[go: up one dir, main page]

JP3879991B2 - ポリマー被覆カーボンナノチューブ - Google Patents

ポリマー被覆カーボンナノチューブ Download PDF

Info

Publication number
JP3879991B2
JP3879991B2 JP2002160931A JP2002160931A JP3879991B2 JP 3879991 B2 JP3879991 B2 JP 3879991B2 JP 2002160931 A JP2002160931 A JP 2002160931A JP 2002160931 A JP2002160931 A JP 2002160931A JP 3879991 B2 JP3879991 B2 JP 3879991B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
carbon nanotubes
group
carbon nanotube
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002160931A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2004002119A (ja
Inventor
和紀 乙部
秀信 中尾
英樹 林
史行 二瓶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
National Agriculture and Food Research Organization
Original Assignee
NEC Corp
National Agriculture and Food Research Organization
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, National Agriculture and Food Research Organization filed Critical NEC Corp
Priority to JP2002160931A priority Critical patent/JP3879991B2/ja
Priority to PCT/JP2003/005922 priority patent/WO2003101891A1/ja
Priority to US10/515,297 priority patent/US7357984B2/en
Priority to CN038126737A priority patent/CN1659101A/zh
Publication of JP2004002119A publication Critical patent/JP2004002119A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3879991B2 publication Critical patent/JP3879991B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
    • C09C1/565—Treatment of carbon black ; Purification comprising an oxidative treatment with oxygen, ozone or oxygenated compounds, e.g. when such treatment occurs in a region of the furnace next to the carbon black generating reaction zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/22—Electronic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/13—Nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/734—Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc.
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/734—Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc.
    • Y10S977/742—Carbon nanotubes, CNTs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/734—Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc.
    • Y10S977/742—Carbon nanotubes, CNTs
    • Y10S977/745—Carbon nanotubes, CNTs having a modified surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/734—Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc.
    • Y10S977/742—Carbon nanotubes, CNTs
    • Y10S977/745—Carbon nanotubes, CNTs having a modified surface
    • Y10S977/748—Modified with atoms or molecules bonded to the surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/734—Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc.
    • Y10S977/753—Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc. with polymeric or organic binder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2918—Rod, strand, filament or fiber including free carbon or carbide or therewith [not as steel]
    • Y10T428/292—In coating or impregnation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2973—Particular cross section
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2973—Particular cross section
    • Y10T428/2975—Tubular or cellular
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/298—Physical dimension

