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JP2546114B2 - 異物質内包カーボンナノチューブとその製造方法 - Google Patents

異物質内包カーボンナノチューブとその製造方法

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JP2546114B2
JP2546114B2 JP4341747A JP34174792A JP2546114B2 JP 2546114 B2 JP2546114 B2 JP 2546114B2 JP 4341747 A JP4341747 A JP 4341747A JP 34174792 A JP34174792 A JP 34174792A JP 2546114 B2 JP2546114 B2 JP 2546114B2
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carbon nano
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ナノメートルサイズを
有する微細繊維形状のカ−ボンナノチュ−ブの中心部に
ある中空の穴の中に異物質が入った異物質内包カ−ボン
ナノチュ−ブとその製造方法に関するもので、エレクト
ロニクス産業ならびに化学工業などの広い分野で使用さ
れる可能性を秘めた新材料とその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】カ−ボンナノチュ−ブは，グラファイト
状炭素原子面を丸めた円筒が１個、または数個入れ子状
に配列した繊維状構造を有し、その直径がナノメ−トル
オ−ダ−のサイズの極めて微小な物質である。これま
で、直径がミクロンサイズ以上の炭素繊維は古くから知
られていたが、直径がナノメ−トル領域のチュ−ブは１
９９１年の報告［ネイチャ−誌（Ｎａｔｕｒｅ）１９９
１年、３５４巻、ｐｐ．５６−５８］によりはじめて明
らかにされ、世界中から１次元導電線、触媒、および超
強化構造体材料として大きな注目を集めてきた。特に、
カ−ボンナノチュ−ブの入れ子状態を形作る１つ１つの
炭素チュ−ブの電気物性が調べられ（フィジカルレビュ
ーレター誌（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔ
ｔｅｒ）、１９９２年、６８巻、ｐｐ−１５７９ー１５
８１）、その直径とらせん構造のピッチに依存して、カ
ーボンナノチューブの電気特性が、金属から種々の大き
さのバンドギャップをもつ半導体まで変化することが明
らかにされたことが、この物質の大きな魅力となってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようにカ−ボンナ
ノチュ−ブ自体が、魅力溢れる新素材として注目されて
きた。しかしなから、これまでカ−ボンナノチュ−ブ自
体をそのまま吸着剤に用いたり、または他の材料と混合
した複合材料として用いる考えは、ときどき議論される
ことはあったが、カーボンナノチューブを基本にした新
材料およびその製法に関しては見いだされていないのが
現状である。
【０００４】本発明は、カ−ボンナノチュ−ブの構造を
基本として、新しい素材を提供することを目的としてな
されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかるカ
−ボンナノチュ−ブの構造に注目して鋭意検討を進めた
結果、カ−ボンナノチュ−ブの先端と炭素と異なる物質
の融液との選択的反応を利用してカ−ボンナノチュ−ブ
の先端から異物質を導入することに成功し、また固体状
態の融点が高い物質でもその水素化物等のガス状の化合
物を使用すれば容易にカ−ボンナノチュ−ブの先端から
異物質を導入できる事を見いだし，新素材である異物質
内包カ−ボンナノチュ−ブができることを見いだして本
発明に至った。
【０００６】内包される物質としては，金属，超伝導
体，半導体，磁性体，有機分子，気体，アルカリ金属等
を選択する事ができる。
【０００７】金属としては，例えば鉛，錫，銅，インジ
ウム，水銀等の物質，超伝導体としては鉛，錫，ガリウ
ム等の元素，半導体としてはシリコン，ゲルマニウム，
