈ）、同分散液に対して遠心（２０万Ｇ、１時間）をかけ、上澄み液を採取した。得られた上澄み液０．７ｍｌに１．３ｍｌのｉｏｄｉｘａｎｏｌ６０％界面活性剤混合溶液（ドデシル硫酸ナトリウム３．６%,コール酸ナトリウム０．９％）を加え、有機分子を内包したＣＮＴ混合溶液を作製した。得られた有機分子を内包したＣＮＴ混合溶液を遠心チューブ内の遠心分離混合水溶液（ｉｏｄｉｘａｎｏｌ濃度２０％〜３０％、ドデシル硫酸ナトリウム１．５％、コール酸ナトリウム１．５％）に挿入し、遠心分離（２０万G、１８時間）を行った。その結果、遠心チューブ内にいくつかの層が形成された。各々の層を丁寧に分取することにより、有機分子を内包するＣＮＴから金属性・半導体性ＣＮＴを分離することができた。
（３）同様に、有機分子を内包したＣＮＴ混合溶液を遠心チューブ内の遠心分離混合水溶液（ｉｏｄｉｘａｎｏｌにより濃度調整を行った状態）に挿入し、遠心分離（２０万Ｇ、１８時間）を行い、遠心チューブ内にいくつかの層が形成される。各々の層を丁寧に分取することにより、有機分子を内包するＣＮＴから金属性・半導体性ＣＮＴを分離することができる。
前記有機分子を内包したＣＮＴ溶液（ＣＮＴ分散水溶液、又はＣＮＴ混合液）が遠心分離用チューブ内において挿入される位置は、前記有機分子を内包したＣＮＴを含む溶液のｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液濃度と、遠心分離用混合水溶液のｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液濃度とが釣り合う位置である。遠心分離用混合水溶液と有機分子を内包したＣＮＴを含む溶液のｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液濃度の関係によって、有機分子を内包したＣＮＴを含む溶液は、遠心分離用チューブ内の上端部、中間部や底部に供給される。

［２］本発明の、遠心分離における遠心分離用チューブ内に配置する溶液の状態、及び遠心チューブの状態、及び遠心分離機にかけた後の状態は以下の通りである。
（１）デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させた有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液を配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整され、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
（２）デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液に、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有溶液により濃度が調整され、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
（３）デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整され、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
（４）デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液に、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整され、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とするＣＮＴ分離用遠心容器。
（５）請求項１から４のいずれか一項記載の有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法より得られる有機分子を内包した金属性ＣＮＴ。
（６）請求項１から４のいずれか一項記載の有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法より得られる有機分子を内包した半導体性ＣＮＴ。

本発明によれば、従来知られていなかった有機分子を内包する金属性ＣＮＴと有機分子を内包する半導体性ＣＮＴの分離方法に関し、遠心分離により有機分子を内包する金属性ＣＮＴと有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを分離することができる。

ＣＮＴには、そのグラフェンシートの巻き方によって、金属性及び半導体性ＣＮＴが存在する。デバイスに応用するには、異なる性質（金属性ＣＮＴ及び半導体性ＣＮＴの混合された状態による）を備えるチューブの混合は絶対に避けなければならない。
ＣＮＴの製造においては、生成物からＣＮＴを取り出す他に、金属性ＣＮＴ及び半導体性ＣＮＴが混在してしまう結果、金属性ＣＮＴ及び半導体性ＣＮＴを分離することが必要となる。金属性ＣＮＴ及び半導体性ＣＮＴはそのカイラリティ選択性から１対２の割合で含まれてしまうことが予想されている。この分離には、回収操作の手間などを総合して考えてみると遠心分離により分離することが有効であると考えられる。遠心分離を行う際には密度調製を行った遠心チューブ内に、試料となるＣＮＴを導入し、存在させた状態に保持し、この遠心チューブを遠心分離機にかけて、遠心チューブ内に、金属性ＣＮＴと半導体ＣＮＴの割合が各々偏って存在している部位を発生させて分離する。

有機分子をＣＮＴ内部に内包させ、その結果ＣＮＴに対してドーピングを行い、その結果、各種機能の制御を可能とすることが積極的に行われている（例えば、Ｎａｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ,２,６８３,２００３）。
以後、いろいろな有機分子がＣＮＴ内部に取り込まれている。
本発明者は有機分子を、βカロテンを内部に取り込んだＣＮＴを発明した。具体的な手順は以下の通りである。
ＣＮＴの末端を加熱処理によって除去したＣＮＴを用意する。同ＣＮＴを事前に３５０℃、２０分のアニーリングを行う。その後、すぐさまβカロテンが飽和したヘキサン溶液（βカロテン：7０ｍｇ，ヘキサン：３０ｍｌ）に入れ、３時間還流を行う。その後、ＴＨＦ溶液を用いて超音波洗浄・濾過を繰り返すことで、βカロテン分子内包ナノチューブを得た。βカロテンの充填率は重量比として約３％である。