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面がポリマーで被覆されているカーボンナノチューブに関する。このようなカーボンナノチューブは、光学的可視化、生物活性物質による修飾、物理的特性の改質が可能となるため、極微細なバイオセンサ、細胞の微細加工装置、遺伝子導入、三次元微細電子回路などへの応用が見込まれる。
【０００２】
【従来の技術】
カーボンナノチューブは直径1nm〜数十nm、長さは0.1〜数μm程度のチューブ状分子であり、中空構造をなしている壁の層数により単層タイプと多層タイプが存在する。この分子は、極細で長い、機械的強度が高い、電気的特性が優れている、構造安定性が高い、などの点から有望な機械・電子材料として期待されている。現時点での用途は工学的な材料としての用途が主であり、高効率電子放射源、原子間力顕微鏡用探針として実用化が進んでいる。また研究段階ではあるがマイクロアクチュエータ、ガスセンサ等への応用研究が進められている。一方、生化学分野への応用としては遺伝子導入用探針やマイクロマニピュレータとしての応用研究が行われている。ただしいずれの用途にしても、カーボンナノチューブの直径が光学的分解能の限界以下であることによる光学的視認性の困難さが障害となり、カーボンナノチューブを機械的に操作するためには電子顕微鏡が一般的に用いられている。さらに現時点で知られているカーボンナノチューブの修飾方法としては、構造の結合が切れた部位に生じるカルボキシル基を用いる方法、高温フッ素による方法、ポリメチルメタクリレート中での超音波処理による欠陥生成法、芳香族分子による修飾法などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
カーボンナノチューブは、極細、構造安定性に優れている、機械的強度が高い、電気的特性がよい、などの特性を有する。しかしこれは反対に、光学的分解能以下の直径であるために光学的に視認しにくい、機械的強度が高いために加工しにくい、構造安定性が高いために生物活性物質との反応基を導入しにくい、信号線として使うには絶縁の必要がある、などの課題発生につながっている。特に生物への応用に際しては、光学顕微鏡観察下での操作が不可欠となることから、カーボンナノチューブの光学的視認性の悪さは大きな欠点といえる。
【０００４】
本発明は、前述したような当該技術の有していた課題を解決して、かつ従来の欠点を克服した新規なカーボンナノチューブを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、カーボンナノチューブとの親和性が予想されるポリマーを溶媒中に溶解し、その溶液にカーボンナノチューブを添加することにより、ポリマーがカーボンナノチューブに吸着されて溶液の光学的な吸収が減少することを見いだし、この吸着がポリマーによるカーボンナノチューブ表面の被覆に起因すると推理した。さらに研究を重ねて、カーボンナノチューブ表面がポリマーにより被覆されている状況を光学顕微鏡ならびに電子顕微鏡を用いて明らかにすることにより、ポリマーによりカーボンナノチューブを完全に被覆することが可能であることを確認した。さらに、ポリマーは絶縁性、蛍光特性、様々な反応基の導入性、架橋・重合反応性に優れていることから、この特性を介することによるカーボンナノチューブの物理化学的特性改質や光学的可視性付与の可能性を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明の第一は、表面がポリマーで被覆されているカーボンナノチューブである。
【０００７】
本発明の第二は、カーボンナノチューブ表面と親和性があるポリマーを溶解した溶媒中に、カーボンナノチューブを懸濁して該表面を該ポリマーで被覆する、ポリマー被覆カーボンナノチューブの作製方法である。
【０００８】
本発明の第三は、カーボンナノチューブの表面を可視光波長域の蛍光を発するポリマーで被覆する、カーボンナノチューブの光学的可視化方法である。
【０００９】
本発明の第四は、ポリマーで被覆されているカーボンナノチューブを用いた、三次元電子配線材料の作製方法である。
【００１０】
本発明の第五は、カーボンナノチューブの表面をポリマーで被覆する、溶媒分散性の高いカーボンナノチューブの作製方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明のカーボンナノチューブは、表面がポリマーで被覆されているものである。カーボンナノチューブは溶媒中で凝集しやすいが、ポリマーで被覆することにより、分散性が改善される。また、被覆するポリマーとして、後述するポリマーを用いることにより、カーボンナノチューブに特定の性質を付与することができる。
【００１３】
被覆対象とするカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブでも多層カーボンナノチューブでもよい。
【００１４】
使用するポリマーは、カーボンナノチューブと親和性のあるポリマーであればどのようなものでもよいが、Si原子又はπ共役結合を分子骨格中に有するポリマーを使用することが好ましい。また、このようなポリマーの中でも、下記の一般式（I）で表されるポリジベンゾジシラアゼピンを用いることが好ましい。
【００１５】
【化２】
Figure 0003879991
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に、置換されていてもよいアルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアリーロキシ基を示し、Ｒ５は水素原子、置換されていてもよいアルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアリーロキシ基を示す。ｎは重合度である。）
【００１６】
上記一般式(I)におけるＲ１〜Ｒ５におけるアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−またはｉｓｏ−プロピル、ｎ−、ｉｓｏ−またはｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−、ｉｓｏ−またはｎｅｏ−ペンチル、ｎ−へキシル、シクロヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル等の直鎖、分岐、環状の炭素数１〜２０、好ましくはｌ〜１０のアルキル基が挙げられる。また、アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、ｎ−またはｉｓｏ−プロポキシ、ｎ−、ｉｓｏ−またはｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−、ｉｓｏ−またはｎｅｏ−ペントキシ、ｎ−ヘキソキシ、シクロヘキソキシ、ｎ−ヘプトキシ、ｎ−オクトキシ等の直鎖、分岐、環状の炭素数１〜２０、好ましくは１〜１０のアルコキシ基が挙げられる。また、アリール基としては、フェニル基、ｏ−、ｍ−、ｐ−トリル基、１−および２−ナフチル基、アントリル基等の炭素数６〜２０、好ましくは６〜１４のアリール基が挙げられる。アリーロキシ基としては、フエノキシ基、ｏ−、ｍ−、ｐ−トリロキシ基、１−および２−ナフトキシ基、アントロキシ基等の炭素数６〜２０、好ましくは６〜１４のアリーロキシ基が挙げられる。
【００１７】
また、ポリマーとしては、以下の（１）〜（４）のポリマーを使用することもできる。
（１）可視光波長域の蛍光を発するポリマー
このようなポリマーとしては、上述したポリジベンゾジシラアゼピンのほか、ポリチオフェン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、ポリ(フェニレンビニレン)などを例示できる。カーボンナノチューブについては、光学的視認性の困難さが問題になっていたが、可視光波長域の蛍光を発するポリマーで被覆することにより、このような問題が解決される。
