JP2001089117A - カーボンナノチューブの製造方法及びレーザターゲット - Google Patents
カーボンナノチューブの製造方法及びレーザターゲットInfo
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- Y10S977/95—Electromagnetic energy
- Y10S977/951—Laser
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温プロセスで効率的にＳＷＣＮＴを生成す
る技術を提供する。 【解決手段】 レーザーアブレーション法を使用してカ
ーボンナノチューブを製造するに際し、レーザーが照射
されるターゲットの少なくとも一部に、炭素の五員環結
合を含ませることを特徴とするカーボンナノチューブの
製造方法。
る技術を提供する。 【解決手段】 レーザーアブレーション法を使用してカ
ーボンナノチューブを製造するに際し、レーザーが照射
されるターゲットの少なくとも一部に、炭素の五員環結
合を含ませることを特徴とするカーボンナノチューブの
製造方法。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、カーボンナノチュ
ーブの製造方法に関するものであり、特に詳しくは、低
温下に効率良くカーボンナノチューブを製造する事が出
来るカーボンナノチューブの製造方法に関するものであ
る。
ーブの製造方法に関するものであり、特に詳しくは、低
温下に効率良くカーボンナノチューブを製造する事が出
来るカーボンナノチューブの製造方法に関するものであ
る。
【従来の技術】従来から、カーボンナノチューブの存在
が知られており、その製造方法に関しては、幾つかの方
法が提案されている。例えば、アンドレアス・テス、ロ
ーランド・リー他による「金属カーボンカーボンナノチ
ューブの結晶化ロープ」〔Ａ．Ｔｈｅｓｓ，Ｒ．Ｌｅ
ｅ，Ｐ．Ｎｉｋｏｌａｅｖ，Ｈ．Ｄａｉ，Ｐ．Ｐｅｔｉ
ｔ，Ｊ．Ｒｏｂｅｒｔ，Ｃ．Ｘｕ，Ｙ．Ｈ．Ｌｅｅ，
Ｓ．Ｇ．Ｋｉｍ，Ａ．Ｇ．Ｒｉｎ ｚｌｅｒ，Ｄ．Ｔ．
Ｃｏｌｂｅｒｔ，Ｇ．Ｅ．Ｓｃｕｓｅｒｉａ，Ｄ．Ｔｏ
ｍａｎｅｋ，Ｊ．Ｅ．Ｆｉｓｃｈｅｒ，ａｎｄ Ｒ．
Ｅ．Ｓｍａｌｌ ｅｙ，サイエンス誌Ｓｃｉｅｎｃｅ
２７３，４８３（１９９６）］には、パルス幅がナノ秒
レベルのＮｂ−ＹＡＧ短パルスレーザーを用いたレーザ
ーアブレーション技術が単層カーボンナノチューブ（Ｓ
ＷＣＮＴ）の生成に用いられている事が開示されてい
る。又、バンドウ、アサカ他による「単層カーボンナノ
チューブの直径分布及びカーラルティに関する成長温度
の影響」〔Ｓ．Ｂａｎｄｏｗ，Ｓ．Ａｓａｋａ，Ｙ．Ｓ
ａｉｔｏ，Ａ．Ｍ．Ｒａｏ，Ｌ．Ｇｒｉｇｏｒｉａｎ，
Ｅ．Ｒｉｃｈｔｅｒ，ａｎｄ Ｐ．Ｃ．Ｅｋｌｕｎｄ，
Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．８０，３７７９（１９９
８）；Ｍ．Ｙｕｄａｓａｋａ，Ｔ．Ｉｃｈｉｈａｓｈ
ｉ，ａｎｄ Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ，Ｊ．Ｐｈｙｓ，Ｃｈｅ
ｍ．Ｂ１０２，１０２０１（１９９８）〕或いは、エム
・ユダサカ、ティー・イチハシ、エス・イイジマ等によ
る「高温度でＣｘ↓Ｎｉｙ↓Ｃｏｙ↓ターゲットをパル
スレーザーでアブレーションする事による単層カーボン
ナノチューブの形成に於けるレーザー光と熱の役割」
〔Ｍ．Ｙｕｄａｓａｋａ，Ｔ．Ｉｃｈｉｈａｓｈｉ，ａ
ｎｄ Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ，Ｊ．Ｐｈｙｓ，Ｃｈｅｍ．Ｂ
１０２，１０２０１（１９９８）〕等には、上記した様
な場合、レーザー照射ターゲットに「グラファイト／金
属」材料を用いると高温プロセスとなり、望ましい温度
は１１００℃以上で、８５０℃以下では急激に生成収量
が低下すること、更に６００℃以下ではＳＷＣＮＴ（Ｓ
ｉｎｇｌｅ Ｗａｌｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ−Ｔｕ
ｂｅ）のバンドル（束）は生成されない事が開示されて
いる。しかし、最近ＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａ
ｖｅ）ＣＯ２↓レーザーと長パルスＣＯ２↓レーザーを
より高出力（１ｋＷピークパワー：２０−ｍｓ ｐｕｌ
ｓｅ）で照射すれば、室温下でＳＷＣＮＴが生成できる
という報告がある。例えば、ダブル・ケー・マセル、イ
ー・ムノッツ他による「単純レーザーアブレーション法
による高密度単層カーボンナノチューブの生産」〔Ｗ．
Ｋ．Ｍａｓｅｒ，Ｅ．Ｍｕｎｏｚ，Ａ．Ｍ．Ｂｅｉｔ
ｏ，Ｍ．Ｔ．Ｍａｒｔｉｎｅｚ，Ｇ．Ｆ．ｄｅ ｌａ
Ｆｕｅｎ ｔｅ，Ｙ．Ｍａｎｉｅｔｔｅ，Ｅ．Ａｎｇｌ
ａｒｅｔ，ａｎｄ Ｊ．−Ｌ Ｓａｕｖａｊｏｒ，Ｃｈ
ｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２９２，５８７（１９９
８）〕或いは、エフ・コーカイ、ケー・タカハシ他によ
る「ＣＯ２↓レーザー蒸着によって合成される単層カー
ボンナノチューブの動的な成長」〔Ｆ．Ｋｏｋａｉ，
Ｋ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｍ．Ｙｕｄａｓａｋａ，Ｒ．
Ｙａｍａｄａ，Ｔ．Ｉｃｈｉｈａｓｈｉ，ａｎｄ Ｓ．
Ｉｉｊｉｍａ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０３，４
３４６（１９９９）〕等にその開示が見られる． 一方、エル、ピー・ビロ、アール・エーリッヒ他による
「遷移金属の存在下にフラーレン結合破壊によるカーボ
ンナノチューブを成長」〔Ｌ．Ｐ．Ｂｉｒｏ，Ｒ．Ｅｈ
ｌｉｃｈ，Ｒ．Ｔｅｌｌｇｍａｎｎ，Ａ．Ｇｒｏｍｏ
ｖ，Ｎ．Ｋｒａｗｅｚ，Ｍ．Ｔｓｃｈａｐｌｙｇｕｉｎ
ｅ，Ｍ．−Ｍ．Ｐｏｈｌ，Ｅ．Ｚｓｏｌｄｏｓ，Ｚ．Ｖ
ｅｒｔｅｓｙ，Ｚ．Ｅ．Ｈｏｒｖａｔｈ，Ｅ．Ｅ．Ｂ．
Ｃａｍｐｂｅｌｌ，Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３
０６，１５５（１９９９）〕には、ステンレスオーブン
に導いたＣ６０↓が４５０℃で高配向性熱分解グラファ
イト（ＨＯＰＧ）上に多層カーボンナノチューブらしき
構造体を生成する実験が発表されている。