ＣＮＴ内に挿入される有機分子としては以下のものが知られている。ＣＮＴ内部に内包可能な分子としては、具体的には、電子ドナー性・アクセプター性を備えたＴｅｔｒａｔｈｉａｆｕｌｖａｌｅｎｅ（ＴＴＦ）、Ｔｅｔｒａｃｙａｎｏ−ｐ−ｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ（ＴＣＮＱ）に類する分子、シアニン・カロテノイド・スクアリリウム・ポルフィリンといった色素類、ＤＮＡや、フラーレン・高次フラーレン・金属内包フラーレン及び化学修飾フラーレンなどの分子を挙げることができる。これらの有機分子についても前記のβカロテンと同様の操作により、ＣＮＴ内部に取り込むことができる。

有機分子を内包するＣＮＴの分散液の形成方法
有機分子を内包するＣＮＴの分散液は、有機分子を内包するＣＮＴの水溶液に超音波処理を行い、その後、遠心分離を行い、上澄み液を取り出すことにより得ることができる。有機分子として、βカロテンを内包する場合について以下に述べる。
βカロテン内包単層ＣＮＴ（１ｍｇ）を含む１８ｍｌ水溶液（デオキシコール酸ナトリウム１％）に超音波を４時間かける。その後、その溶液に対して遠心分離を行う（２５万Ｇ・１時間の遠心操作）。
遠心分離の後、上積み液を取り出すことによりβカロテン内包単層ＣＮＴの分散液を得た。
βカロテン以外の有機分子の場合についても同様に処理することにより得ることができる。

［１］デオキシコール酸ナトリウム（ＤＯＣ）を分散・添加剤として用い、遠心分離機を使用することを特徴とする、有機分子を内包する金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴの分離方法
本発明では、（１）有機分子を内包するＣＮＴを、ＤＯＣを界面活性剤（１％）として用いて分散した水溶液を用意し、（２）コール酸ナトリウム（ＳＣ）（１．５％）及びドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）（１．５％）を含む溶液にｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を用いて濃度勾配（＝密度勾配に対応する）（０−５０％の範囲を用いることができる。この範囲の内の１５−３０％を用いる。）をかけた遠心チューブを用意し、（３）前記（１）のＣＮＴを分散させた水溶液を前記（２）において用意した遠心チューブ（１２ｍｌ）に挿入（１．５ｍｌ）し（デオキシコール酸ナトリウムは溶液に添加されたことにもなる。）、（４）前記（３）の遠心チューブを遠心分離機（２５万Ｇ，１５時間,遠心分離機：ベックマン社製、ローター：ＳＷ４１）にかける。（５）その結果、前記この遠心チューブ内に有機分子を内包する金属性ＣＮＴが多く存在し、有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを少なく存在する部分と、有機分子を内包する金属性ＣＮＴが少なく存在し、有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを多く存在する部分を形成することができる。

本発明の方法の結果を図１に示す。
遠心分離機にかけた遠心チューブ内に有機分子を内包する金属性ＣＮＴが多く存在し、有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを少なく存在する部分（左側の上の丸で囲まれている部分）と、有機分子を内包する金属性ＣＮＴが少なく存在し、有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを多く存在する部分（左側の下の丸で囲まれている部分）が形成されていることが確認できる。

ここで遠心チューブには、複合界面活性剤としてデオキシコール酸ナトリウム・コール酸ナトリウム・ドデシル硫酸ナトリウムを複合界面活性剤として含んでいることとなる。

又、以下の方法によっても有機分子を内包する金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴを分離することができる。
βカロテン内包ＣＮＴ3mgを１５mlのデオキシコール酸ナトリウム水溶液１％に分散させた（ブランソンソニファイアー、１０ｈ）。同分散液に対して遠心（２０万Ｇ、１時間）をかけ、上澄み液を採取した。
得られた上澄み液０．７ｍｌに１．３ｍｌのｉｏｄｉｘａｎｏｌ６０％界面活性剤混合溶液（ドデシル硫酸ナトリウム３．６%,コール酸ナトリウム０．９％）を加え、ＣＮＴ混合溶液を作製した。
得られたＣＮＴ混合溶液を遠心チューブ内の混合溶液（ｉｏｄｉｘａｎｏｌ濃度２０％〜３０％、ドデシル硫酸ナトリウム１．５％、コール酸ナトリウム１．５％）に挿入し、遠心分離（２０万G、１８時間）を行った。
その結果、遠心チューブ内にいくつかの層が形成された。各々の層を丁寧に分取することにより、βカロテンを内包するＣＮＴから金属性ＣＮＴ及び半導体性ＣＮＴを分離することができた。
結果を図２に示す。

