単層カーボンナノチューブの孤立化法による精製法の確立とその分子素子への応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550691
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 石井 忠浩 東京理科大学, 理学部, 教授 (00084319)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 角田 勝則 東京理科大学, 理学部, 助手 (80307694) ; 矢島 博文 東京理科大学, 理学部, 教授 (10147506)
• Keywords: カーボンナノチューブ / 単層カーボンナノチューブ / ゼラチン / 複合膜 / 精製法

Research Abstract

カーボンナノチューブ(CNT)はナノメーター領域で現れる特異な物性などから大きな注目を集めている。しかし凝集性が強く、1本ずつのSWNTsを分離精製できないため詳細な研究が困難である。そこで、本研究ではSWNTsを生体高分子であるゼラチン、セルロース誘導体などの水溶液中に分散させることでSWNTsバンドルの細線化、精製法としての応用を検討した。
SWNTsはCarbolex社製のAP Gradeを使用した。これを加熱処理した後、超音波を用いてゼラチン水溶液中へ分散させた。一定時間静置後、分散液の上澄みを取り出した。分散液中のゼラチンを加水分解し、孔径3.0μmのPTFEフィルターで濾過し、SWNTsを捕集した。得られたSWNTsはTEM、SEM、TGAを用いて評価した。
未処理のSWNTsではアモルファスカーボンや触媒として使用した金属が含まれており、SWNTs自身も大きなバンドルの状態で存在していた。このSWNTsを空気中で加熱処理を行うとアモルファスカーボンやナノ粒子が燃焼除去されていることが観察された。次に超音波でSWNTsをゼラチン水溶液中へ分散させることにより安定なSWNTs分散液が得られた。TEM及びSEM観察から分散液中ではSWNTsがゼラチンによって被覆され細線化されていることが確認された。その後、加水分解によってゼラチンの分解除去を行うと、触媒粒子も除去できた。これは塩酸で処理することによって、金属触媒が酸によって溶解したためだと考えられる。以上の結果により、SWNTsを加熱処理後、ゼラチン水溶液中に分散、酸加水分解を行うことによってSWNTsの精製が可能であることが示された。また、セルロース誘導体などゼラチン以外の生体高分子についてもSWNTsを良好に分散させることができることが確認された。

Research Products

• [Publications] Katsunori Tsunoda, Teruo Takahashi, Hirofumi Yajima, Tadahiro Ishii: "MODIFICATION OF SINGLE-WALL CARBON NANOTUBES BY LASER IRRADIATION IN SOLVENTS"The Review of Laser Engineering. (2003)