が知られており、その製造方法に関しては、幾つかの方
法が提案されている。例えば、アンドレアス・テス、ロ
ーランド・リー他による「金属カーボンカーボンナノチ
ューブの結晶化ロープ」〔Ａ．Ｔｈｅｓｓ，Ｒ．Ｌｅ
ｅ，Ｐ．Ｎｉｋｏｌａｅｖ，Ｈ．Ｄａｉ，Ｐ．Ｐｅｔｉ
ｔ，Ｊ．Ｒｏｂｅｒｔ，Ｃ．Ｘｕ，Ｙ．Ｈ．Ｌｅｅ，
Ｓ．Ｇ．Ｋｉｍ，Ａ．Ｇ．Ｒｉｎ ｚｌｅｒ，Ｄ．Ｔ．
Ｃｏｌｂｅｒｔ，Ｇ．Ｅ．Ｓｃｕｓｅｒｉａ，Ｄ．Ｔｏ
ｍａｎｅｋ，Ｊ．Ｅ．Ｆｉｓｃｈｅｒ，ａｎｄ Ｒ．
Ｅ．Ｓｍａｌｌ ｅｙ，サイエンス誌Ｓｃｉｅｎｃｅ
２７３，４８３（１９９６）］には、パルス幅がナノ秒
レベルのＮｂ−ＹＡＧ短パルスレーザーを用いたレーザ
ーアブレーション技術が単層カーボンナノチューブ（Ｓ
ＷＣＮＴ）の生成に用いられている事が開示されてい
る。又、バンドウ、アサカ他による「単層カーボンナノ
チューブの直径分布及びカーラルティに関する成長温度
の影響」〔Ｓ．Ｂａｎｄｏｗ，Ｓ．Ａｓａｋａ，Ｙ．Ｓ
ａｉｔｏ，Ａ．Ｍ．Ｒａｏ，Ｌ．Ｇｒｉｇｏｒｉａｎ，
Ｅ．Ｒｉｃｈｔｅｒ，ａｎｄ Ｐ．Ｃ．Ｅｋｌｕｎｄ，
Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．８０，３７７９（１９９
８）；Ｍ．Ｙｕｄａｓａｋａ，Ｔ．Ｉｃｈｉｈａｓｈ
ｉ，ａｎｄ Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ，Ｊ．Ｐｈｙｓ，Ｃｈｅ
ｍ．Ｂ１０２，１０２０１（１９９８）〕或いは、エム
・ユダサカ、ティー・イチハシ、エス・イイジマ等によ
る「高温度でＣｘ↓Ｎｉｙ↓Ｃｏｙ↓ターゲットをパル
スレーザーでアブレーションする事による単層カーボン
ナノチューブの形成に於けるレーザー光と熱の役割」
〔Ｍ．Ｙｕｄａｓａｋａ，Ｔ．Ｉｃｈｉｈａｓｈｉ，ａ
ｎｄ Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ，Ｊ．Ｐｈｙｓ，Ｃｈｅｍ．Ｂ
１０２，１０２０１（１９９８）〕等には、上記した様
な場合、レーザー照射ターゲットに「グラファイト／金
属」材料を用いると高温プロセスとなり、望ましい温度
は１１００℃以上で、８５０℃以下では急激に生成収量
が低下すること、更に６００℃以下ではＳＷＣＮＴ（Ｓ
ｉｎｇｌｅ Ｗａｌｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ−Ｔｕ
ｂｅ）のバンドル（束）は生成されない事が開示されて
いる。しかし、最近ＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａ
ｖｅ）ＣＯ２↓レーザーと長パルスＣＯ２↓レーザーを
より高出力（１ｋＷピークパワー：２０−ｍｓ ｐｕｌ
ｓｅ）で照射すれば、室温下でＳＷＣＮＴが生成できる
という報告がある。例えば、ダブル・ケー・マセル、イ
ー・ムノッツ他による「単純レーザーアブレーション法
による高密度単層カーボンナノチューブの生産」〔Ｗ．
Ｋ．Ｍａｓｅｒ，Ｅ．Ｍｕｎｏｚ，Ａ．Ｍ．Ｂｅｉｔ
ｏ，Ｍ．Ｔ．Ｍａｒｔｉｎｅｚ，Ｇ．Ｆ．ｄｅ ｌａ
Ｆｕｅｎ ｔｅ，Ｙ．Ｍａｎｉｅｔｔｅ，Ｅ．Ａｎｇｌ
ａｒｅｔ，ａｎｄ Ｊ．−Ｌ Ｓａｕｖａｊｏｒ，Ｃｈ
ｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２９２，５８７（１９９
８）〕或いは、エフ・コーカイ、ケー・タカハシ他によ
る「ＣＯ２↓レーザー蒸着によって合成される単層カー
ボンナノチューブの動的な成長」〔Ｆ．Ｋｏｋａｉ，
Ｋ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｍ．Ｙｕｄａｓａｋａ，Ｒ．
Ｙａｍａｄａ，Ｔ．Ｉｃｈｉｈａｓｈｉ，ａｎｄ Ｓ．
Ｉｉｊｉｍａ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０３，４
３４６（１９９９）〕等にその開示が見られる． 一方、エル、ピー・ビロ、アール・エーリッヒ他による
「遷移金属の存在下にフラーレン結合破壊によるカーボ
ンナノチューブを成長」〔Ｌ．Ｐ．Ｂｉｒｏ，Ｒ．Ｅｈ
ｌｉｃｈ，Ｒ．Ｔｅｌｌｇｍａｎｎ，Ａ．Ｇｒｏｍｏ
ｖ，Ｎ．Ｋｒａｗｅｚ，Ｍ．Ｔｓｃｈａｐｌｙｇｕｉｎ
ｅ，Ｍ．−Ｍ．Ｐｏｈｌ，Ｅ．Ｚｓｏｌｄｏｓ，Ｚ．Ｖ
ｅｒｔｅｓｙ，Ｚ．Ｅ．Ｈｏｒｖａｔｈ，Ｅ．Ｅ．Ｂ．
Ｃａｍｐｂｅｌｌ，Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３
０６，１５５（１９９９）〕には、ステンレスオーブン
に導いたＣ６０↓が４５０℃で高配向性熱分解グラファ
イト（ＨＯＰＧ）上に多層カーボンナノチューブらしき
構造体を生成する実験が発表されている。
【発明が解決しようとする課題】上述の様に、レーザー
アブレーションの従来技術では、短パルスレーザーを用
いて室温レベルの低温プロセスでＳＷＣＮＴを生成する
ことは困難であった。なぜなら、ナノチューブ構造を形
成する炭素種の運動エネルギーを維持しなければなら
ず、その冷却レートが制限されるためである。しかし、
高温プロセスはＳＷＣＮＴを用いた電子回路チップの作
製には適していない。一方、長パルス幅の高出力レーザ
ーは装置が大規模化し、ＳＷＣＮＴの一般的な製造には
適さない。また、レーザーアブレーション法以外の方法
で低温プロセス化も試行されているが、生成基板や装置
に対する限定が多く、また、純粋なＳＷＣＮＴの生成に
は適していない。すなわち、簡便な短パルス幅レーザー
アブレーション法を用いたＳＷＣＮＴ製造方法において
プロセス温度の低温下が課題であった。その他、特開平
１０−２７３３０８号公報には、グラファイト化された
炭素粉末からなるターゲットにレーザを照射してカーボ
ンナノチューブを製造するに際し、ターゲットのレーザ
非照射部分の雰囲気温度とターゲットの径との相関関係
に基づいて、カーボンナノチューブの径をコントロール
する技術が開示されているが、グラファイト化された炭
素粉末からなるターゲット以外のターゲットに関して
は、開示がない。更に、特開平１１−１１６２１８号公
報には、単層カーボンナノチューブを製造するに際し、
ターゲットを金属粒子を核として成長させた黒鉛で構成
する事が開示されているが、上記と同様に、グラファイ
ト化された炭素粉末からなるターゲット以外のターゲッ
トに関しては、開示がない。一方、特開平１１−１８０
７０７号公報には、レーザーアブレーション法によりカ
ーボンナノチューブを製造するに際して、ターゲットと