同様に、得られたＣＮＴ溶液を遠心チューブ内の混合溶液（ｉｏｄｉｘａｎｏｌにより濃度調整を行った状態）の遠心チューブに挿入し、遠心分離（２０万G、１８時間）を行い、遠心チューブ内にいくつかの層が形成される。各々の層を丁寧に分取することにより、βカロテンを内包するＣＮＴから金属性ＣＮＴ及び半導体性ＣＮＴを分離することができる。

以上の具体例を前提にして本発明の方法は以下のようになる。
（１）デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させたＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液を遠心分離用チューブ内に配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度を調整して遠心分離を行い、前記界面活性剤の吸着量の差に応じて有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴとを分離する。

（２）デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液に、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液を遠心分離用チューブ内に配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度を調整して遠心分離を行い、前記界面活性剤の吸着量の差に応じて有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴとを分離する方法。

（３）デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液を遠心分離用チューブ内に配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度を調整して遠心分離を行い、前記遠心分離用チューブ内に、有機分子を内包した半導体性ＣＮＴが存在する部分と有機分子を内包した金属性ＣＮＴが存在する部分を形成する有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。

（４）デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液にｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液を遠心分離用チューブ内に配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度を調整して遠心分離を行い、前記遠心分離用チューブ内に、有機分子を内包した半導体性ＣＮＴが存在する部分と、有機分子を内包した金属性ＣＮＴが存在する部分を形成する有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。

（５）前記（１）から（４）のいずれか記載のｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液において、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液が濃度調整されていることを特徴とする有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。

前記（１）から（４）のいずれか記載のｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液による濃度調整は、濃度勾配（０を超えて５０％までの範囲）を設け、又は一定濃度（０を超えて５０％までの範囲）にして行う有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。

前記（１）から（４）いずれか記載の有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液は、デオキシコール酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、コール酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、ドデシル硫酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）からなる有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。

前記（１）から（４）いずれか記載の有機分子を内包したＣＮＴ混合液は、デオキシコール酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、コール酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、ドデシル硫酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液（０を超えて５０濃度％以内）からなる有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。

前記ｉｏｄｉｘａｎｏｌ濃度が６０％の時、密度は１．３２ｇ／ｍｌになる。よって、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ濃度を変えることは、溶液密度を変えていることに対応する。よって濃度調整は密度調整に対応可能である。
［２］本発明の、遠心分離における遠心分離用チューブ内に配置する溶液の状態、及び遠心チューブの状態、及び遠心分離機にかけた後の状態は以下の通りである。
（１）デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させた有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液を配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整され、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
（２）デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液に、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有溶液により濃度が調整され、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
（３）デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整され、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
（４）デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液に、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整され、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とするＣＮＴ分離用遠心容器。
（５）請求項１から４のいずれか一項記載の有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法より得られる有機分子を内包した金属性ＣＮＴ。
（６）請求項１から４のいずれか一項記載の有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法より得られる有機分子を内包した半導体性ＣＮＴ。

コール酸ナトリウム（ＳＣ、シグマアルドリッチより購入：製品コードＣ６４４５）（１.５％）及びドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ、シグマアルドリッチより購入：製品コードＬ６０２６）（１.5％）及びｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を用いて濃度勾配（＝密度勾配に対応する）を形成させた遠心チューブに、ＣＮＴ分散水溶液を供給する場合
（１）有機分子を内包するＣＮＴを、デオキシコール酸ナトリウム（ＤＯＣ、東京化成より購入：製品コードＣ０３１６）を界面活性剤（１％）として含む、ＣＮＴ分散水溶液を用意した。
（２）コール酸ナトリウム（ＳＣ）（１.5％）及びドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）（１.5％）及びｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液（第一化学より購入：製品名Ｏｐｔｉｐｒｅｐ（ｉｏｄｉｘａｎｏｌ６０％水溶液））を用いて濃度勾配（＝密度勾配に対応する）（１５−３０％）をかけた遠心チューブを用意した。
（３）前記（１）の有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液を前記（２）において用意した遠心チューブ（１３ｍｌ）に挿入（１．５ｍｌ）した。
（４）前記（３）の遠心チューブを遠心分離機（２５万Ｇ，１５時間,遠心分離機：ベックマン社製、ローター：ＳＷ４１）にかけた。
（５）その結果、前記遠心チューブ内に、有機分子を内包する金属性ＣＮＴが多く存在し、有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを少なく存在する部分と、有機分子を内包する金属性ＣＮＴが少なく存在し、有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを多く存在する部分を形成することができた。