（２）生物活性分子に親和性の露出反応基を表面に有するポリマー
このようなポリマーとしては、上述したポリジベンゾジシラアゼピンのほか、ポリアニリン、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ(ビニルアルコール)などを例示できる。生物活性分子に親和性の露出反応基としては、ビニル基、アミン基、カルボキシル基、アルデヒド基、又はヒドロキシル基などを例示できるが、これらに限定されるわけではない。カーボンナノチューブについては、構造安定性が高いため、生物活性分子の導入の困難さが問題となっていたが、生物活性分子に親和性の露出反応基を表面に有するポリマーでカーボンナノチューブを被覆することにより、このような問題が解決される。
（３）絶縁性のポリマー
このようなポリマーとしては、上述したポリジベンゾジシラアゼピンのほか、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートなどを例示できる。カーボンナノチューブを信号線として利用するには絶縁性を付与する必要があったが、絶縁性のポリマーでカーボンナノチューブを被覆することにより、この問題は解決される。
（４）架橋または重合により強固に結合する性質を有するポリマー
このようなポリマーとしては、上述したポリジベンゾジシラアゼピンのほか、ポリアリーレンエチニレン、ポリジアセチレン、ポリ(ビニルピリジン)などを例示できる。被覆するポリマーとして、架橋または重合により強固に結合する性質を有するポリマーを用いることにより、被覆物（ポリマー）の強度を上げることが可能になり、被覆物が剥がれにくいカーボンナノチューブを作製できる。
【００１８】
本発明のカーボンナノチューブは、例えば、カーボンナノチューブ表面と親和性があるポリマーを溶解した溶媒中に、カーボンナノチューブを懸濁して該表面を該ポリマーで被覆することにより、作製できる。
【００１９】
ここで使用する溶媒は、ポリマーを溶解させることができるものであればどのようなものでもよく、例えば、ポリマーとしてポリジベンゾジシラアゼピンを用いる場合には、1,2-ジクロロエタン、テトラヒドロフランなどを使用することができる。
【００２０】
溶媒中に懸濁したカーボンナノチューブは、強制的に分散させてポリマーとの反応を促進させることが好ましい。カーボンナノチューブは分散後の凝集が生じやすいことが実験的に確かめられている。また、ポリマーが存在することによりカーボンナノチューブの分散性が向上することが確認されている。
【００２１】
ポリマー被覆に必要なポリマー溶解量は特に限定されないが、たとえばポリジベンゾジシラアゼピンを1,2-ジクロロエタンに溶解する場合0.1〜20mg/lが適当であり、ポリマー溶液20mlに対してカーボンナノチューブ1mg以下が適当である。
【００２２】
ポリマーで被覆されたカーボンナノチューブは、ポリマーとカーボンナノチューブの混合液をシリコン基板やスライドガラス上に滴下後、乾燥することにより取り出すことができる。このとき、ポリマーのカーボンナノチューブに対する親和性が高い場合には特に問題は生じないが、親和性が低い場合には、ポリマーが溶解する溶媒のみが存在する状態ではカーボンナノチューブに吸着したポリマー層が薄いことが観察されており、かつまた顕微鏡で観察をする場合には溶存ポリマーが背景に多数存在するとポリマー被覆されたカーボンナノチューブのコントラストが低下するため観察できなくなることが確認されている。これを解決するためにポリマーの溶解性が低い溶媒、たとえばエタノールやジメチルスルホキシドを加えることにより、ポリマーのカーボンナノチューブ表面への吸着量を増やすことができる。あるいは温度を低下させることによりポリマーの凝集性を高めて、カーボンナノチューブ表面へのポリマーの凝集を促すことによっても同様の効果を得ることができる。
【００２３】
【実施例】
ポリ（５，１０，１０，１１，１１-ペンタメチルジベンゾジシラアゼピン-２，８-ジイル）（一般式(I)，Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５＝メチル）を1,2-ジクロロエタンに溶解して0.2mg/lのポリマー溶液を調製し、次にこの溶液5mlに対してアーク法により作製した多層カーボンナノチューブ0.01mgを投入して１分間超音波攪拌し、静置した。静置直後と１時間経過後の吸光度を測定し、吸収スペクトルを比較した（図１）。図１に示すように、ポリジベンゾジシラアゼピンに特徴的な吸収が存在する350nm以下の波長域において、１時間後には特徴的な吸収がなくなっていることから、該ポリマーがカーボンナノチューブに特異的に吸着していることが推理された。なお、ここで用いた多層カーボンナノチューブは束状になった直径100nm程度のものが多く、この太さであればかろうじて明視野顕微鏡観察が可能であることから、ポリマー被覆状態の確認のために使用した。以上の結果に基づいて、該ポリマーの蛍光波長である370〜450nmの暗視野顕微鏡観察、明視野顕微鏡観察ならびに走査型電子顕微鏡観察を同一試料の同一箇所について実施し、カーボンナノチューブへの該ポリマーの吸着状態を調べた。エッチング加工により番号が刻まれた升目状の区画を有するシリコン基板上にポリマー被覆カーボンナノチューブの懸濁液を滴下し、番号を手がかりとして同じ箇所を上記の観察方法で調査した。この調査の結果、同様のひも状または集合状態のカーボンナノチューブがそれぞれの観察方法で同じ箇所に認められたことから、カーボンナノチューブ全体に該ポリマーが吸着していることが確認された（図２）。さらに走査型電子顕微鏡で高分解能観察を行った結果、該ポリマー被覆前後では明らかにカーボンナノチューブ表面の形状が異なることが明らかとなり、該ポリマーが大量に吸着していることが確認された（図３）。
続いて単層カーボンナノチューブに対して同様の手法を用いて該ポリマーによる被覆を行い、電気的特性の計測を実施した。カーボンナノチューブは良導体または半導体の性質を示すことが知られており、交流電場中では電極上にカーボンナノチューブを配向させることができる。また正負両電極上を横切ることにより電流の導通が生じることから、印加電圧からの電圧降下量を調べることにより該ポリマー被覆したカーボンナノチューブの電気的特性を確認することができる。電極幅10μm、電極間隙5μmの櫛形電極に対して9.0Vp-p、1MHzの交流電圧を1kΩの固定抵抗を介して印加し、電極上にポリマー被覆カーボンナノチューブ懸濁液100μlを滴下してカーボンナノチューブを配向させた（図４）。電圧降下量を測定した結果、多数のカーボンナノチューブが両電極を交差しているにもかかわらず降下が認められなかったことから、該ポリマーの被覆によりカーボンナノチューブに絶縁性が付与されていることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、ポリマーを用いてカーボンナノチューブ表面を被覆することにより、ポリマーを介してカーボンナノチューブ表面に絶縁性、反応性、光学的可視性、溶媒分散性を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリマーを溶解した溶媒中にカーボンナノチューブを添加した後の吸光度変化を示す図。
【図２】異なる観察方法によるポリマー被覆カーボンナノチューブの定点観測結果を示す写真。Ａは明視野画像、Ｂは走査型電子顕微鏡画像、Ｃは暗視野画像である。
【図３】走査型電子顕微鏡によるポリマー被覆前後のカーボンナノチューブの状態を示す写真。
【図４】ポリマー被覆カーボンナノチューブを配向させた櫛形電極を示す写真。