砒化ガリウム，セレン化亜鉛，硫化亜鉛など，磁性体と
してはサマリウム，ガドリニウム，ランタン，鉄，コバ
ルト，ニッケル等の元素及びその混合物等を用いる事が
できる。また有機分子としてはナフタレン，アントラセ
ン，フェナントレン，ピレン，ペリレン等の有機分子半
導体及びシアニン色素，ベ−タカロチン等の有機色素分
子を用いる事ができる。また気体としては弗化水素，メ
タン，エタン等の分子，アルカリ金属としてはリチウ
ム，ナトリウム，カリウム，ルビジウム，セシウムを用
いる事ができる。
【０００８】用いるガス状の化合物としてはシラン，ジ
シラン，ゲルマン，ジクロルシラン，アルシン，フォス
フィン，セレン化水素，硫化水素，トリエチルガリウ
ム，ジメチル亜鉛，ヘキサフルオロタングステンなど，
所望する元素の水素化物，塩化物，弗化物，アルコキシ
化合物，アルキル化合物並びにその組み合わせを用いる
事ができる。
【０００９】本発明者等は、通常のカーボンナノチュー
ブの先端は閉じていることに着目し（ネイチュア−誌
（Ｎａｔｕｒｅ）、１９９２年、３５６巻、ｐｐ７７６
ー７７８）、異物質をカ−ボンナノチュ−ブの先端との
反応を経て導入するためには、カーボンナノチューブの
先端を開くことが重要であることと考えた。カーボンナ
ノチューブの先端を開く手段は、反応性のガスに接触し
て先端を選択的にエッチングする方法、カーボンナノチ
ューブ先端に高電圧を印加しコロナ放電を起こし、先端
を破壊する方法、反応性の高い液体と接触して先端をエ
ッチングする方法などが考えられる。本発明は，以上の
ようなカ−ボンナノチュ−ブの先端を開く反応と平行し
てあるいは反応後に，カ−ボンナノチュ−ブの先端に異
物質を蒸着して熱処理を行う，あるいは異物質を含むガ
ス状化合物を接触させる事により異物質内包カ−ボンナ
ノチュ−ブを作るという製造方法も同時に提供する。さ
らにカ−ボンナノチュ−ブの先端とガス状の化合物の反
応の際に光を照射すると異物質内包カ−ボンナノチュ−
ブがより容易に得られることを見いだした。
【００１０】
【作用】カ−ボンナノチュ−ブでは、入れ子状円筒の中
心部にあるチュ−ブは数オングストロ−ム以上の直径で
あり、この部分には円柱状の空間がある。もし、この空
間に別の異物質固体である、金属、超伝導体、半導体、
および磁性体、あるいは有機分子や気体を導入して、異
物質内包カ−ボンナノチュ−ブを作ることができれば、
カ−ボンナノチュ−ブ自身がもつ材料特性以外に、複合
材料として、あるいは内包物質自身のもつ特性を利用す
る材料として、カーボンナノチューブの応用分野が広が
ることが期待される。すなわち、カ−ボンナノチュ−ブ
のもつ１次元性，構造の完全性，あるいはその形状など
に起因する種々の新しい物性が期待される。例えば、ナ
ノメートル領域で顕著になる量子サイズ効果現象を利用
するデバイスの基本材料、あるいはカ−ボンナノチュ−
ブの構造の完全性に由来する高移動度の高速電子素子の
基本材料などとして、次世代エレクトロニクス材料とし
ての活用が期待される。しかし、このような新物質は，
これまで実際に考えらたことも作られることもなかっ
た。
【００１１】発明者等は、カ−ボンナノチュ−ブの先端
には炭素５員環が存在しているので、５員環の活性点を
利用して、異物質を反応させればカ−ボンナノチュ−ブ
の先端が開いて、そこから異物質をカ−ボンナノチュ−
ブの中心にある穴に導入できるものと考え、いろいろな
試行の結果本発明に至った。一方、カ−ボンナノチュ−
ブの側面は全て６員環でできているので、構造は完全性
があり異物質を接触させても、カ−ボンナノチュ−ブの
構造は壊れない。また、入れ子構造を作る各々のチュ−
ブの層間には、異物質はインタ−カレ−ションして導入
されない。これは、通常のグラファイトの場合には、各
々の層の間は２次元（ｘ−ｙ面）に広がるグラファイト
状炭素平面が、ファンデアワ−ルス力で結ばれている
が、層間隔はｘ−ｙ面に垂直な方向にある程度自由に広
がる。そのため、異物質が層間に導入することができ
て、インタ−カレ−ト化合物をつくることができる。し
かし、カ−ボンナノチュ−ブの場合には、各々円筒形状
をしたチュ−ブは強固で、その円筒の径は構造的に固定
され、層間隔はほとんど変化しない。このために、一般
にはカ−ボンナノチュ−ブの層間に、異物質が入るイン