して、炭素ペレットと触媒金属ペレットとを個別に形成
して使用する技術が開示されているが、グラファイト化
された炭素粉末からなるターゲット以外のターゲットに
関しては、開示がない。従って本発明の目的は、上記し
た従来技術の欠点を改良し、簡素な装置を用いて比較的
低温プロセスでＳＷＣＮＴが生成できるカーボンナノチ
ューブの製造方法を提供するものである。
アブレーションの従来技術では、短パルスレーザーを用
いて室温レベルの低温プロセスでＳＷＣＮＴを生成する
ことは困難であった。なぜなら、ナノチューブ構造を形
成する炭素種の運動エネルギーを維持しなければなら
ず、その冷却レートが制限されるためである。しかし、
高温プロセスはＳＷＣＮＴを用いた電子回路チップの作
製には適していない。一方、長パルス幅の高出力レーザ
ーは装置が大規模化し、ＳＷＣＮＴの一般的な製造には
適さない。また、レーザーアブレーション法以外の方法
で低温プロセス化も試行されているが、生成基板や装置
に対する限定が多く、また、純粋なＳＷＣＮＴの生成に
は適していない。すなわち、簡便な短パルス幅レーザー
アブレーション法を用いたＳＷＣＮＴ製造方法において
プロセス温度の低温下が課題であった。その他、特開平
１０−２７３３０８号公報には、グラファイト化された
炭素粉末からなるターゲットにレーザを照射してカーボ
ンナノチューブを製造するに際し、ターゲットのレーザ
非照射部分の雰囲気温度とターゲットの径との相関関係
に基づいて、カーボンナノチューブの径をコントロール
する技術が開示されているが、グラファイト化された炭
素粉末からなるターゲット以外のターゲットに関して
は、開示がない。更に、特開平１１−１１６２１８号公
報には、単層カーボンナノチューブを製造するに際し、
ターゲットを金属粒子を核として成長させた黒鉛で構成
する事が開示されているが、上記と同様に、グラファイ
ト化された炭素粉末からなるターゲット以外のターゲッ
トに関しては、開示がない。一方、特開平１１−１８０
７０７号公報には、レーザーアブレーション法によりカ
ーボンナノチューブを製造するに際して、ターゲットと
して、炭素ペレットと触媒金属ペレットとを個別に形成
して使用する技術が開示されているが、グラファイト化
された炭素粉末からなるターゲット以外のターゲットに
関しては、開示がない。従って本発明の目的は、上記し
た従来技術の欠点を改良し、簡素な装置を用いて比較的
低温プロセスでＳＷＣＮＴが生成できるカーボンナノチ
ューブの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。即ち、本発明に係る第１の態様として
は、レーザーアブレーション法を使用してカーボンナノ
チューブを製造するに際し、レーザー照射ターゲットの
少なくとも一部に、炭素の五員環結合を含ませるカーボ
ンナノチューブの製造方法であり、又本発明に係る第２
の態様としては、カーボンナノチューブの製造方法で用
いられるターゲットであって、本体内に炭素の五員環結
合を含むレーザーターゲットである。
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。即ち、本発明に係る第１の態様として
は、レーザーアブレーション法を使用してカーボンナノ
チューブを製造するに際し、レーザー照射ターゲットの
少なくとも一部に、炭素の五員環結合を含ませるカーボ
ンナノチューブの製造方法であり、又本発明に係る第２
の態様としては、カーボンナノチューブの製造方法で用
いられるターゲットであって、本体内に炭素の五員環結
合を含むレーザーターゲットである。
【発明の実施の形態】本発明に係る当該カーボンナノチ
ューブの製造方法は、上記した様な技術構成を採用して
いるので、特に、パルス幅レーザーを用いたレーザーア
ブレーション法を使用して、少なくとも炭素の五員環結
合を含むターゲットに短パルス幅レーザーを照射する
事、及びそれに加えて、当該ターゲットに特定の触媒を
混入させる事によって、従来不可能と考えられていた低
温度条件下、例えば４００℃近傍の雰囲気温度下で、単
層のカーボンナノチューブを効率的に、然かも低コスト
で製造出来る事が可能となった。
ューブの製造方法は、上記した様な技術構成を採用して
いるので、特に、パルス幅レーザーを用いたレーザーア
ブレーション法を使用して、少なくとも炭素の五員環結
合を含むターゲットに短パルス幅レーザーを照射する
事、及びそれに加えて、当該ターゲットに特定の触媒を
混入させる事によって、従来不可能と考えられていた低
温度条件下、例えば４００℃近傍の雰囲気温度下で、単
層のカーボンナノチューブを効率的に、然かも低コスト
で製造出来る事が可能となった。
【実施例】以下に、本発明に係るカーボンナノチューブ
の製造方法の一具体例の構成を図面を参照しながら詳細
に説明する。即ち、図１は、本発明に係る当該カーボン
ナノチューブの製造方法を実行する場合に使用可能なレ
ーザーアブレーション装置の一例に於ける構成を示す断
面図である。図１から明らかな様に、当該レーザーアブ
レーション装置２０は、対向する２個の真空チャンバー
７、７’とその間に当該真空チャンバー７、７’とを機
密的に接続する例えば石英管等で構成されたチューブ
６、及び当該チューブ６の少なくとも一部の外周部を囲
繞する電気炉等から構成された加熱手段１並びに当該加
熱手段１が配置されている位置に対応する当該チューブ
６の内部に適宜のターゲット２が配置されている構成を
有している。尚、当該真空チャンバー７には、不活性ガ
スとして例えばアルゴンガスが当該真空チャンバー７内
に導入される様にバルブ９を有する気体導入管４が設け
られると共に、他方の真空チャンバー７’には、当該チ
ューブ６内を低圧にして当該アルゴンガスが当該チュー
ブ６内を流れる様に、バルブ９を有する排気管５が設け
られている。一方、レーザー光３は、当該真空チャンバ
ー７の一部に設けたレンズ１０を含む開口部を介して、
当該真空チャンバー７内に導入され、当該チューブ６内
に設けられた当該ターゲット２を照射する事になる。本
発明に係る当該カーボンナノチューブの製造方法では、
係る装置２０を使用して、短パルス幅レーザー３を用い
ると共に、当該レーザー照射ターゲット２に少なくとも
炭素の五員環結合を存在させる様に構成したものであ
る。本発明に係る当該レーザー照射ターゲットには、当
該炭素の五員環結合が少なくとも一部に包含されてい
る、フラーレン結合を有した、曲面状を呈する炭素分子
を含ませる事が望ましい。更に、本発明に於いては、当
該フラーレン結合を有する炭素分子としては、特に球面
体を形成しえるＣ６０↓分子であることが好ましい。つ
まり、本発明に於いて必要な事は、当該ターゲットは、
非グラファイト化状態にある炭素分子から構成され、そ
の少なくとも一部に炭素の五員環結合が含まれているこ
とであり、その為、単層のカーボンナノチューブを容易
に製造する事が可能となったのである。本発明に於ける
フラーレン結合は、当該炭素の五員環結合と炭素の六員
環結合とが混在して形成されるものであり、当該炭素分
子の構造としては、球状、楕円球状、非球状等の形状を
有しているもので有れば如何なる形状のフラーレン結合
体からなる炭素分子を使用するもので有っても良い。つ
まり、本発明に於いては、当該フラーレン結合からなる
炭素分子を使用する場合でも、炭素の五員環結合の存在
によって、本発明特有の作用効果を発揮する事が出来る
のである。従って、最も好ましい当該フラーレン結合か
らなる炭素分子としては、当該炭素の五員環結合を最も
多く内蔵しえる球状体の炭素分子つまりＣ６０↓分子を
使用する事である。一方、本発明に於いては、当該炭素
の五員環結合を含むターゲット２に特定の触媒を混入せ
しめる事が望ましい。本発明に於ける当該ターゲットに
混入される当該触媒としては、例えば、ニッケルＮｉと
コバルトＣｏとの両者を混合して使用する事が望まし
く、より具体的には、ニッケルＮｉとコバルトＣｏの総
合量である、（Ｎｉ＋Ｃｏ）の値が、５ａｔ％（原子量
％）の混入である事が望ましい。本発明に於ける当該カ
ーボンナノチューブの製造方法に於いては、上記した様
に構成する事によって、簡素な装置を用いて、５００℃
以下、好ましくは４００℃近傍の比較的低温プロセスで
ＳＷＣＮＴが生成できる。上記した本発明に係る構成に
よって、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）が低
温で、且つ効率的に製造出来る明白な理由は未だ完全に
は確認されてはいないが、現段階では、次の様に推測さ
れる。即ち、本発明に於ける当該カーボンナノチューブ
の製造方法に於いては、当該ターゲットとして、従来か
ら一般的に使用されていたグラファイト系物質の使用に
替えて、非グラファイト系物質を使用するものであり、
然かも、当該ターゲットの炭素分子としては、フラーレ
ン結合を有する炭素分子を使用するものである。そし
て、当該フラーレン結合を有する炭素分子の中でも最も
望ましい当該炭素分子としては、Ｃ６０↓分子である事
は上記した通りである。更に、本発明に於いては、例え
ば、ニッケルＮｉとコバルトＣｏ等の遷移金属をそのタ
ーゲットに添加している。そこで、本発明に於ける様
に、例えば、非グラファイト系炭素分子であって且つＣ
６０↓分子を有するターゲットと、従来の方法の様に、
単にグラファイト系物質とをレーザーアブレーション方
法によって、レーザ照射を行って、双方のターゲットか
ら発生する炭素種の初期のタイプとエネルギーとは、そ
れら結合状態の違いから相違していることが予測でき
る。例えば、Ｃ６０↓分子に含まれる五員環のＣ−Ｃ結
合エネルギーは同六員環のそれより小さく、その結合は
五員環の方が破れやすいと考えられる。そのためダイマ
ー（二量体）のようなある種の結合が優先的に生じるで
あろう。このダイマーはナノチューブの成長を助ける。
更に、炭素分子のレーザーエネルギー吸収が一定と仮定
すると、Ｃ６０↓から発生する特定の炭素種の運動エネ
ルギーは六員環だけを含むグラファイト構造からのもの
より高くなると考えられる。より高い運動エネルギーは
以下の２点でナノチューブの成長を助けると考えられ
る。即ち、第一点は炭素種間の衝突率が増加する。これ
はナノチューブ成長中での質量輸送に不可欠である。第
二点は、高い運動エネルギーがレーザーアブレーション
によって発生する比較的大きな断片のナノチューブ成長
に適切な炭素種への分解を早めると考えられる。そのた
め従来技術より低温の条件でもＳＷＣＮＴの生成が可能
になると考えられる。以下に本発明に係る当該カーボン
ナノチューブの製造方法の一具体例を詳細に説明する。
本発明に係るレーザーアブレーションは、図１に示す様
な装置２０を使用して、４００℃に加熱した電子管炉１
内で行った。不活性ガスとしてアルゴンガスを使用しそ
の流量を３００ｓｃｃｍに設定して石英反応炉１に導い
た。レーザーアブレーション処理中は、アルゴンガス圧
は約６００ｔｏｒｒに保たれた。又、レーザー３にはパ
ルス幅８ｎｓのＮｄ−ＹＡＧレーザーを用い、その２次
高調波をターゲット２表面上でパルス当たり３Ｊ／ｃｍ
２↑のエネルギー密度になるように調整した。一方、本
具体例に於て使用されるターゲット２としては、Ｃ６０
↓の純粋多結晶粉末を５ａｔ．％（原子量％）の触媒
（Ｎｉ＋Ｃｏ）粉末と一緒に圧縮し、直径１ｃｍ、厚さ
５ｍｍのペレット状に固めたものを用いた。又、当該レ
ーザーパルスの当該ターゲット２に対する照射回数は２
０００回であった。そして、レーザー照射後、石英管内
壁に付着した煤状のもの（ＳＷＣＮＴ）を収集し、ラマ
ンスペクトロスコピ分析と透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観
察を行った。図２にラマンスペクトル結果を示す。その
結果、高周波領域の１５９２ｃｍ−１↑と１５６９ｃｍ
−１↑の肩に鋭いピークが発生することが確認できた。
このラマン二重信号はＳＷＣＮＴの炭素結合（Ｃ−Ｃ）
の接線方向伸びモードに帰因すると考えることができ
る。その他図２に於て、波長１３４６ｃｍ−１↑の領
域、即ち“Ｄ−バンド”に見られる幅広いピークは乱れ
たグラファイト層を示している。更に、低周波領域に見
られる、１７０〜１８０ｃｍ−１↑付近の幅広いピーク
は特性的にＳＷＣＮＴのブレッシングモードに相当する
と考えることができる。〔Ａ．Ｍ．Ｒａｏ，Ｅ．Ｒｉｃ
ｈｔｅｒ，Ｓ．Ｂａｎｄｏｗ，Ｂ．Ｃｈａｓｅ，Ｐ．
Ｃ．Ｅｋｌｕｎｄ，Ｋ．Ａ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｓ．Ｆ
ａｎｇ，Ｋ．Ｒ．Ｓｕｂｂａｓｗａｍｙ，Ｍ．Ｍｅｎｏ
ｎ，Ａ．Ｔｈｅｓｓ，Ｒ．Ｅ．Ｓｍａｌｌｅｙ，Ｇ．Ｄ
ｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ，ａｎｄ Ｍ．Ｓ．Ｄｒｅｓｓｅ
ｌｈａｕｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７５，１８７（１９９
７）参照〕 上記の方法により製造されたカーボンナノチューブを高