Claims (3)

  1. 下記の一般式（ I ）で表されるポリジベンゾジシラアゼピンで表面が被覆されているカーボンナノチューブ。
    Figure 0003879991
     （式中、Ｒ １ 〜Ｒ ４ は、それぞれ独立に、置換されていてもよいアルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアリーロキシ基を示し、Ｒ ５ は水素原子、置換されていてもよいアルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアリーロキシ基を示す。ｎは重合度である。）
  2. 一般式（I）中のＲ１〜Ｒ５が、メチル基である、請求項１記載のカーボンナノチューブ。
  3. カーボンナノチューブ表面と親和性があるポリマーを溶解した溶媒中に、カーボンナノチューブを懸濁し、その後、ポリマー溶解度の低い溶媒の添加又は溶媒温度の低下により、該表面への該ポリマー吸着量を増加させる、ポリマー被覆カーボンナノチューブの作製方法。
JP2002160931A 2002-06-03 2002-06-03 ポリマー被覆カーボンナノチューブ Expired - Fee Related JP3879991B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002160931A JP3879991B2 (ja) 2002-06-03 2002-06-03 ポリマー被覆カーボンナノチューブ
PCT/JP2003/005922 WO2003101891A1 (en) 2002-06-03 2003-05-13 Polymer coated carbon nanotube
US10/515,297 US7357984B2 (en) 2002-06-03 2003-05-13 Polymer-coated carbon nanotube
CN038126737A CN1659101A (zh) 2002-06-03 2003-05-13 聚合物包覆的碳纳米管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002160931A JP3879991B2 (ja) 2002-06-03 2002-06-03 ポリマー被覆カーボンナノチューブ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004002119A JP2004002119A (ja) 2004-01-08
JP3879991B2 true JP3879991B2 (ja) 2007-02-14