本発明の方法の結果を図１に示す。
遠心分離機にかけた遠心チューブ内に、有機分子を内包する金属性ＣＮＴが多く存在し、有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを少なく存在する部分（左側の上の丸で囲まれている部分）と、有機分子を内包する金属性ＣＮＴが少なく存在し、有機分子を内包する半導体性ＣＮＴを多く存在する部分（左側の下の丸で囲まれている部分）が形成されていることが確認できる。
以上の結果から、有機分子を内包したままで金属性ＣＮＴ、半導体性ＣＮＴの分離精製に成功したことを確認できた。内包カロテンの吸光係数の大きさから重量パーセントとしてβカロテンは約３％含まれていることが示唆されている。

コール酸ナトリウム（ＳＣ）（１.5％）及びドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）（１.5％）及びｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を用いて濃度勾配（＝密度勾配に対応する）をかけた遠心チューブに、有機分子を内包したＣＮＴ混合液（ＤＯＣ、ＳＣ、ＳＤＳ、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液も含む）を供給する場合
（１）βカロテン内包ＣＮＴ３mgを１５ｍｌのデオキシコール酸ナトリウム水溶液１％に分散させた（ブランソンソニファイアー、１０ｈ）。同分散液に対して遠心（２０万Ｇ、１時間）をかけ、上澄み液を採取した。
得られた上澄み液０．７ｍｌに１．３ｍｌのｉｏｄｉｘａｎｏｌ６０％界面活性剤混合溶液（ドデシル硫酸ナトリウム３．６%,コール酸ナトリウム０．９％を含む）を加え、ＣＮＴ溶液を作製した。
（２）得られたＣＮＴ溶液を遠心チューブ内の混合溶液（ｉｏｄｉｘａｎｏｌ濃度２０％〜３０％、ドデシル硫酸ナトリウム１．５％、コール酸ナトリウム１．５％）に挿入し、遠心分離（２０万G、１８時間、遠心分離機：ベックマン社製：ローターＳＷ４１）を行った。
（３）その結果、遠心チューブ内にいくつかの層が形成された（図２）。各々の層を丁寧に分取することにより、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴを分離することができた。

図１は、本発明による有機分子を内包したＣＮＴの金属・半導体分離の結果を示す図である。図２は、本発明による有機分子を内包したＣＮＴの金属・半導体分離の結果を示す図である。

Claims

デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させたＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液を遠心分離用チューブ内に配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度を調整して遠心分離を行い、前記界面活性剤の吸着量の差に応じて有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴとを分離することを特徴とする、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液に、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液を遠心分離用チューブ内に配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度を調整して遠心分離を行い、前記界面活性剤の吸着量の差に応じて有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴとを分離することを特徴とする、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液を遠心分離用チューブ内に配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度を調整して遠心分離を行い、前記遠心分離用チューブ内に、有機分子を内包した半導体性ＣＮＴが有機分子を内包した金属性ＣＮＴより多く存在する部分と、有機分子を内包した金属性ＣＮＴが有機分子を内包した半導体性ＣＮＴより多く存在する部分を形成することを特徴とする、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液にｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液を遠心分離用チューブ内に配置し、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度を調整して遠心分離を行い、前記遠心分離用チューブ内に、有機分子を内包した半導体性ＣＮＴが有機分子を内包した金属性ＣＮＴより多く存在する部分と、有機分子を内包した金属性ＣＮＴが有機分子を内包した半導体性ＣＮＴより多く存在する部分を形成することを特徴とする、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
前記ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液において、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液が濃度調整されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
前記ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液による濃度調整は、濃度勾配（０を超えて５０％までの範囲）を設け、又は一定濃度（０を超えて５０％までの範囲）にして行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
前記有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液は、デオキシコール酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、コール酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、ドデシル硫酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
前記有機分子を内包したＣＮＴ混合液は、デオキシコール酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、コール酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、ドデシル硫酸ナトリウム（０を超えて１０重量％未満）、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液（０を超えて５０濃度％以内）からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の、有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法。
デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させた有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液を配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整された、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
デオキシコール酸ナトリウムを含む界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液に、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を含む遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有溶液により濃度が調整された、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる界面活性剤水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整された、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とする有機分子を内包したＣＮＴ分離用遠心容器。
デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる水溶液に有機分子を内包したＣＮＴを分散させて得られる有機分子を内包したＣＮＴ分散水溶液に、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液を混合して得られる有機分子を内包したＣＮＴ混合液、並びにｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液、コール酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムからなる遠心分離混合水溶液が配置され、ｉｏｄｉｘａｎｏｌ分子含有水溶液により濃度が調整された、有機分子を内包した金属性ＣＮＴ及び有機分子を内包した半導体性ＣＮＴを分離することを特徴とするＣＮＴ分離用遠心容器。
請求項１から４のいずれか一項記載の有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法より得られる有機分子を内包した金属性ＣＮＴ。
請求項１から４のいずれか一項記載の有機分子を内包した金属性ＣＮＴと有機分子を内包した半導体性ＣＮＴの分離方法より得られる有機分子を内包した半導体性ＣＮＴ。