分解能ＴＥＭで確認した結果を図３（Ａ）及び図３
（Ｂ）の写真で示す。その結果、図３（Ａ）から理解さ
れる様に、かなりの量の束状構造を持った単層のカーボ
ンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）が形成されている事が確
認出来た。本具体例に於ける煤中のＳＷＣＮＴの全歩留
まりは１２００℃プロセスに比べてやや低い約５％であ
った。又、一束のＳＷＣＮＴ数は平均１０本以下であ
り、又各ＳＷＣＮＴの直径は１．２〜１．３ｎｍであっ
た。この結果は、高温プロセスよりやや細めであった。
更に、各ＳＷＣＮＴは、図３（Ｂ）に示す様に、個々に
独立して形成されているものもあり、当該独立して形成
されているＳＷＣＮＴの端部は、半球状のキャップを備
えていた。本具体例から、より適切なプレカーサーの形
成と適切な触媒の選択によって、単層カーボンナノチュ
ーブの製造を制御する事が可能である事が理解される。
本発明に係る第２の態様としては、上記したカーボンナ
ノチューブの製造方法に使用するに適したレーザーター
ゲットである。つまり、本発明に係るレーザーターゲッ
トは、少なくともその本体の一部に炭素の五員環結合を
含むことが好ましい。又、本発明に係るレーザーターゲ
ットは、少なくともその本体の一部に炭素のフラーレン
を含むことが好ましい。換言するならば、本発明にか係
るカーボンナノチューブの製造方法で用いられるターゲ
ットにおいては、炭素五員環を含む炭素分子がＣ６０↓
分子であることが望ましいＱ一方、本発明に係るターゲ
ットにおいては、触媒が混入せしめられていることが必
要であり、当該触媒としては、例えば、Ｎｉ及びＣｏで
ある事が望ましい。更には、当該触媒であるＮｉ及びＣ
ｏの混入量は、その総量（Ｎｉ＋Ｃｏ）が５ａｔ％（原
子量％）となるように混入されていることが好ましい。
の製造方法の一具体例の構成を図面を参照しながら詳細
に説明する。即ち、図１は、本発明に係る当該カーボン
ナノチューブの製造方法を実行する場合に使用可能なレ
ーザーアブレーション装置の一例に於ける構成を示す断
面図である。図１から明らかな様に、当該レーザーアブ
レーション装置２０は、対向する２個の真空チャンバー
７、７’とその間に当該真空チャンバー７、７’とを機
密的に接続する例えば石英管等で構成されたチューブ
６、及び当該チューブ６の少なくとも一部の外周部を囲
繞する電気炉等から構成された加熱手段１並びに当該加
熱手段１が配置されている位置に対応する当該チューブ
６の内部に適宜のターゲット２が配置されている構成を
有している。尚、当該真空チャンバー７には、不活性ガ
スとして例えばアルゴンガスが当該真空チャンバー７内
に導入される様にバルブ９を有する気体導入管４が設け
られると共に、他方の真空チャンバー７’には、当該チ
ューブ６内を低圧にして当該アルゴンガスが当該チュー
ブ６内を流れる様に、バルブ９を有する排気管５が設け
られている。一方、レーザー光３は、当該真空チャンバ
ー７の一部に設けたレンズ１０を含む開口部を介して、
当該真空チャンバー７内に導入され、当該チューブ６内
に設けられた当該ターゲット２を照射する事になる。本
発明に係る当該カーボンナノチューブの製造方法では、
係る装置２０を使用して、短パルス幅レーザー３を用い
ると共に、当該レーザー照射ターゲット２に少なくとも
炭素の五員環結合を存在させる様に構成したものであ
る。本発明に係る当該レーザー照射ターゲットには、当
該炭素の五員環結合が少なくとも一部に包含されてい
る、フラーレン結合を有した、曲面状を呈する炭素分子
を含ませる事が望ましい。更に、本発明に於いては、当
該フラーレン結合を有する炭素分子としては、特に球面
体を形成しえるＣ６０↓分子であることが好ましい。つ
まり、本発明に於いて必要な事は、当該ターゲットは、
非グラファイト化状態にある炭素分子から構成され、そ
の少なくとも一部に炭素の五員環結合が含まれているこ
とであり、その為、単層のカーボンナノチューブを容易
に製造する事が可能となったのである。本発明に於ける
フラーレン結合は、当該炭素の五員環結合と炭素の六員
環結合とが混在して形成されるものであり、当該炭素分
子の構造としては、球状、楕円球状、非球状等の形状を
有しているもので有れば如何なる形状のフラーレン結合
体からなる炭素分子を使用するもので有っても良い。つ
まり、本発明に於いては、当該フラーレン結合からなる
炭素分子を使用する場合でも、炭素の五員環結合の存在
によって、本発明特有の作用効果を発揮する事が出来る
のである。従って、最も好ましい当該フラーレン結合か
らなる炭素分子としては、当該炭素の五員環結合を最も
多く内蔵しえる球状体の炭素分子つまりＣ６０↓分子を
使用する事である。一方、本発明に於いては、当該炭素
の五員環結合を含むターゲット２に特定の触媒を混入せ
しめる事が望ましい。本発明に於ける当該ターゲットに
混入される当該触媒としては、例えば、ニッケルＮｉと
コバルトＣｏとの両者を混合して使用する事が望まし
く、より具体的には、ニッケルＮｉとコバルトＣｏの総
合量である、（Ｎｉ＋Ｃｏ）の値が、５ａｔ％（原子量
％）の混入である事が望ましい。本発明に於ける当該カ
ーボンナノチューブの製造方法に於いては、上記した様
に構成する事によって、簡素な装置を用いて、５００℃
以下、好ましくは４００℃近傍の比較的低温プロセスで
ＳＷＣＮＴが生成できる。上記した本発明に係る構成に
よって、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）が低
温で、且つ効率的に製造出来る明白な理由は未だ完全に
は確認されてはいないが、現段階では、次の様に推測さ
れる。即ち、本発明に於ける当該カーボンナノチューブ
の製造方法に於いては、当該ターゲットとして、従来か
ら一般的に使用されていたグラファイト系物質の使用に
替えて、非グラファイト系物質を使用するものであり、
然かも、当該ターゲットの炭素分子としては、フラーレ
ン結合を有する炭素分子を使用するものである。そし
て、当該フラーレン結合を有する炭素分子の中でも最も
望ましい当該炭素分子としては、Ｃ６０↓分子である事
は上記した通りである。更に、本発明に於いては、例え
ば、ニッケルＮｉとコバルトＣｏ等の遷移金属をそのタ
ーゲットに添加している。そこで、本発明に於ける様
に、例えば、非グラファイト系炭素分子であって且つＣ
６０↓分子を有するターゲットと、従来の方法の様に、
単にグラファイト系物質とをレーザーアブレーション方
法によって、レーザ照射を行って、双方のターゲットか
ら発生する炭素種の初期のタイプとエネルギーとは、そ
れら結合状態の違いから相違していることが予測でき
る。例えば、Ｃ６０↓分子に含まれる五員環のＣ−Ｃ結
合エネルギーは同六員環のそれより小さく、その結合は
五員環の方が破れやすいと考えられる。そのためダイマ
ー（二量体）のようなある種の結合が優先的に生じるで
あろう。このダイマーはナノチューブの成長を助ける。
更に、炭素分子のレーザーエネルギー吸収が一定と仮定
すると、Ｃ６０↓から発生する特定の炭素種の運動エネ
ルギーは六員環だけを含むグラファイト構造からのもの
より高くなると考えられる。より高い運動エネルギーは
以下の２点でナノチューブの成長を助けると考えられ
る。即ち、第一点は炭素種間の衝突率が増加する。これ
はナノチューブ成長中での質量輸送に不可欠である。第
二点は、高い運動エネルギーがレーザーアブレーション
によって発生する比較的大きな断片のナノチューブ成長
に適切な炭素種への分解を早めると考えられる。そのた
め従来技術より低温の条件でもＳＷＣＮＴの生成が可能
になると考えられる。以下に本発明に係る当該カーボン
ナノチューブの製造方法の一具体例を詳細に説明する。
本発明に係るレーザーアブレーションは、図１に示す様
な装置２０を使用して、４００℃に加熱した電子管炉１
内で行った。不活性ガスとしてアルゴンガスを使用しそ
の流量を３００ｓｃｃｍに設定して石英反応炉１に導い
た。レーザーアブレーション処理中は、アルゴンガス圧
は約６００ｔｏｒｒに保たれた。又、レーザー３にはパ
ルス幅８ｎｓのＮｄ−ＹＡＧレーザーを用い、その２次
高調波をターゲット２表面上でパルス当たり３Ｊ／ｃｍ
２↑のエネルギー密度になるように調整した。一方、本
具体例に於て使用されるターゲット２としては、Ｃ６０
↓の純粋多結晶粉末を５ａｔ．％（原子量％）の触媒
（Ｎｉ＋Ｃｏ）粉末と一緒に圧縮し、直径１ｃｍ、厚さ
５ｍｍのペレット状に固めたものを用いた。又、当該レ
ーザーパルスの当該ターゲット２に対する照射回数は２
０００回であった。そして、レーザー照射後、石英管内
壁に付着した煤状のもの（ＳＷＣＮＴ）を収集し、ラマ
ンスペクトロスコピ分析と透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観
察を行った。図２にラマンスペクトル結果を示す。その
結果、高周波領域の１５９２ｃｍ−１↑と１５６９ｃｍ
−１↑の肩に鋭いピークが発生することが確認できた。
このラマン二重信号はＳＷＣＮＴの炭素結合（Ｃ−Ｃ）
の接線方向伸びモードに帰因すると考えることができ
る。その他図２に於て、波長１３４６ｃｍ−１↑の領
域、即ち“Ｄ−バンド”に見られる幅広いピークは乱れ
たグラファイト層を示している。更に、低周波領域に見
られる、１７０〜１８０ｃｍ−１↑付近の幅広いピーク
は特性的にＳＷＣＮＴのブレッシングモードに相当する
と考えることができる。〔Ａ．Ｍ．Ｒａｏ，Ｅ．Ｒｉｃ
ｈｔｅｒ，Ｓ．Ｂａｎｄｏｗ，Ｂ．Ｃｈａｓｅ，Ｐ．
Ｃ．Ｅｋｌｕｎｄ，Ｋ．Ａ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｓ．Ｆ
ａｎｇ，Ｋ．Ｒ．Ｓｕｂｂａｓｗａｍｙ，Ｍ．Ｍｅｎｏ
ｎ，Ａ．Ｔｈｅｓｓ，Ｒ．Ｅ．Ｓｍａｌｌｅｙ，Ｇ．Ｄ
ｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ，ａｎｄ Ｍ．Ｓ．Ｄｒｅｓｓｅ
ｌｈａｕｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７５，１８７（１９９
７）参照〕 上記の方法により製造されたカーボンナノチューブを高
分解能ＴＥＭで確認した結果を図３（Ａ）及び図３
（Ｂ）の写真で示す。その結果、図３（Ａ）から理解さ
れる様に、かなりの量の束状構造を持った単層のカーボ
ンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）が形成されている事が確
認出来た。本具体例に於ける煤中のＳＷＣＮＴの全歩留
まりは１２００℃プロセスに比べてやや低い約５％であ
った。又、一束のＳＷＣＮＴ数は平均１０本以下であ
り、又各ＳＷＣＮＴの直径は１．２〜１．３ｎｍであっ
た。この結果は、高温プロセスよりやや細めであった。
更に、各ＳＷＣＮＴは、図３（Ｂ）に示す様に、個々に
独立して形成されているものもあり、当該独立して形成
されているＳＷＣＮＴの端部は、半球状のキャップを備
えていた。本具体例から、より適切なプレカーサーの形
成と適切な触媒の選択によって、単層カーボンナノチュ
ーブの製造を制御する事が可能である事が理解される。
本発明に係る第２の態様としては、上記したカーボンナ
ノチューブの製造方法に使用するに適したレーザーター
ゲットである。つまり、本発明に係るレーザーターゲッ
トは、少なくともその本体の一部に炭素の五員環結合を
含むことが好ましい。又、本発明に係るレーザーターゲ
ットは、少なくともその本体の一部に炭素のフラーレン
を含むことが好ましい。換言するならば、本発明にか係
るカーボンナノチューブの製造方法で用いられるターゲ
ットにおいては、炭素五員環を含む炭素分子がＣ６０↓
分子であることが望ましいＱ一方、本発明に係るターゲ
ットにおいては、触媒が混入せしめられていることが必
要であり、当該触媒としては、例えば、Ｎｉ及びＣｏで
ある事が望ましい。更には、当該触媒であるＮｉ及びＣ
ｏの混入量は、その総量（Ｎｉ＋Ｃｏ）が５ａｔ％（原
子量％）となるように混入されていることが好ましい。
【発明の効果】本発明に係る当該カーボンナノチューブ
の製造方法によれば、簡素な装置を用いて比較的低温プ
ロセスでＳＷＣＮＴが生成できる。
の製造方法によれば、簡素な装置を用いて比較的低温プ
ロセスでＳＷＣＮＴが生成できる。
【図１】図１は、本発明に係るカーボンナノチューブの
製造方法の実施に使用される装置の１具体例の構成を示
す断面図である。
製造方法の実施に使用される装置の１具体例の構成を示
す断面図である。
【図２】図２は、本発明のカーボンナノチューブの製造
方法で作製したＳＷＣＮＴのラマンスペクトル測定結果
を示すグラフである。
方法で作製したＳＷＣＮＴのラマンスペクトル測定結果
を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明に係るカーボンナノチューブの
製造方法によって製造されたＳＷＣＮＴの高解像度ＴＥ
Ｍ写真であり、図３（Ａ）は、束状ＳＷＣＮＴが形成さ
れている状態を示し、図３（Ｂ）は、独立したＳＷＣＮ
Ｔが形成されている状態を示している。
製造方法によって製造されたＳＷＣＮＴの高解像度ＴＥ
Ｍ写真であり、図３（Ａ）は、束状ＳＷＣＮＴが形成さ
れている状態を示し、図３（Ｂ）は、独立したＳＷＣＮ
Ｔが形成されている状態を示している。
１…加熱手段 ２…ターゲット ３…レーザー光 ４…気体導入管 ５…排気管 ６…チューブ ７、７’…真空チャンバー ９…バルブ １０…レンズ ２０…レーザーアブレーション装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G046 CA00 CC03 CC06 CC08 4G069 AA02 AA03 AA08 BB02A BB02B BC67A BC67B BC68A BC68B CB81 DA05 FA02 FC02 4K029 BA34 BB07 CA01 DB05 DB08 DB20
Claims (16)
- 【請求項１】 レーザーアブレーション法を使用してカ
ーボンナノチューブを製造するに際し、レーザー照射タ
ーゲットの少なくとも一部に、炭素の五員環結合を含ま
せることを特徴とするカーボンナノチューブの製造方
法。 - 【請求項２】 レーザーアブレーション法を使用してカ
ーボンナノチューブを製造するに際し、レーザー照射タ
ーゲットの少なくとも一部に、フラーレン結合を有した
炭素分子を含まることを特徴とするカーボンナノチュー
ブの製造方法。 - 【請求項３】 炭素五員環を含む炭素分子がＣ６０↓分
子であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカー
ボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項４】 当該レーザーアブレーション法は、短パ
ルス幅レーザーを用いるものである事を特徴とする請求
項１乃至３の何れかに記載のカーボンナノチューブの製
造方法。 - 【請求項５】 当該ターゲットに、触媒を混入せしめる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカ
ーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項６】 当該ターゲットに混入せしめる触媒は、
ニッケル及びコバルトを含んでいる事を特徴とする請求
項５記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項７】 当該レーザーアブレーション法は、低温
下に実行されるものである事を特徴とする請求項１乃至
６の何れかに記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項８】 当該レーザーアブレーション法は、５０
０℃以下の低温下に実行されるものである事を特徴とす
る請求項７記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項９】 当該レーザーアブレーション法は、４０
０℃の低温下に実行されるものである事を特徴とする請
求項８記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項１０】 当該カーボンナノチューブは、単層カ
ーボンナノチューブである事を特徴とする請求項１乃至
９の何れかに記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項１１】 カーボンナノチューブの製造方法で用
いられるターゲットであって、本体内に炭素の五員環結
合を含むことを特徴とするレーザーターゲット。 - 【請求項１２】 カーボンナノチューブの製造方法で用
いられるターゲットであって、本体内に炭素のフラーレ
ンを含むことを特徴とするレーザーターゲット。 - 【請求項１３】 カーボンナノチューブの製造方法で用
いられるターゲットであって、当該炭素五員環を含む炭
素分子がＣ６０↓分子であることを特徴とする請求項１
１又は１２に記載のレーザーターゲット。 - 【請求項１４】 カーボンナノチューブの製造方法で用
いられるターゲットであって、当該本体内に触媒が混入
せしめられていることを特徴とする請求項１１乃至１３
のいずれかに記載のレーザーターゲット。 - 【請求項１５】 カーボンナノチューブの製造方法で用
いられるターゲットであって、当該本体内に混入されて
いる触媒はＮｉ及びＣｏである事を特徴とする請求項１
１乃至１４の何れかに記載のターゲット。 - 【請求項１６】 当該触媒であるＮｉ及びＣｏの混入量
は、（Ｎｉ＋Ｃｏ）が５ａｔ％（原子量％）となるよう
に混入されていることを特徴とする請求項１１乃至１５
のいずれかに記載のレーザーターゲット。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30589699A JP3422302B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | カーボンナノチューブの製造方法及びレーザターゲット |
| US09/665,679 US6855659B1 (en) | 1999-09-22 | 2000-09-20 | Manufacturing method of carbon nanotubes and laser irradiation target for the manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30589699A JP3422302B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | カーボンナノチューブの製造方法及びレーザターゲット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001089117A true JP2001089117A (ja) | 2001-04-03 |
| JP3422302B2 JP3422302B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=17950616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30589699A Expired - Fee Related JP3422302B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | カーボンナノチューブの製造方法及びレーザターゲット |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6855659B1 (ja) |
| JP (1) | JP3422302B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100873631B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2008-12-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 탄소나노튜브와 금속간의 접촉저항 강하방법 |
| CN110479310A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-22 | 西南石油大学 | 用于选择性合成碳纳米管的负载型硫化钴催化剂的制备及应用 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7692116B1 (en) * | 2002-07-03 | 2010-04-06 | Jefferson Science Associates | Laser ablation for the synthesis of carbon nanotubes |
| WO2006025393A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Japan Science And Technology Agency | ナノスケールの低次元量子構造体の製造方法、及び、当該製造方法を用いた集積回路の製造方法 |
| FI120450B (fi) * | 2007-03-21 | 2009-10-30 | Beneq Oy | Laite nanoputkien tuottamiseksi |
| WO2010054301A2 (en) | 2008-11-10 | 2010-05-14 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Production of carbon nanostructures from functionalized fullerenes |
| US8119074B2 (en) * | 2008-12-17 | 2012-02-21 | Centro de Investigacion en Materiales Avanzados, S.C | Method and apparatus for the continuous production of carbon nanotubes |
| US8753578B1 (en) * | 2009-02-04 | 2014-06-17 | Jefferson Science Associates, Llc | Apparatus for the production of boron nitride nanotubes |
| US8449858B2 (en) | 2009-06-10 | 2013-05-28 | Carbon Solutions, Inc. | Continuous extraction technique for the purification of carbon nanomaterials |
| US8454923B2 (en) | 2009-06-10 | 2013-06-04 | Carbon Solutions, Inc. | Continuous extraction technique for the purification of carbon nanomaterials |
| CN109378682B (zh) * | 2018-11-19 | 2021-08-27 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种使用激光轰击靶材产生新物质的装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5470680A (en) * | 1993-03-19 | 1995-11-28 | Materials And Electrochemical Research Corp. | Electrochemical fullerene system |
| US5997832A (en) * | 1997-03-07 | 1999-12-07 | President And Fellows Of Harvard College | Preparation of carbide nanorods |
| JP3365475B2 (ja) | 1997-03-27 | 2003-01-14 | 三菱化学株式会社 | 単原子層カーボンナノチューブの製造方法 |
| JPH11116218A (ja) | 1997-10-17 | 1999-04-27 | Osaka Gas Co Ltd | 単層ナノチューブの製造方法 |
| JP3077655B2 (ja) | 1997-12-22 | 2000-08-14 | 日本電気株式会社 | カーボンナノチューブの製造装置及びその製造方法 |
| JP3032823B1 (ja) * | 1998-12-25 | 2000-04-17 | 工業技術院長 | 錐体状突起を表面に有する炭素構造体及びその製造方法 |
-
1999
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-
2000
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100873631B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2008-12-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 탄소나노튜브와 금속간의 접촉저항 강하방법 |
| CN110479310A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-22 | 西南石油大学 | 用于选择性合成碳纳米管的负载型硫化钴催化剂的制备及应用 |
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