Family

ID=29706564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002160931A Expired - Fee Related JP3879991B2 (ja) 2002-06-03 2002-06-03 ポリマー被覆カーボンナノチューブ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7357984B2 (ja)
JP (1) JP3879991B2 (ja)
CN (1) CN1659101A (ja)
WO (1) WO2003101891A1 (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6723299B1 (en) 2001-05-17 2004-04-20 Zyvex Corporation System and method for manipulating nanotubes
US20040034177A1 (en) 2002-05-02 2004-02-19 Jian Chen Polymer and method for using the polymer for solubilizing nanotubes
US6905667B1 (en) 2002-05-02 2005-06-14 Zyvex Corporation Polymer and method for using the polymer for noncovalently functionalizing nanotubes
GB2421506B (en) 2003-05-22 2008-07-09 Zyvex Corp Nanocomposites and methods thereto
CN100445196C (zh) * 2004-03-24 2008-12-24 南京理工大学 碳纳米管储氢及其包覆方法
US7296576B2 (en) 2004-08-18 2007-11-20 Zyvex Performance Materials, Llc Polymers for enhanced solubility of nanomaterials, compositions and methods therefor
KR101458846B1 (ko) * 2004-11-09 2014-11-07 더 보드 오브 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 나노섬유 리본과 시트 및 트위스팅 및 논-트위스팅 나노섬유 방적사의 제조 및 애플리케이션
US20070116627A1 (en) * 2005-01-25 2007-05-24 California Institute Of Technology Carbon nanotube compositions and devices and methods of making thereof
JP2006208158A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 放射線画像変換パネル、放射線画像検出器及び放射線画像撮影システム
JP2006241248A (ja) * 2005-03-01 2006-09-14 Bussan Nanotech Research Institute Inc 高分子複合体
CN100358132C (zh) * 2005-04-14 2007-12-26 清华大学 热界面材料制备方法
EP1945736A4 (en) * 2005-10-27 2010-08-25 Univ Clemson FLUORESCENT CARBONNANE PARTICLES
CN101042977B (zh) * 2006-03-22 2011-12-21 清华大学 碳纳米管场发射电子源及其制造方法以及一场发射阵列
CN100573783C (zh) 2006-04-05 2009-12-23 清华大学 碳纳米管场发射电子源的制造方法
JP4536031B2 (ja) * 2006-04-27 2010-09-01 株式会社竹中製作所 被覆組成物および被覆物
US20070275498A1 (en) * 2006-05-26 2007-11-29 Paul Beecher Enhancing performance in ink-jet printed organic semiconductors
US8323789B2 (en) 2006-08-31 2012-12-04 Cambridge Enterprise Limited Nanomaterial polymer compositions and uses thereof
CN1994864B (zh) * 2006-12-14 2010-12-15 上海交通大学 碳纳米管制备二维可控纳米元件的方法
ES2569657T3 (es) 2007-12-14 2016-05-12 Rhodia Poliamida E Especialidades Ltda Composición polimérica, procedimiento para la fabricación de la composición polimérica, artículos a base de esta composición polimérica y utilización de estos artículos
KR101075430B1 (ko) 2008-04-14 2011-10-24 한국과학기술원 단일 탄소나노입자를 포함하는 형광-탄소나노입자 및 그제조방법
ITTO20080826A1 (it) * 2008-11-10 2010-05-11 Alenia Aeronautica Spa Procedimento di monitoraggio della reazione di curing di una matrice polimerica di un materiale composito
KR101054354B1 (ko) * 2008-12-22 2011-08-05 한국과학기술원 용액 증발법을 이용한 나노물질의 배열방법
US20110102795A1 (en) * 2009-08-25 2011-05-05 Huisheng Peng Carbon nanotube/polydiacetylene composites
WO2012033167A1 (ja) * 2010-09-08 2012-03-15 国立大学法人九州大学 配向されたナノチューブまたはナノ粒子を含有するフィルムの製造方法および該フィルム
WO2012075294A2 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 The University Of Houston System Polymer nanocomposite precursors with carbon nanotubes and/or graphene and related thin films and patterning
WO2012106406A1 (en) 2011-02-01 2012-08-09 General Nano Llc Methods of coating carbon nanotube elongates
US9637612B2 (en) * 2013-09-20 2017-05-02 Ferdowsi University of Mashhad Method for aligning high aspect ratio materials and compositions therefrom
CN104359940B (zh) * 2014-11-24 2017-02-01 中国科学院物理研究所 一维材料的轴向热导率的测定方法
CN104359941B (zh) * 2014-11-24 2017-03-29 中国科学院物理研究所 一维材料的局部定位方法
WO2018216192A1 (ja) * 2017-05-26 2018-11-29 株式会社島津製作所 匂いセンサ