タ−カレ−ション化合物はできない。しかしながら、カ
ーボンナノチューブの中心にある中空の穴は、異物質が
入れる大きさであるため、異物質が詰まった異物質内包
カ−ボンナノチュ−ブを形成することができる。
【００１２】実際には、従来報告されているカ−ボンナ
ノチュ−ブの合成方法に従い、最初にカ−ボンナノチュ
−ブを合成する。このカ−ボンナノチュ−ブの先端に適
当量の異物質を蒸着する。その後、加熱して異物質の溶
融温度以上の温度で大気下でしばらく保つ。すると、カ
−ボンナノチュ−ブの先端は異物質と反応して破壊さ
れ、先端が開いたカ−ボンナノチュ−ブが形成される。
この開いた所から、カ−ボンナノチュ−ブの中心にある
中空の穴の中に、溶融状態異物質が流れ込んで異物質内
包カ−ボンナノチュ−ブが、形成されるものと考えられ
る。
【００１３】異物質としては、カ−ボンナノチュ−ブの
中心の中空の穴は、５オングストロ−ム程度以上の直径
を有するので、金属、半導体、磁性体など様々な物質お
よびその混合物を用いることができる。用いるカ−ボン
ナノチュ−ブとしては、一番内側のチュ−ブの内径が種
々のものを使用する事ができるが、ナノメートル領域で
生じる現象を利用する量子デバイス材料の観点からは、
カーボンナノチューブの中心にある中空の穴径が１０ナ
ノメ−トル以下のカ−ボンナノチュ−ブを用いることが
望ましい。
【００１４】ガス状化合物と接触させて金属を内包させ
る場合，使用するガス状化合物としては、水素化合物が
良い事が解った。これは、異物質内包カ−ボンナノチュ
−ブ生成中に発生する水素分子は容易に反応系外へと除
外できるためである。
【００１５】また、ガス状の化合物をカ−ボンナノチュ
−ブの先端と接触させる際に光を照射することにより、
より反応が促進され異物質内包カ−ボンナノチュ−ブが
でき易いことを見いだした。用いる光の波長としては、
２００〜４００ナノメ−トル領域のものが望ましい。こ
れは、これより短波長であるとカ−ボンナノチュ−ブが
光照射中に損傷を受けるし、またこれより長波長である
とガス状化合物とカ−ボンナノチュ−ブの先端との反応
を十分に促進することができないからである。
【００１６】
【実施例】（実施例１） 以下に本発明の実施例を図によって説明する。実験に用
いたカーボンナノチューブは５００Ｔｏｒｒのへリウム
雰囲気で陰電極として直径１０ｍｍの炭素棒を使用し、
また陽電極として６ｍｍの炭素棒を使用して直流２０Ｖ
で放電させることにより作った。このようにして作った
カーボンナノチューブを電子顕微鏡用の支持グリッド基
板上に載せて真空蒸着機の中におき、電子線蒸着法によ
り鉛を毎秒５オングストロームの蒸着速度で５０ナノメ
ートルの膜厚に蒸着した。この状態を電子顕微鏡で観察
すると、カーボンナノチューブの先端および側壁に鉛が
粒予状に付着しているのが観測されたが、カーボンナノ
チューブの中には異物質は入っていなかった。その後、
この基板を大気下で加熱炉に入れて３５０℃で３０分加
熱した。その後、再び透過電子顕微鏡で観察すると、図
１に示すように先端から鉛２がカーボンナノチューブ１
の一番内側の直径２０ナノメートルを有するチューブの
中に入って、鉛２を内包した異物質内包カーボンナノチ
ューブができていることが確認された。図４は図１の鉛
を内包するカーボンナノチューブの電子顕微鏡写真の図
である。（ａ）ではカーボンナノチューブの先端部が開
かれており、ここから異物質（鉛）がナノチューブの中
空部に進入する。異物質はコントラストの高い部分であ
る。（ｂ）は（ａ）より高分解能の写真であり、濃く見
える部分が異物質では空部を占めている。写真の左側に
見える異物質の太さは１．２ｎｍ、水平方向に見える縞
模様の間隔は０．３４ｎｍでグラファイトのＣ面格子に
相当し、カーボンナノチューブがグラファイトの円筒構
造をもつことがわかる。
【００１７】（実施例２）実施例１と同様，鉛のかわり
に錫，銅，サマリウムを用いて実験を行った。この結果
を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】（実施例５）実施例１と同様の実験を有機
分子としてナフタレンを用いておこなった。グリッド基
板上に置いたカ−ボンナノチュ−ブにナフタレンを抵抗
加熱法で５０ナノメ−トル蒸着した。この基板を加熱炉
で１５０℃で加熱処理した後、透過電子顕微鏡観察した
ところ、ナフタレンがカ−ボンナノチュ−ブの一番内側
だけに入った有機分子内包カ−ボンナノチュ−ブが確認
された。
【００２０】（実施例６）実施例１と同様の実験を気体
として弗化水素を用いておこなった。グリッド基板上に
置いたカ−ボンナノチュ−ブにふっ化水素１時間１００
℃で接触させた。この基板を透過電子顕微鏡観察したと
ころ、ふっ化水素がカ−ボンナノチュ−ブの一番内側だ
けに入った気体内包カ−ボンナノチュ−ブが確認され
た。
【００２１】（実施例７）実施例１と同様の実験をアル
カリ金属としてナトリウムを用いておこなった。ナトリ
ウムは空気中で酸素と容易に反応するため，あらかじめ
ナトリウムを装備したア−ク放電装置によってカ−ボン
ナノチュ−ブを作り，その後電極間に直流高電圧を５秒
だけ印加して炭素電極とカ−ボンナノチュ−ブとの間に
コロナ放電を起こさせた。この後あらかじめ導入してあ
ったナトリウムを抵抗加熱法で５０ナノメ−トル蒸着し
た。この状態でカ−ボンナノチュ−ブをアルゴン雰囲気
中１５０℃で加熱処理した後、透過電子顕微鏡観察した
ところ、ナトリウムがカ−ボンナノチュ−ブの一番内側
だけに入ったアルカリ金属内包カ−ボンナノチュ−ブが
確認された。
【００２２】（実施例８）カ−ボンナノチュ−ブは欠陥
の無いグラファイトシ−トを丸めた形状をしており、炭
素６員環以外の構造を含まないため極めて完全性の高い
結晶である。内径の比較的小さなカ−ボンナノチュ−ブ
においてはその半径方向に炭素のπ軌道によるダングリ
ングボンドが出ておりグラファイトで知られるｓｐ2 型
結合よりもダイヤモンドで知られるｓｐ3 型結合に近く
なっている。この内側のダングリングボンドは不安定な
気体分子に対する吸着サイトとなり、また分子の分解に
対する触媒作用をもつと考えられる。従ってチュ−ブ内
に適当な半導体形成の為のガスを導入すれば分解が促進
され、また分解，吸着する異物質の位置もカ−ボンナノ
チュ−ブの形状に従って配列すると考えられる。また推
積する半導体の最大径および径の均一性、精度はチュ−
ブの内側の完全性によって決定されるため，チュ−ブの
内側形状に従ったナノメ−トルサイズの半導体が形成で
きることになる。
【００２３】カーボンナノチューブ内にシリコン結晶を
作製した例について説明する。実験に用いたカーボンナ
ノチューブは５００Ｔｏｒｒのヘリウム雰囲気で陰電極
として直径１０ｍｍの炭素棒を使用し、また陽電極とし
て６ｍｍの炭素棒を使用して直流２０Ｖで放電させるこ
とにより作った。陰電極に堆積した炭素の堆積物の中心
部分から収率約３０％でカーボンナノチューブを取りだ
した。この様にして作った内径約２ナノメートルのカー
ボンナノチューブを熱処理炉中に置き、まず真空排気装
置によって１０ −７ Ｔｏｒｒまで排気する。その後水素
ガスを１Ｔｏｒｒになるまで導入し炉内を１０００℃に
設定して２分間放置する。再び炉内を１０ −７ Ｔｏｒｒ
まで排気したのち炉の温度を７５０℃とし、ジシランを
５０Ｔｏｒｒ導入して３０分間処理した。ここでジシラ
ンは水素処理によって開管したカーボンナノチューブ内
に入ったのち、熱分解してシリコン固体結晶を生ずる。
ここでは開管させるために水素を用いたが、水素よりも
活性度の高い原子状水素を用いれば１０００℃よりもず
っと低温で同じ効果があると考えられる。ジシラン分解
に伴って生成する水素はカーボンナノチューブ端あるい
は壁面から放出されている。従って処理後に得られた内
側の物質はシリコンそのものであり、チューブの内径に
従って作成されたシリコン半導体による一次元細線がで
きる。作成後に透過電子顕微鏡で観測したところ、カー
ボンナノチューブの一番内側のチューブだけに異物質で
あるシリコンが導入された異物質内包カーボンナノチュ
ーブができていることが確認された。なお透過電子顕微
鏡観察によれば内包しているシリコンの格子定数は３次
元バルクのそれに比べて若干大きかった。これはカーボ
ンナノチューブ内側のダングリングボンドの間隔がシリ
コン結晶の格子定数を変化させたためだと考えられる。
【００２４】シリコン内包カーボンナノチューブを集め
てアルゴンイオンレーザ（波長５１４５オングストロー
ム）の光によって励起したところ、強い赤外の発光が得
られた。３次元バルクシリコンではその間接遷移型のバ
ンド構造から発光は禁止されているが、細線にすること
によってその禁止則が破られ強い発光が得られたと考え
られる。またカーボンナノチューブを基板としているた
めに３次元バルクとは異なる結晶構造や格子定数をもつ
ために更にこの禁止則がゆるやかになったと考えられ
る。
【００２５】（実施例９）実施例８と同様の実験をトリ
エチルガリウムとアルシンついて行った。グリッド基板
に載せたカ−ボンナノチュ−ブを反応容器に入れ、一度
１０-6Ｔｏｒｒに排気してからグリッド基板上のカ−ボ
ンナノチュ−ブの温度を６２０℃に上げ，トリエチルガ
リウムとアルシンを別々の導入口から量論比で１：３に
なるように調整しながら導入し，５０Ｔｏｒｒに保っ
た。この状態で２０分反応させた後、透過電子顕微鏡で
観測したところ、カ−ボンナノチュ−ブの一番内側のチ
ュ−ブだけに異物質である砒化ガリウムの含まれる異物
質内包カ−ボンナノチュ−ブができていることが確認さ
れた。なおこの場合電子線回折で調べた砒化ガリウムの
格子定数はバルクで知られている５．６５オングストロ
−ムより大きく，導入したガス反応時に発生するメチル
基あるいはメタンが含まれているものと予想される。
【００２６】（実施例１０）実施例９と同様の実験を，
反応中に２１０ナノメ−トルの光を照射しながらおこな
った。その結果、実施例９で６２０℃必要だったのと同
じ結果が３５０℃で得られた。
【００２７】（実施例１１）カ−ボンナノチュ−ブは従
来知られているグラファイトシ−トをまるめた形状をし
ており、カ−ボンナノチュ−ブ軸方向の電気伝導度は、
グラファイトの類推から極めて高いと考えられる。また
カ−ボンナノチュ−ブの結晶の完全性もそのキャリアの
移動度を大きく増加させると考えられる。
【００２８】本発明で得られる異物質内包カ−ボンナノ
チュ−ブの中心に配置された金属は，最も内側の炭素円
筒との間で電荷の移動を行うため，カ−ボンナノチュ−
ブに本来はもたない高いキャリア濃度を持たせる事がで
きる。異物質内包カ−ボンナノチュ−ブにかようにして
誘起されたキャリア（電子叉は正孔）は，カ−ボンナノ
チュ−ブ結晶の完全性から高い移動度をもち，従ってキ
ャリア濃度と移動度の積に関係する電気伝導度は極めて
高くなると予測される。現在のＬＳＩ配線にはアルミニ
ウム或いはその合金が用いられているが，銅を用いれば
室温で約１／２の抵抗となる。本発明による異物質内包
カ−ボンナノチュ−ブではその電気抵抗は銅の１／１０
以下になると予想される。
【００２９】またカ−ボンナノチュ−ブの軸方向の結合
はダイヤモンドと同様の結合になっておりその結合力は
極めて高い。従って歪み、温度（通常の電気部品使用範
囲での）による炭素原子の拡散、移動、破壊はほとんど
ありえないと予想される。また中心金属部とキャリア誘
起されたカ−ボンナノチュ−ブとの電気抵抗を比べると
カ−ボンナノチュ−ブの方がはるかに低いため大部分の
電流はカ−ボンナノチュ−ブ上を流れる。従って金属の
抵抗による発熱やエレクトロマイグレ−ション，ストレ
スマイグレ−ションも防げると予測される。
【００３０】図２は金属内包カ−ボンナノチュ−ブによ
って電極間を配線した例を示したものである。外部測定
器との接続を行うための基板２１上の鉛を用いた大きな
金属電極２２，２３の上にア−ク放電装置にて作製した
カ−ボンナノチュ−ブ２４（内径約１０ナノメ−トル，
外径約１５ナノメ−トル）を配置する。実際にはカ−ボ
ンナノチュ−ブを分散した有機溶媒を鉛電極２２，２３
をもつ基板２１上に塗布乾燥させたのち、真空走査トン
ネル顕微鏡中に導入し，真空走査トンネル顕微鏡の針の
移動および電界の印加によってカ−ボンナノチュ−ブを
移動させ図２のように所望の位置に置く。この後基板を
真空熱処理装置に移動し、はじめに酸素を１０Ｔｏｒｒ
導入して３００℃２分間処理し、その後再び真空にして
３５０℃，２０分間の熱処理を行う。この処理によって
鉛電極２２、２３は融液状となりナノチュ−ブ内側に侵
入する。室温にもどせば内側金属と電極とが接着され配
線が出来上がる。なおここではカ−ボンナノチュ−ブ開
管の為に酸素ガスを用いたが，酸素よりも活性度の高い
オゾンを用いれば開管に必要な処理温度は更に低くでき
ると考えられる。
【００３１】この様にして得られた回路の電極間の抵抗
は，同様の基板上にアルミニウムを１０００オングスト
ロ−ム幅で蒸着したものと同様であり、鉛内包カ−ボン
ナノチュ−ブのサイズはアルミニウムの場合より１桁小
さい事を考えると本発明の鉛内包カ−ボンナノチュ−ブ
の抵抗がはるかに低い事が解る。また鉛内包カ−ボンナ
ノチュ−ブの場合には大電流密度印加による劣化も見ら
れなかった。更にこの配線を液体ヘリウム温度（４．２
Ｋ）まで下げたところ，抵抗は急激に低下し，配線部分
が超伝導状態になった。内包金属である鉛が超伝導状態
になったと考えられる。
【００３２】（実施例１２）カ−ボンナノチュ−ブはそ
の内径が極めて小さく通常５〜１０ナノメ−トルであ
り、このサイズは通常の磁性体の磁区の大きさによりも
ずっと小さく，従って磁性体内包カ−ボンナノチュ−ブ
は，いわゆる単磁区微粒子と考えられ，磁化に対して磁
区の移動を伴わず，大きな保持力が得られる。また磁性
体内包カ−ボンナノチュ−ブの軸を垂直方向に並べれ
ば，その異方性から極めて高密度の垂直磁気記録媒体が
できると考えられる。
【００３３】なおカ−ボンナノチュ−ブの内径が１−２
ナノメ−トルになると磁性元素のスピンが熱的擾乱を受
けていわゆる超常磁性となって保磁力が失われるので，
磁性を使う記録材料として用いる場合は１０ナノメ−ト
ル程度の内径のカ−ボンナノチュ−ブを原料として使う
のが望ましい。
【００３４】図３はガラス基板３１上に磁性体内包カー
ボンナノチューブとしてガドリニウムとコバルトを含む
異物質内包カーボンナノチューブを並べた磁性薄膜であ
る。カーボンナノチューブにガドリニウムを蒸着したの
ち１３５０℃で熱処理し、その後更にコバルトを蒸着し
て１６００℃で熱処理を行う。この後遠心分離によって
一定の重さのナノチューブを分離し有機溶媒に分散させ
る。この後ガラス基板上に磁場をかけながら磁性体内包
カーボンナノチューブ３２を含む溶媒を塗布・乾燥させ
て磁性薄膜を得た。この薄膜について磁化の大きさを測
定したところ通常のＧｄＣｏ ２ の２倍の磁化が得られ
た。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、異物質をカ−ボンナノチュ−
ブの中心にある中空の穴に詰め込んだ、異物質内包カ−
ボンナノチュ−ブという新物質ならびにその製法を提供
するものであり、この様な物質は、ナノメートル領域で
生じる量子サイズ現象を使うデバイスの基本材料、ある
いはカ−ボンナノチュ−ブの構造の完全性を反映した非
常に高い移動度をもつ電子素子，高密度の記録材料の基
本素子として、新しいエレクトロニクス素材としての活
用が期待され、また化学工業的側面においても新素材と
しての応用が期待でき、その工業的有用性は極めて高
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異物質内包カ−ボンナノチュ−ブを示
した図である。
【図２】本発明による金属内包カ−ボンナノチュ−ブを
鉛電極間の配線材料として使用した図
【図３】本発明による磁性体内包カ−ボンナノチュ−ブ
を基板上に並べて磁気記録材料として使用した図
【図４】本発明の異物質内包カーボンナノチューブを示
した電子顕微鏡写真の図である。
【符号の説明】 １ カ−ボンナノチュ−ブ ２ 鉛 ２１ 基板 ２２ 鉛電極 ２３ 鉛電極 ２４ 鉛内包カ−ボンナノチュ−ブ ３１ 基板 ３２ 磁性体内包カ−ボンナノチュ−ブ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/00 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/00 ＺＡＡＣ

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入れ子構造のカ−ボンナノチュ−ブの中
    心にある中空の穴に，炭素以外の物質が内包されたこと
    を特徴とする異物質内包カ−ボンナノチュ−ブ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の異物質内包カ−ボンナノ
    チュ−ブにおいて，内包される物質が金属あるいは超伝
    導体であることを特徴とする異物質内包カ−ボンナノチ
    ュ−ブ。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の異物質内包カ−ボンナノ
    チュ−ブにおいて，内包される物質が半導体であること
    を特徴とする異物質内包カ−ボンナノチュ−ブ。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の異物質内包カ−ボンナノ
    チュ−ブにおいて，内包される物質が磁性体であること
    を特徴とする異物質内包カ−ボンナノチュ−ブ。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の異物質内包カ−ボンナノ
    チュ−ブにおいて，内包される物質が有機分子である事
    を特徴とする異物質内包カ−ボンナノチュ−ブ。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の異物質内包カ−ボンナノ
    チュ−ブにおいて，内包される物質が気体であり，この
    気体分子がナノチュ−ブの内壁に吸着している事を特徴
    とする異物質内包カ−ボンナノチュ−ブ。
  7. 【請求項７】 請求項２記載の異物質内包カ−ボンナノ
    チュ−ブにおいて，内包される物質がアルカリ金属であ
    ることを特徴とする異物質内包カ−ボンナノチュ−ブ。
  8. 【請求項８】入れ子構造のカーボンナノチューブの中心
    にある中空の穴に炭素以外の物質を内包するカーボンナ
    ノチューブの製造方法であって、炭素以外の物質をカー
    ボンナノチューブの先端に蒸着し、さらに熱拡散により
    カーボンナノチューブの先端からチューブの中心にある
    中空の穴に導入することを特徴とする異物質内包カーボ
    ンナノチューブの製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の異物質内包カーボンナノ
    チューブの製造方法であって，カ−ボンナノチュ−ブ
    を，酸素，オゾン，水素，原子状水素などに接触させる
    と同時にあるいはその後，炭素以外の物質をカ−ボンナ
    ノチュ−ブの中心にある中空の穴に導入する事を特徴と
    する異物質内包カ−ボンナノチュ−ブの製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載の異物質内包カーボンナ
    ノチューブの製造方法であって，カ−ボンナノチュ−ブ
    に直流高電圧を印加してコロナ放電を起こすと同時にあ
    るいはその後，炭素以外の物質をカ−ボンナノチュ−ブ
    の中心にある中空の穴に導入する事を特徴とする異物質
    内包カ−ボンナノチュ−ブの製造方法。
  11. 【請求項１１】入れ子構造のカーボンナノチューブの中
    心にある中空の穴に炭素以外の物質を内包するカーボン
    ナノチューブの製造方法であって、炭素以外の物質をガ
    ス状の化合物で高温でカーボンナノチューブに作用させ
    て物質を導入することを特徴とする異物質内包カーボン
    ナノチューブの製造方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の異物質内包カ−ボン
    ナノチュ−ブの製造方法であって，用いるガス状の化合
    物がジシランガスであることを特徴とする異物質内包カ
    −ボンナノチュ−ブの製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１１記載の異物質内包カ−ボン
    ナノチュ−ブの製造方法であって，用いるガス状の化合
    物がアルシンとトリエチルガリウムの混合物であること
    を特徴とする異物質内包カ−ボンナノチュ−ブの製造方
    法。
  14. 【請求項１４】入れ子構造のカーボンナノチューブの中
    心にある中空の穴に炭素以外の物質を内包するカーボン
    ナノチューブの製造方法であって、ガス状の化合物をカ
    ーボンナノチューブに作用させるときに、同時に光を照
    射することを特徴とする請求項１１または請求項１２ま
    たは請求項１３に記載の異物質内包カーボンナノチュー
    ブの製造方法。
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