Also Published As

Publication number Publication date
US7357984B2 (en) 2008-04-15
US20060057053A1 (en) 2006-03-16
CN1659101A (zh) 2005-08-24
JP2004002119A (ja) 2004-01-08
WO2003101891A1 (en) 2003-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3879991B2 (ja) ポリマー被覆カーボンナノチューブ
US20100247381A1 (en) Processes and applications of carbon nanotube dispersions
Lou et al. Synthesis of pyrene-containing polymers and noncovalent sidewall functionalization of multiwalled carbon nanotubes
Oueiny et al. Carbon nanotube–polyaniline composites
Park et al. Highly tunable photoluminescent properties of amphiphilic conjugated block copolymers
Yuan et al. Luminogenic polyacetylenes and conjugated polyelectrolytes: synthesis, hybridization with carbon nanotubes, aggregation-induced emission, superamplification in emission quenching by explosives, and fluorescent assay for protein quantitation
Li et al. Synthesis of metallopolymers and direct visualization of the single polymer chain
Xu et al. “Rod–coil” copolymers get self-assembled in solution
Kamps et al. Self-assembly of amphiphilic conjugated diblock copolymers into one-dimensional nanoribbons
Li et al. Covalent functionalization of single-walled carbon nanotubes with thermoresponsive core cross-linked polymeric micelles
Mugemana et al. Functionalized nanoporous thin films from metallo-supramolecular diblock copolymers
JP2012082120A (ja) 新規ナノカーボン分散剤、ナノカーボン分散液、ならびにそれらを用いるナノカーボン薄膜の製造方法およびナノカーボン薄膜
Li et al. Research progress of single molecule force spectroscopy technology based on atomic force microscopy in polymer materials: Structure, design strategy and probe modification
Samorì et al. Functional polymers: scanning force microscopy insights
Zou et al. Grafting of single, stimuli-responsive poly (ferrocenylsilane) polymer chains to gold surfaces
KR20070076875A (ko) 탄소나노튜브용 분산제 및 그를 포함하는 탄소나노튜브조성물
Hu et al. Twisted ABC triblock copolymer cylinders with segregated A and C coronal chains
JP7599720B2 (ja) 分子エレクトロニックセンサーのための多環式芳香族架橋物
Wang et al. Organometallic–Polypeptide Block Copolymers: Synthesis and Self‐Assembly of Poly (ferrocenyldimethylsilane)‐b‐Poly (ε‐benzyloxycarbonyl‐l‐Lysine)
Park et al. Carbazole Peripheral Poly (benzyl ether) Dendrimers at the Air− Water Interface: Electrochemical Cross-Linking and Electronanopatterning
Xu et al. Phase behaviors of giant surfactants with different numbers of fluorinated polyhedral oligomeric silsesquioxane “heads” and one poly (ethylene oxide)“tail” at the air–water interface
WO2008036123A2 (en) Synthetic polymer surfactants for dispersing carbon nanotubes and methods of using the same
CN1257945C (zh) 一种聚合物薄层包覆碳纳米管及其制备方法
TW200846279A (en) A visualization method of carbon nanotubes
Larson et al. Hypothetical Efficiency of Electrical to Mechanical Energy Transfer during Individual Stochastic Molecular Switching Events

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050405

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060605

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060801

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060929

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061030

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061102

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091117

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101117

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111117

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111117

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121117

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131117

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees