JP2002172598A - Carbon nano tube device and its manufacturing method, and refining method of carbon nano tube - Google Patents

Carbon nano tube device and its manufacturing method, and refining method of carbon nano tube

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JP2002172598A
JP2002172598A JP2000374712A JP2000374712A JP2002172598A JP 2002172598 A JP2002172598 A JP 2002172598A JP 2000374712 A JP2000374712 A JP 2000374712A JP 2000374712 A JP2000374712 A JP 2000374712A JP 2002172598 A JP2002172598 A JP 2002172598A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a specific carbon nano tube device and its manufacturing method by improving handling property of a carbon nano tube, and to provide a refining method of the carbon nano tube device capable of refining only the carbon nano tube. SOLUTION: In this carbon nano tube device including at least the carbon nano tube and its manufacturing method, at least part of the carbon nano tube includes a curve along a surface shape of a particle. In this refining method of the carbon nano tube device, the carbon nano tube and the particle are dispersed in a dispersion medium and composed to provide a carbon nano tube- particle complex in which the carbon nano tube is wounded around the particle, and the carbon nano tube-particle complex is separated to refine the carbon nano tube.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分の】本発明は、カーボンナノチュ
ーブを利用したカーボンナノチューブデバイスおよびそ
の製造方法、並びに、カーボンナノチューブの精製方法
に関する。カーボンナノチューブデバイスとしては、具
体的には、量子効果デバイス、電子デバイス、マイクロ
マシーンデバイス、バイオデバイス等の機能性デバイス
が挙げられる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon nanotube device using carbon nanotubes, a method for producing the same, and a method for purifying carbon nanotubes. Specific examples of the carbon nanotube device include functional devices such as quantum effect devices, electronic devices, micromachine devices, and biodevices.

【０００２】また、本発明は、カーボンナノチューブを
含むコーティングによる機能処理を施したカーボンナノ
チューブデバイスに関する。さらに、本発明は、カーボ
ンナノチューブを含むものから、カーボンナノチューブ
のみを、好ましくは所望の形状のカーボンナノチューブ
のみを精製し得るカーボンナノチューブの精製方法に関
する。[0002] The present invention also relates to a carbon nanotube device which has been subjected to a functional treatment by a coating containing the carbon nanotube. Furthermore, the present invention relates to a method for purifying carbon nanotubes that can purify only carbon nanotubes, preferably only carbon nanotubes having a desired shape, from those containing carbon nanotubes.

【０００３】[0003]

【従来の技術】繊維状のカーボンを一般的にカーボンフ
ァイバーと呼んでいるが、直径数μｍ以上の太さの構造
材料として用いられるカーボンファイバーは、従来から
何種類もの製法が研究されて来ている。その中で現在で
はＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系やピッチ系の原料
から作製する製法が主流を占めている。2. Description of the Related Art Although fibrous carbon is generally called carbon fiber, carbon fiber used as a structural material having a diameter of several μm or more has been studied for many types of manufacturing methods. I have. Among them, at present, a production method in which a PAN (polyacrylonitrile) -based or pitch-based raw material is used is dominant.

【０００４】この製法の概略は、ＰＡＮ繊維や等方性ピ
ッチ、メソフェーズピッチから紡糸した原料を不融化、
耐炎化し８００〜１４００℃で炭素化し、そして１５０
０〜３０００℃で高温処理する方法である。こうして得
られたカーボンファイバーは強度や弾性率等の機械的特
性に優れ、かつ軽量なのでスポーツ用品や断熱材、航空
宇宙関連や自動車関連の構造材等に複合材料としても利
用されている。[0004] The outline of this production method is that the raw material spun from PAN fiber, isotropic pitch, and mesophase pitch is made infusible,
Flame resistant and carbonized at 800-1400 ° C and 150
This is a method of performing high-temperature treatment at 0 to 3000 ° C. The carbon fiber obtained in this way has excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus and is lightweight, so that it is also used as a composite material in sports goods, heat insulating materials, structural materials related to aerospace and automobiles, and the like.

【０００５】これとは別に、近年発見されたカーボンナ
ノチューブは直径１μｍ以下の太さのチューブ状材料で
あり、理想的なものとしては炭素６角網目の面がチュー
ブの軸に平行になって管を形成し、さらにこの管が多重
になることもある。このカーボンナノチューブは炭素で
できた６角網目の繋り方や、チューブの太さにより金属
的あるいは半導体的なることが理論的に予想され、将来
の機能材料として期待されている。[0005] Separately, recently discovered carbon nanotubes are tube-like materials having a diameter of 1 μm or less, and ideally, a carbon hexagonal mesh surface is parallel to the tube axis. And the tubes may be multiplexed. The carbon nanotubes are theoretically expected to be metallic or semiconducting depending on the connection method of the hexagonal mesh made of carbon and the thickness of the tube, and are expected as future functional materials.

【０００６】カーボンナノチューブの合成には、アーク
放電法を利用するのが一般的になっているが、この他、
レーザー蒸発法や熱分解法、プラズマ利用等が近年研究
されてきている。ここで近年開発されたカーボンナノチ
ューブについて概説する。[0006] An arc discharge method is generally used for synthesizing carbon nanotubes.
In recent years, a laser evaporation method, a thermal decomposition method, plasma utilization, and the like have been studied. Here, the carbon nanotube developed recently is outlined.

【０００７】（カーボンナノチューブ）直径がカーボン
ファイバーよりも細い１μｍ以下の材料は、通称カーボ
ンナノチューブと呼ばれ、カーボンファイバーとは区別
されているが、特に明確な境界はない。狭義には、炭素
の６角網目の面が軸とほぼ平行である材料をカーボンナ
ノチユーブと呼び、カーボンナノチューブの周囲にアモ
ルファス的なカーボンが存在する場合もカーボンナノチ
ューブに含めている（なお、本発明においてカーボンナ
ノチューブとは、この狭義の解釈が適用される。）。(Carbon Nanotube) A material having a diameter of 1 μm or less, which is smaller than a carbon fiber, is generally called a carbon nanotube, and is distinguished from a carbon fiber, but has no clear boundary. In a narrow sense, a material in which the hexagonal mesh surface of carbon is substantially parallel to the axis is called a carbon nanotube, and the case where amorphous carbon exists around the carbon nanotube is also included in the carbon nanotube. In the invention, this narrow interpretation is applied to a carbon nanotube.)

【０００８】一般的に狭義のカーボンナノチューブは、
さらに分類され、６角網目のチューブが１枚の構造のも
のはシングルウォールナノチューブ（以下、「ＳＷＮ
Ｔ」と略称する）と呼ばれ、一方、多層の６角網目のチ
ューブから構成されているものはマルチウォールナノチ
ューブ（以下、「ＭＷＮＴ」と略称する）と呼ばれてい
る。どのような構造のカーボンナノチューブが得られる
かは、合成方法や条件によってある程度決定されるが、
同一構造のカーボンナノチューブのみを生成することは
未だにできていない。In general, carbon nanotubes in a narrow sense are:
A single-wall nanotube (hereinafter, referred to as “SWN”) having a structure of one hexagonal mesh tube is further classified.
T), on the other hand, a tube composed of a multi-layer hexagonal mesh tube is called a multi-wall nanotube (hereinafter abbreviated as “MWNT”). The structure of the obtained carbon nanotube is determined to some extent by the synthesis method and conditions.
It has not yet been possible to produce only carbon nanotubes having the same structure.

【０００９】カーボンファイバーは径が大きく、軸に平
行で円筒状の網目構造が発達しない。触媒を利用した気
相熱分解法では、チューブの中心付近に軸に平行でかつ
チューブ状の網目構造があるが、その周囲に乱れた構造
の炭素が多く付着している場合が多い。Carbon fiber has a large diameter and does not develop a cylindrical network structure parallel to the axis. In a gas-phase pyrolysis method using a catalyst, a tubular network structure parallel to the axis and near the center of the tube is present, but a large amount of carbon having a disordered structure is often attached around the tubular network structure.

【００１０】（カーボンナノチューブの応用）次にカー
ボンナノチューブの応用についての従来技術を説明す
る。現時点では、カーボンナノチューブの応用製品は出
ていないが、応用化へ向けた研究活動は活発である。そ
の中で代表的な例を以下に簡単に説明する。(Application of Carbon Nanotube) Next, a conventional technique for application of a carbon nanotube will be described. At present, there are no applied products of carbon nanotubes, but research activities toward application are active. Representative examples are briefly described below.

【００１１】（１）電子源 カーボンナノチューブは先端が先鋭で、且つ電気伝導性
があるため電子源としての研究例が多い。Ｗ．Ａ．ｄｅ
Ｈｅｅｒらは、“Ｓｃｉｅｎｃｅ”（Ｖｏｌ．２７０，
１９９５，ｐ１１７９）で、アーク放電法で得られたカ
ーボンナノチューブを精製しフイルターを通して基板上
に立て電子源としている。この報告では電子源はカーボ
ンナノチューブの集団となっているが、１ｃｍ2の面積
から７００Ｖの電圧の印加により１００ｍＡ以上の放出
電流が安定して得られたと示されている。(1) Electron Source Since carbon nanotubes have a sharp tip and are electrically conductive, there have been many studies as electron sources. W. A. de
Heer et al., "Science" (Vol. 270,
1995, p. 1179), a carbon nanotube obtained by an arc discharge method is purified and placed on a substrate through a filter to serve as an electron source. This report indicates that the electron source is a group of carbon nanotubes, but that an emission current of 100 mA or more was stably obtained by applying a voltage of 700 V from an area of 1 cm 2 .

【００１２】また、Ａ．Ｇ．Ｒｉｎｚｌｅｒらは、“Ｓ
ｃｉｅｎｃｅ”（Ｖｏｌ．２６９，１９９５，ｐ１５５
０）にて、アーク放電法で得られたカーボンナノチュー
ブの１本を電極に取り付けて特性を評価したところ、約
７５Ｖの電圧印加により先端の閉じたカーボンナノチュ
ーブからは約１ｎＡ、先端の開いたカーボンナノチュー
ブからは約０．５μＡの放出電流が得られたと示されて
いる。A. G. FIG. Rinzler et al. Describe the "S
science "(Vol. 269, 1995, p155)
In (0), when one of the carbon nanotubes obtained by the arc discharge method was attached to the electrode and the characteristics were evaluated, a carbon nanotube with a closed end was approximately 1 nA from a carbon nanotube with a closed end when a voltage of about 75 V was applied. It is shown that an emission current of about 0.5 μA was obtained from the nanotube.

【００１３】（２）ＳＴＭ、ＡＦＭ Ｈ．Ｄａｉらは、“Ｎａｔｕｒｅ”（３８４，１９９
６，ｐ．１４７）においてカーボンナノチューブのＳＴ
Ｍ、ＡＦＭへの応用について報告している。ここで用い
られているカーボンナノチューブは、アーク放電法で作
製されたもので、先端部分は直径約５ｎｍのＳＷＮＴに
なっている。チップ（ｔｉｐ）が細く、しなやかである
ため、試料の隙間部分の底でも観察でき、先端のチップ
クラッシュ（ｔｉｐ ｃｒａｓｈ）のない理想的なチッ
プ（ｔｉｐ）が得られるといわれている。(2) STM, AFM H. Dai et al., “Nature” (384, 199).
6, p. 147).
M, reports on its application to AFM. The carbon nanotubes used here are produced by an arc discharge method, and the tip is SWNT having a diameter of about 5 nm. It is said that since the tip is thin and flexible, it can be observed even at the bottom of the gap between the samples, and an ideal tip without tip crash at the tip can be obtained.

【００１４】（３）水素貯蔵材料 Ａ．Ｃ．Ｄｉｌｌｏｎらは、ＳＷＮＴを用いることによ
り、ピッチ系の原料から生成したカーボンと比較して数
倍の水素分子が貯蔵できることを“Ｎａｔｕｒｅ”（Ｖ
ｏｌ．３８６，１９９７，ｐ３７７〜３７９）に報告し
ている。まだ応用への検討が始まったばかりではある
が、将来的には水素自動車等の水素貯蔵材料として期待
されている。(3) Hydrogen storage material C. Dillon et al. (Nature) (V., et al.) Reported that SWNTs can store several times as many hydrogen molecules as carbon produced from pitch-based materials.
ol. 386, 1997, pp. 377-379). Although the study for application has just begun, it is expected to be used as a hydrogen storage material for hydrogen vehicles in the future.

【００１５】上記のカーボンナノチューブの製法とし
て、現在は主に３種類用いられている。具体的には、カ
ーボンファイバーを製造するための気相成長法（触媒を
用いる熱分解法）と類似の方法、アーク放電法、および
レーザー蒸発法である。またこの上記３種類以外にもプ
ラズマ合成法や固相反応法が知られている。At present, three types of carbon nanotubes are mainly used. Specifically, a method similar to a vapor phase growth method (a pyrolysis method using a catalyst) for producing carbon fibers, an arc discharge method, and a laser evaporation method are used. In addition to the above three types, a plasma synthesis method and a solid phase reaction method are known.

【００１６】ここでは代表的な３種類について以下に簡
単に説明する。 （１）触媒を用いる熱分解法 この方法は、カーボンファイバーを製造するための気相
成長法とほぼ同じである。このような製法の詳細は、
Ｃ．Ｅ．ＳＮＹＤＥＲらによるＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ ＰａｔｅｎｔのＷＯ８９／０７１６３（Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｕｍ
ｂｅｒ）に記載されている。反応容器の中にエチレンや
プロパンを水素と共に導入し、同時に金属超微粒子を導
入するが、原料ガスはこれ以外にもメタン、エタン、プ
ロパン、ブタン、ヘキサン、シクロヘキサン等の飽和炭
化水素やエチレン、プロピレン、ベンゼン、トルエン等
の不飽和炭化水素、アセトン、メタノール、一酸化炭素
等の酸素を含む原料でもかまわないと示されている。Here, three representative types will be briefly described below. (1) Pyrolysis method using catalyst This method is almost the same as the vapor phase growth method for producing carbon fibers. Details of such a manufacturing method,
C. E. FIG. International by SNYDER and others
al Patent WO89 / 07163 (Inte
rnational Publication Num
ber). Ethylene and propane are introduced into the reaction vessel together with hydrogen, and at the same time, ultrafine metal particles are introduced. The raw material gas may also be methane, ethane, propane, butane, hexane, cyclohexane, or other saturated hydrocarbon, ethylene, or propylene. It is stated that raw materials containing unsaturated hydrocarbons such as benzene, toluene and the like, and oxygen such as acetone, methanol and carbon monoxide may be used.

【００１７】また、原料ガスと水素の比は１：２０〜２
０：１が良好であり、触媒はＦｅや、ＦｅとＭｏ、Ｃ
ｒ、Ｃｅ、Ｍｎの混合物が推奨されており、それをヒュ
ームド（ｆｕｍｅｄ）アルミナ上に付着させておく方法
も提唱されている。反応容器は５５０〜８５０℃の範囲
で、ガスの流量は１インチ径当り水素が１００ｓｃｃ
ｍ、炭素を含む原料ガスを２００ｓｃｃｍ程度に調節す
ることが好ましく、微粒子を導入して３０分〜１時間程
度でカーボンナノチューブが成長する。The ratio of the raw material gas to hydrogen is 1:20 to 2
0: 1 is good, and the catalyst is Fe, Fe and Mo, C
A mixture of r, Ce, Mn has been recommended, and a method has been proposed for depositing it on fumed alumina. The reaction vessel is in the range of 550-850 ° C., and the gas flow rate is 100 s
The raw material gas containing m and carbon is preferably adjusted to about 200 sccm, and the carbon nanotubes grow in about 30 minutes to 1 hour after introducing the fine particles.

【００１８】こうして得られるカーボンナノチューブの
形状は、直径が３．５〜７５ｎｍ程度であり、長さは直
径の５〜１０００倍に達する。炭素の網目構造はチュー
ブの軸に平行になり、チューブ外側の熱分解カーボンの
付着は少ない。The shape of the carbon nanotube thus obtained has a diameter of about 3.5 to 75 nm and a length of 5 to 1000 times the diameter. The carbon network is parallel to the tube axis and less pyrolytic carbon is deposited on the outside of the tube.

【００１９】また生成効率はよくないものの、Ｍｏを触
媒核にし、一酸化炭素ガスを原料ガスにして１２００℃
で反応させるとＳＷＮＴが生成されることが、Ｈ．Ｄａ
ｉ（“Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ”２６０，１９９６，ｐ．４７１〜４７５）らによ
って報告されている。Although the production efficiency is not good, using Mo as a catalyst nucleus and using carbon monoxide gas as a raw material gas at 1200 ° C.
That SWNTs are produced when reacted with Da
i (“Chemical Physics Lette
rs "260, 1996, pp. 471-475).

【００２０】（２）アーク放電法 アーク放電法は、Ｉｉｊｉｍａにより最初に見出され、
詳細は、Ｎａｔｕｒｅ（Ｖｏｌ．３５４，１９９１，ｐ
５６〜５８）に記載されている。アーク放電法とは、ア
ルゴン約１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）の雰囲気中
で炭素棒電極を用いて直流アーク放電を行うという単純
な方法である。カーボンナノチューブは負電極の表面の
一部分に５〜２０ｎｍの炭素微粒子と共に成長する。こ
のカーボンナノチューブは直径４〜３０ｎｍで長さ約１
〜５０μｍのチューブ状の炭素の網目が重なった層状構
造であり、その炭素の網目構造は、軸に平行に螺旋状に
形成されている。(2) Arc discharge method The arc discharge method was first discovered by Iijima,
For details, see Nature (Vol. 354, 1991, p.
56-58). The arc discharge method is a simple method of performing a DC arc discharge using a carbon rod electrode in an atmosphere of about 13300 Pa (100 Torr) of argon. The carbon nanotube grows on a part of the surface of the negative electrode together with fine carbon particles of 5 to 20 nm. This carbon nanotube has a diameter of 4 to 30 nm and a length of about 1
It has a layered structure in which a tubular carbon network of ５０50 μm overlaps, and the carbon network is formed in a spiral shape parallel to the axis.

【００２１】螺旋のピッチは、チューブごと、またチュ
ーブ内の層ごとに異なっており、多層チューブの場合の
層間距離は０．３４ｎｍとグラファイトの層間距離にほ
ぼ一致する。チューブの先端は、やはりカーボンのネッ
トワークで閉じられている。The pitch of the spiral is different for each tube and for each layer in the tube. In the case of a multilayer tube, the interlayer distance is 0.34 nm, which is almost equal to the graphite interlayer distance. The tip of the tube is also closed with a carbon network.

【００２２】またＴ．Ｗ．Ｅｂｂｅｓｅｎらはアーク放
電法でカーボンナノチューブを大量に生成する条件を
“Ｎａｔｕｒｅ”（Ｖｏｌ．３５８，１９９２，ｐ２２
０〜２２２）に記載している。具体的な条件としては、
陰極に直径９ｍｍ、陽極に直径６ｍｍの炭素棒を用い、
チャンバー中で１ｍｍ離して対向するように設置し、ヘ
リウム約６６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）の雰囲気中
で約１８Ｖ、１００Ａのアーク放電を発生させる。In addition, T. W. Ebbesen et al. Set the conditions for producing a large amount of carbon nanotubes by the arc discharge method in “Nature” (Vol. 358, 1992, p. 22).
0 to 222). As specific conditions,
Using a carbon rod with a diameter of 9 mm for the cathode and a diameter of 6 mm for the anode,
An arc discharge of about 18 V and 100 A is generated in an atmosphere of helium of about 66500 Pa (500 Torr) in a chamber at a distance of 1 mm.

【００２３】６６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）よりも
圧力が低いとカーボンナノチューブの割合は少なく、６
６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）より圧力が高くても全
体の生成量は減少する。最適条件の６６５００Ｐａ（５
００Ｔｏｒｒ）では生成物中のカーボンナノチューブの
割合は７５％に達する。投入電力を変化させたり、雰囲
気をアルゴンにしてもカーボンナノチューブの収集率は
低下する。なお、カーボンナノチューブは、生成したカ
ーボンロッドの中心付近に多く存在する。If the pressure is lower than 66500 Pa (500 Torr), the ratio of carbon nanotubes is small,
Even if the pressure is higher than 6500 Pa (500 Torr), the total amount of production decreases. 66500Pa (5
(00 Torr), the proportion of carbon nanotubes in the product reaches 75%. Even if the input power is changed or the atmosphere is changed to argon, the collection rate of carbon nanotubes decreases. In addition, many carbon nanotubes exist near the center of the produced carbon rod.

【００２４】（３）レーザー蒸発法 レーザー蒸発法はＴ．Ｇｕｏらにより、“Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ”（２４３，１９
９５，ｐ．４９〜５４）に報告されて、さらにＡ．Ｔｈ
ｅｓｓらが、“Ｓｃｉｅｎｃｅ”（ｖｏｌ．２７３，１
９９６，ｐ．４８３〜４８７）にレーザー蒸発法による
ロープ状ＳＷＮＴの生成を報告している。この方法の概
略は以下のとおりである。(3) Laser evaporation method Guo et al., “Chemic.
al PhysicsLetters "(243,19
95, p. 49-54). Th
ess et al., "Science" (vol. 273, 1
996, p. 483-487) report the production of rope-like SWNTs by the laser evaporation method. The outline of this method is as follows.

【００２５】まず、石英管中にＣｏやＮｉを分散させた
カーボンロッドを設置し、石英管中にＡｒを６６５００
Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）満たした後、全体を１２００℃
程度に加熱する。そして石英管の上流側の端からＮｄＹ
ＡＧレーザーを集光してカーボンロッドを加熱蒸発させ
る。そうすると石英管の下流側にカーボンナノチューブ
が堆積する。この方法はＳＷＮＴを選択的に作製する方
法としては有望であり、また、ＳＷＮＴが集まってロー
ブ状になり易い等の特徴がある。First, a carbon rod in which Co or Ni is dispersed is placed in a quartz tube, and 66500 is introduced into the quartz tube.
After satisfying Pa (500 Torr), the whole is 1200 ° C.
Heat to about. Then, from the upstream end of the quartz tube, NdY
The carbon rod is heated and evaporated by condensing the AG laser. Then, carbon nanotubes are deposited on the downstream side of the quartz tube. This method is promising as a method for selectively producing SWNTs, and has features such as that SWNTs are likely to be gathered to form a lobe.

【００２６】上記、いずれの製造方法によっても、カー
ボンナノチューブと共に、不純物であるアモルファスカ
ーボン等の副生成物が生成する。かかる副生成物は、カ
ーボンナノチューブに対して凝着していることが多く、
また、カーボンナノチューブは溶剤不溶性であり、溶剤
不溶性の副生成物とカーボンナノチューブとを分離して
精製することは、困難であった。By any of the above-mentioned manufacturing methods, by-products such as amorphous carbon as impurities are generated together with the carbon nanotubes. Such by-products often adhere to carbon nanotubes,
Further, carbon nanotubes are solvent-insoluble, and it has been difficult to separate and purify the solvent-insoluble by-products and carbon nanotubes.

【００２７】また、従来技術のカーボンナノチューブの
構成や製法では、得られるカーボンナノチューブは太さ
も方向もかなりランダムなものであり、また成長直後で
はカーボンナノチューブに電極は接合されていない。す
なわちカーボンナノチューブは利用に際して、合成後に
回収して精製し、さらに利用する形態に合わせて特定の
形状に形成しなければならない。Further, according to the structure and manufacturing method of the conventional carbon nanotube, the obtained carbon nanotube has a considerably random thickness and direction, and the electrode is not bonded to the carbon nanotube immediately after the growth. That is, carbon nanotubes must be collected, purified after synthesis, and formed into a specific shape according to the form to be used.

【００２８】例えば、カーボンナノチューブを電気回路
に利用しようとする場合には、カーボンナノチューブが
非常に微細であるためにハンドリングが困難であり、集
積回路（ＩＣ）のような高密度配線を作製する手法は未
だ提案されておらず、Ｎａｔｕｒｅ ｖｏｌ．３９７、
１９９９、ｐ．６７３〜６７５に示されているように、
微細電極をあらかじめ作製し、その位置にカーボンナノ
チューブが配置してできる単一構造の微細素子を評価す
るのみであった。また、カーボンナノチューブは非常に
高価であり、ロスの無いように効率的に電子回路内部に
組み込ませたい。これらハンドリングの困難さ、および
高価であることの問題は、具体的なデバイス化に大きな
障害となっている。For example, when attempting to use carbon nanotubes in an electric circuit, it is difficult to handle the carbon nanotubes because the carbon nanotubes are very fine, and a method for producing high-density wiring such as an integrated circuit (IC) is used. Has not yet been proposed, and Nature vol. 397,
1999, p. 673-675,
Only a fine element having a single structure formed by preparing a fine electrode in advance and arranging carbon nanotubes at that position was evaluated. Further, carbon nanotubes are very expensive, and it is desired to efficiently incorporate them into electronic circuits without loss. These difficulties in handling and the problem of being expensive are major obstacles to realizing a specific device.

【００２９】その１つの打開策として、従来の電子回路
デバイスとは異なる生物の脳に類似させた電気信号処理
を考えることができる。カーボンナノチューブはこれま
での電気配線とは異なり、非常に細く、指向性も高いた
め、脳内のニューロンのような多重配線を実現し、従来
の計算処理とは異なる非ノイマン型の処理機構を具現化
できる可能性がある。しかしながら、これまでにカーボ
ンナノチューブの組織構造体による信号伝達、信号処理
に関する報告は無い。As one of the measures, an electric signal processing that resembles the brain of an organism different from the conventional electronic circuit device can be considered. Unlike conventional electrical wiring, carbon nanotubes are extremely thin and have high directivity, so they realize multiple wiring like neurons in the brain and implement a non-Neumann-type processing mechanism different from conventional calculation processing. May be possible. However, there is no report on signal transmission and signal processing by the carbon nanotube tissue structure.

【００３０】また、電子源として利用しようとする場
合、Ａ．Ｇ．Ｒｉｎｚｌｅｒらは、“Ｓｃｉｅｎｃｅ”
（Ｖｏｌ．２６９，１９９５，ｐ．１５５０〜１５５
３）に示されているようにカーボンファイバーの１本を
取り出し、片方を電極に接着する必要があるとしてい
る。また、Ｗａｌｔ Ａ．ｄｅ Ｈｅｅｒらは、“Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ”（Ｖｏｌ．２７０，１９９５，ｐ．１１７
９〜１１８０）および“Ｓｃｉｅｎｃｅ”（Ｖｏｌ．２
６８，１９９５，ｐ．８４５〜８４７）に示されるよう
に、アーク放電で作製したカーボンナノチューブを精製
した後、セラミックフィルターを用いて基板上にカーボ
ンナノチューブを立たせる工程が必要であるとしてい
る。この場合には積極的に電極とカーボンナノチューブ
を接合してはいない。また、利用するカーボンナノチュ
ーブは相互に複雑に絡み合い易く、個々のカーボンナノ
チューブの特性を十分発現できるデバイスではなかっ
た。When using as an electron source, A.I. G. FIG. Rinzler et al., “Science”
(Vol. 269, 1995, pp. 1550-155)
As shown in 3), one of the carbon fibers needs to be taken out and one of them needs to be bonded to the electrode. Also, Walt A. de Heer et al.
issue "(Vol. 270, 1995, p. 117)
9 to 1180) and “Science” (Vol. 2).
68, 1995, p. As shown in 845-847), it is necessary to purify carbon nanotubes produced by arc discharge and then use a ceramic filter to stand the carbon nanotubes on a substrate. In this case, the electrode and the carbon nanotube are not actively joined. Further, the carbon nanotubes to be used are liable to be intertwined with each other in a complicated manner, and are not devices which can sufficiently exhibit the characteristics of the individual carbon nanotubes.

【００３１】[0031]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な問題
に鑑みなされたものであり、カーボンナノチューブのハ
ンドリング性を向上させ、具体的なカーボンナノチュー
ブデバイスおよびその製造方法を提供することを目的と
する。また、本発明の他の目的は、カーボンナノチュー
ブの製造後、カーボンナノチューブのみを、好ましくは
所望の形状のカーボンナノチューブのみを精製し得るカ
ーボンナノチューブの精製方法を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to improve the handleability of carbon nanotubes and to provide a specific carbon nanotube device and a method for manufacturing the same. I do. Another object of the present invention is to provide a method for purifying carbon nanotubes which can purify only carbon nanotubes, preferably only carbon nanotubes having a desired shape, after producing carbon nanotubes.

【００３２】[0032]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、カーボン
ナノチューブを粒子と出会わせると、カーボンナノチュ
ーブが粒子に巻きつくように付着する性質を見出し、本
発明を相当するに至った。つまり、以下に挙げる本発明
は、カーボンナノチューブが粒子に巻きつくように付着
する性質を利用したものであり、かかる性質を利用すれ
ば、上記目的が達せられる。すなわち、本発明は、 ＜１＞ 少なくともカーボンナノチューブを含むカーボ
ンナノチューブデバイスであって、前記カーボンナノチ
ューブの少なくとも一部に、粒子の表面形状に沿った曲
線を含むことを特徴とするカーボンナノチューブデバイ
スである。Means for Solving the Problems The present inventors have found that when a carbon nanotube meets a particle, the carbon nanotube adheres so as to be wound around the particle, and has reached the present invention. In other words, the present invention described below utilizes the property that the carbon nanotube adheres so as to wind around the particles, and the above object can be achieved by using such a property. That is, the present invention provides <1> a carbon nanotube device including at least a carbon nanotube, wherein at least a part of the carbon nanotube includes a curve along a surface shape of a particle. .

【００３３】＜２＞ カーボンナノチューブが、コイル
状であることを特徴とする＜１＞に記載のカーボンナノ
チューブデバイスである。 ＜３＞ カーボンナノチューブが、１つまたは複数の粒
子に巻きつけられてなることを特徴とする＜２＞に記載
のカーボンナノチューブデバイスである。 ＜４＞ 少なくとも、複数の粒子の集合体と、該集合体
における粒子相互間にネットワーク状に存在する複数の
カーボンナノチューブと、からなることを特徴とする＜
１＞に記載のカーボンナノチューブデバイスである。<2> The carbon nanotube device according to <1>, wherein the carbon nanotube has a coil shape. <3> The carbon nanotube device according to <2>, wherein the carbon nanotube is wound around one or more particles. <4> At least an aggregate of a plurality of particles and a plurality of carbon nanotubes existing in a network between the particles in the aggregate.
<1> A carbon nanotube device according to <1>.

【００３４】＜５＞ 少なくとも複数の層を有するカー
ボンナノチューブデバイスデバイスであって、前記複数
の層のうち、少なくとも１の層が、少なくとも、複数の
粒子の集合体と、該集合体における粒子相互間にネット
ワーク状に存在する複数のカーボンナノチューブと、か
らなることを特徴とする＜１＞に記載のカーボンナノチ
ューブデバイスである。 ＜６＞ 前記複数の粒子が、少なくとも２種類以上の粒
子からなることを特徴とする＜４＞または＜５＞に記載
のカーボンナノチューブデバイスである。 ＜７＞ 前記２種類以上の粒子のうち、少なくとも２種
類が、相互に電気特性の異なる粒子であることを特徴と
する＜６＞に記載のカーボンナノチューブデバイスであ
る。<5> A carbon nanotube device having at least a plurality of layers, wherein at least one of the plurality of layers includes at least an aggregate of a plurality of particles and an interparticle between the aggregates. And a plurality of carbon nanotubes existing in a network. <6> The carbon nanotube device according to <4> or <5>, wherein the plurality of particles include at least two or more types of particles. <7> The carbon nanotube device according to <6>, wherein at least two of the two or more types of particles have different electrical characteristics.

【００３５】＜８＞ 前記２種類以上の粒子のうち、少
なくとも２種類が、相互に異なる粒径の粒子であること
を特徴とする＜６＞または＜７＞に記載のカーボンナノ
チューブデバイスである。 ＜９＞ 膜状に成形されていることを特徴とする＜４＞
〜＜８＞のいずれか１に記載のカーボンナノチューブデ
バイスである。 ＜１０＞ 表面または端部からカーボンナノチューブが
突出していることを特徴とする＜９＞に記載のカーボン
ナノチューブデバイスである。<8> The carbon nanotube device according to <6> or <7>, wherein at least two of the two or more types of particles have different particle sizes. <9> characterized by being formed into a film <4>
~ The carbon nanotube device according to any one of <8>. <10> The carbon nanotube device according to <9>, wherein the carbon nanotube protrudes from a surface or an end.

【００３６】＜１１＞ 複数のカーボンナノチューブ
が、ネットワーク状に存在することを特徴とする＜１＞
に記載のカーボンナノチューブデバイスである。 ＜１２＞ ＜４＞〜＜１１＞のいずれか１に記載のカー
ボンナノチューブデバイスであって、導電性ネットワー
クとして用いられることを特徴とするカーボンナノチュ
ーブデバイスである。 ＜１３＞ 前記粒子の少なくとも一部が、ラテックス粒
子であることを特徴とする＜１＞〜＜１２＞のいずれか
１に記載のカーボンナノチューブデバイスである。<11> A plurality of carbon nanotubes are present in a network <1>
2. The carbon nanotube device according to 1. <12> The carbon nanotube device according to any one of <4> to <11>, wherein the carbon nanotube device is used as a conductive network. <13> The carbon nanotube device according to any one of <1> to <12>, wherein at least some of the particles are latex particles.

【００３７】＜１４＞ 前記粒子の少なくとも一部が、
表面改質されていることを特徴とする＜１＞〜＜１３＞
のいずれか１に記載のカーボンナノチューブデバイスで
ある。 ＜１５＞ ＜１＞〜＜３＞のいずれか１に記載のカーボ
ンナノチューブデバイスの製造方法であって、カーボン
ナノチューブと粒子とを分散媒に分散する工程を含むこ
とを特徴とするカーボンナノチューブデバイスの製造方
法である。 ＜１６＞ さらに、分散媒を除去する工程を含むことを
特徴とする＜１５＞に記載のカーボンナノチューブデバ
イスの製造方法である。<14> At least a part of the particles is
<1> to <13> characterized by having been surface modified
2. The carbon nanotube device according to any one of 1. to 1., <15> The method for producing a carbon nanotube device according to any one of <1> to <3>, further comprising a step of dispersing the carbon nanotubes and particles in a dispersion medium. It is a manufacturing method. <16> The method for producing a carbon nanotube device according to <15>, further comprising a step of removing a dispersion medium.

【００３８】＜１７＞ さらに、粒子を消去する工程を
含むことを特徴とする＜１６＞に記載のカーボンナノチ
ューブデバイスの製造方法である。 ＜１８＞ ＜４＞〜＜１１＞のいずれか１に記載のカー
ボンナノチューブデバイスの製造方法であって、複数の
カーボンナノチューブと複数の粒子とを分散媒に分散す
る工程と、分散媒を除去することで、前記粒子と前記カ
ーボンナノチューブとからなる複合体を形成する工程を
含むことを特徴とするカーボンナノチューブデバイスの
製造方法である。 ＜１９＞ 前記複数の粒子が、少なくとも２種類以上の
粒子からなることを特徴とする＜１８＞に記載のカーボ
ンナノチューブデバイスの製造方法である。<17> The method for producing a carbon nanotube device according to <16>, further comprising a step of erasing particles. <18> The method for producing a carbon nanotube device according to any one of <4> to <11>, wherein the step of dispersing a plurality of carbon nanotubes and the plurality of particles in a dispersion medium and the step of removing the dispersion medium. Thus, a method for producing a carbon nanotube device, comprising a step of forming a composite composed of the particles and the carbon nanotubes. <19> The method for producing a carbon nanotube device according to <18>, wherein the plurality of particles include at least two or more types of particles.

【００３９】＜２０＞ 前記２種類以上の粒子のうち、
少なくとも２種類が、相互に電気特性の異なる粒子であ
ることを特徴とする＜１９＞に記載のカーボンナノチュ
ーブデバイスの製造方法である。 ＜２１＞ 前記２種類以上の粒子のうち、少なくとも２
種類が、相互に異なる粒径の粒子であることを特徴とす
る＜１９＞に記載のカーボンナノチューブデバイスの製
造方法である。 ＜２２＞ さらに、前記粒子と前記カーボンナノチュー
ブとからなる複合体に対して、液体を注入もしくは含浸
させる工程を含むことを特徴とする＜１８＞〜＜２１＞
のいずれか１に記載のカーボンナノチューブデバイスの
製造方法である。<20> Of the two or more types of particles,
<19> The method for producing a carbon nanotube device according to <19>, wherein at least two types of particles have mutually different electrical characteristics. <21> Among the two or more types of particles, at least 2
<19> The method for producing a carbon nanotube device according to <19>, wherein the types are particles having different particle diameters. <22> The method further includes a step of injecting or impregnating a liquid into the composite including the particles and the carbon nanotubes. <18> to <21>
5. The method for manufacturing a carbon nanotube device according to any one of the above.

【００４０】＜２３＞ 前記複合体から、前記粒子の一
部を表面から消失させて、表面近傍のカーボンナノチュ
ーブを突出させる工程を含むことを特徴とする＜１８＞
に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法であ
る。 ＜２４＞ 前記複合体を中途で断烈させて、断面の端部
近傍のカーボンナノチューブを突出させる工程を含むこ
とを特徴とする＜１８＞に記載のカーボンナノチューブ
デバイスの製造方法である。 ＜２５＞ 前記複合体を、膜状に形成することを特徴と
する＜１８＞〜＜２４＞のいずれか１に記載のカーボン
ナノチューブデバイスの製造方法である。<23> The method according to <18>, further comprising a step of causing a part of the particles to disappear from the surface of the composite and projecting carbon nanotubes near the surface.
5. The method for producing a carbon nanotube device according to item 1. <24> The method for producing a carbon nanotube device according to <18>, including a step of cutting the composite halfway to project a carbon nanotube near an end of a cross section. <25> The method for producing a carbon nanotube device according to any one of <18> to <24>, wherein the composite is formed in a film shape.

【００４１】＜２６＞ さらに、粒子相互間の空隙を減
少ないし消失させる工程を含むことを特徴とする＜１８
＞〜＜２６＞のいずれか１に記載のカーボンナノチュー
ブデバイスの製造方法である。 ＜２７＞ 前記粒子と前記カーボンナノチューブとから
なる複合体から、前記粒子を消失させる工程を含むこと
を特徴とする＜１８＞〜＜２３＞のいずれか１に記載の
カーボンナノチューブデバイスの製造方法である。 ＜２８＞ さらに粒子が消失して形成された空間に、他
の液体または固体を充填する工程を含むことを特徴とす
る＜２７＞に記載のカーボンナノチューブデバイスの製
造方法である。<26> The method of the present invention further comprises a step of reducing or eliminating voids between the particles.
<26> The method for producing a carbon nanotube device according to any one of <26> to <26>. <27> The method for producing a carbon nanotube device according to any one of <18> to <23>, further comprising a step of removing the particles from a composite including the particles and the carbon nanotubes. is there. <28> The method for producing a carbon nanotube device according to <27>, further comprising a step of filling a space formed by disappearing the particles with another liquid or solid.

【００４２】＜２９＞ カーボンナノチューブと粒子と
を分散媒に分散して複合させることで、前記粒子に前記
カーボンナノチューブが巻き付いたカーボンナノチュー
ブ−粒子複合体を得、該カーボンナノチューブ−粒子複
合体を分離することで、カーボンナノチューブを精製す
ることを特徴とするカーボンナノチューブの精製方法で
ある。 ＜３０＞ 前記粒子が、略同粒径であることを特徴とす
る＜２９＞に記載のカーボンナノチューブの精製方法で
ある。 ＜３１＞ さらに、前記分離されたカーボンナノチュー
ブ−粒子複合体から、粒子を消去してカーボンナノチュ
ーブのみを単離することを特徴とする＜２９＞または＜
３０＞に記載のカーボンナノチューブの精製方法であ
る。<29> By dispersing the carbon nanotubes and particles in a dispersion medium to form a composite, a carbon nanotube-particle composite in which the carbon nanotubes are wound around the particles is obtained, and the carbon nanotube-particle composite is separated. Thereby purifying the carbon nanotubes. <30> The method for purifying carbon nanotube according to <29>, wherein the particles have substantially the same particle size. <31> Further, from the separated carbon nanotube-particle composite, only the carbon nanotube is isolated by erasing the particles, <29> or <
30>.

【００４３】カーボンナノチューブを粒子と出会わせる
と、カーボンナノチューブが細く、丈夫でしなやかな構
造であることから、該カーボンナノチューブは前記粒子
に巻きつくように付着（以下、カーボンナノチューブの
このような状態を「粒子複合」と称する。）するように
なり、カーボンナノチューブ自身の凝集や偏析を防止す
ることができる。When the carbon nanotubes meet the particles, the carbon nanotubes have a thin, strong and flexible structure. This is referred to as “particle composite”), and the aggregation and segregation of the carbon nanotubes themselves can be prevented.

【００４４】このとき、カーボンナノチューブの合成時
におけるカーボンナノチューブ以外のアモルファスカー
ボン等の副生成物は、カーボンナノチューブに対して凝
着していることが多く、従来非常に分離しにくいものと
して問題となっていたが、本発明のように、カーボンナ
ノチューブを粒子と出会わせるこことすれば、該カーボ
ンナノチューブの方がそれら前記副生成物よりも粒子表
面に付着しやすく、該カーボンナノチューブのみを容易
に分離することができる。この理由としては、前記副生
成物の大半は粒状体であり、前記粒子に付着しても取れ
やすく、その逆に、細長くフレキシブルな前記カーボン
ナノチューブは付着すると取れにくく、粒子表面に残存
するためであると考えられる。At this time, by-products such as amorphous carbon other than carbon nanotubes at the time of synthesis of carbon nanotubes often adhere to the carbon nanotubes, and have been problematic because they are conventionally very difficult to separate. However, if the carbon nanotubes meet the particles as in the present invention, the carbon nanotubes are more easily attached to the particle surface than the by-products, and only the carbon nanotubes are easily separated. can do. The reason for this is that most of the by-products are granular, and are easy to remove even when attached to the particles, and conversely, the elongated and flexible carbon nanotubes are difficult to remove when attached and remain on the particle surface. It is believed that there is.

【００４５】[0045]

【発明の実施の形態】本発明について、詳細に説明す
る。 ［カーボンナノチューブの粒子複合］本発明は、既述の
如くカーボンナノチューブを粒子と出会わせると、カー
ボンナノチューブが粒子に巻きつくように付着する性質
を利用したものであるが、カーボンナノチューブを粒子
と出会わせるには、具体的には、カーボンナノチューブ
と粒子とを適当な分散媒に分散すればよい。分散媒に両
者を分散することで、両者が出会い（衝突し）、前記カ
ーボンナノチューブが前記粒子に巻きつくように付着す
る。このとき、１の分散媒にカーボンナノチューブおよ
び粒子の双方を同時に、あるいは前後して添加しても、
別々の分散媒にカーボンナノチューブと粒子とを予め分
散させておき、両分散液を混合しても構わない。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail. [Particle Composite of Carbon Nanotubes] The present invention utilizes the property that, when the carbon nanotubes are brought into contact with the particles as described above, the carbon nanotubes adhere to the particles so as to be wound around the particles. Specifically, the carbon nanotubes and particles may be dispersed in an appropriate dispersion medium. By dispersing the two in the dispersion medium, the two meet (collide), and the carbon nanotubes are attached so as to wind around the particles. At this time, even if both carbon nanotubes and particles are added to one dispersion medium simultaneously or before or after,
The carbon nanotubes and the particles may be previously dispersed in different dispersion media, and the two dispersions may be mixed.

【００４６】粒子の分散液は、同じ固形分のポリマー溶
液分散液に含有されている固形分が高いにもかかわら
ず、同じ固形分のポリマー溶液に比べて、飛躍的に低い
溶液粘度である。そのため超音波ホモジナイザーなどの
攪拌処理によって溶液内部の分散状態も良好にできて、
さらにフィルム成膜時には平面性の高く均質なフィルム
を作製できる。このことはラテックス粒子を含ませた塗
料への応用として周知である。Although the dispersion of particles has a high solids content in the polymer solution dispersion of the same solid content, the dispersion has a significantly lower solution viscosity than the polymer solution of the same solid content. Therefore, the dispersion state inside the solution can be improved by stirring treatment such as ultrasonic homogenizer,
Furthermore, a uniform film with high flatness can be produced during film formation. This is well known for its application to paints containing latex particles.

【００４７】分散の際には、両者の衝突確率を上げてや
ることが好ましい。つまり、両者を添加した分散液、あ
るいは、どちらか一方を添加した分散液について、攪拌
を加えたり、界面活性剤を添加したり等により、添加物
（カーボンナノチューブおよび／または粒子）の分散性
を高めることが好ましい。At the time of dispersion, it is preferable to increase the probability of collision between the two. That is, the dispersibility of the additive (carbon nanotubes and / or particles) of the dispersion containing both of them, or the dispersion containing either one of them, is increased by stirring or adding a surfactant. Preferably, it is increased.

【００４８】攪拌の方法としては、回転羽根による通常
の攪拌やマグネチックスターラーによる攪拌のような、
回転方式の攪拌の他、超音波分散器を用いた攪拌等、様
々な攪拌方法が挙げられ、本発明においては、特に限定
されない。中でも超音波分散器を用いた攪拌は、カーボ
ンナノチューブおよび／または粒子を、凝集体を形成さ
せること無く良好に攪拌させることができる点で好まし
い。As a method of stirring, a method such as ordinary stirring with a rotating blade or stirring with a magnetic stirrer may be used.
Various stirring methods, such as stirring using an ultrasonic disperser, in addition to rotation stirring, may be mentioned, and the present invention is not particularly limited. Above all, stirring using an ultrasonic disperser is preferable in that the carbon nanotubes and / or particles can be favorably stirred without forming an aggregate.

【００４９】界面活性剤としては、一般に分散剤として
用いられるものが好適に用いられる。好ましくは、極性
を有するものや、化学的にカーボンナノチューブおよび
／または粒子と結合しやすい官能基を有するもの等が挙
げられる。具体的には、用いる粒子の種類に応じて適宜
選択すればよい。その他、粒子自体にカーボンナノチュ
ーブと結合しやすい官能基、例えば、−ＣＯＯＨ、−Ｏ
Ｈ、−ＮＨ2、−ＮＯ2、−ＳＯ4、−ＣＮ、−ＳＨ、−
ＣＨＯ等を導入しておくことで、両者を付着しやすくす
ることも有効である。As the surfactant, those generally used as a dispersant are preferably used. Preferably, those having a polarity, those having a functional group which is chemically bonded to carbon nanotubes and / or particles, and the like are preferably used. Specifically, it may be appropriately selected according to the type of particles used. In addition, a functional group that easily bonds to the carbon nanotube on the particle itself, for example, -COOH, -O
H, -NH 2, -NO 2, -SO 4, -CN, -SH, -
It is also effective to introduce CHO or the like so that both can be easily attached.

【００５０】本発明において使用するカーボンナノチュ
ーブとしては、ＳＷＮＴでもＭＷＮＴでもよく、それら
力学特性に応じて、前記カーボンナノチューブが前記粒
子に巻きつくように付着させることができる。一般に、
ＳＷＮＴのほうがフレキシブルであり、ＭＷＮＴになる
とＳＷＮＴよりはフレキシブルさが失われ、多層になれ
ばなるほど剛直になる傾向にある。前記粒子へのカーボ
ンナノチューブへの付着の具合は、フレキシブルなＳＷ
ＮＴほど付着しやすく、粒子径が大きいほどカーボンナ
ノチューブは付着しやすい。この特性を利用すると、あ
る特定の粒子径を使用することによって、特定のカーボ
ンナノチューブを選択的に粒子に付着させて分離するこ
とができる。The carbon nanotube used in the present invention may be SWNT or MWNT, and the carbon nanotube can be attached so as to wind around the particle according to their mechanical properties. In general,
SWNTs are more flexible, MWNTs are less flexible than SWNTs, and tend to be more rigid as the number of layers increases. The degree of attachment of the carbon nanotubes to the particles is determined by a flexible SW
NT is more easily attached, and the larger the particle size, the more easily the carbon nanotubes are attached. By utilizing this characteristic, specific carbon nanotubes can be selectively attached to particles and separated by using a specific particle diameter.

【００５１】なお、カーボンナノチューブは、それのみ
を分散媒に分散させようとしても、カーボンナノチュー
ブ同士の凝集が起こり、なかなか安定した分散液とする
ことができないが、粒子を混合した分散液は、該粒子に
カーボンナノチューブが付着した状態で安定化するた
め、良好な分散状態を維持することができる。It should be noted that, even if carbon nanotubes alone are to be dispersed in a dispersion medium, aggregation of the carbon nanotubes occurs and a stable dispersion cannot be obtained. Since the particles are stabilized with the carbon nanotubes attached to the particles, a good dispersion state can be maintained.

【００５２】本発明において使用する粒子としては、特
に制限は無く、あらゆる粒子を用いることができる。た
だし、市場から容易に入手可能であり、その粒径や形状
を制御しやすく、カーボンナノチューブが巻きつきやす
いラテックス粒子を用いることが好ましい。ラテックス
粒子は、化学的に合成して製造されるものであるため、
化学的に表面修飾させやすく、後述のカーボンナノチュ
ーブデバイスとするときに所望の特性に制御しやすいと
いったメリットもある。The particles used in the present invention are not particularly limited, and any particles can be used. However, it is preferable to use latex particles which are easily available from the market, whose particle size and shape are easy to control, and in which the carbon nanotubes are easily wound. Since latex particles are manufactured by chemical synthesis,
There is also a merit that it is easy to chemically modify the surface, and it is easy to control to a desired characteristic when forming a carbon nanotube device described later.

【００５３】本発明において使用する粒子の形状として
は、使用目的に応じて適宜選択し得るが、カーボンナノ
チューブを良好に巻き付かせ付着させるには、できるだ
け球形に近い方がよい。また、本発明において使用する
粒子の粒径としては、その目的に応じて適宜選択すれば
よいが、カーボンナノチューブを良好に巻き付かせ付着
させるには、平均粒径として１０〜１００００ｎｍの範
囲内から選択することが好ましく、５０〜１０００ｎｍ
の範囲内から選択することがより好ましい。後述のカー
ボンナノチューブデバイスを製造する際にその均質性を
確保すべく、また、ネットワーク状のデバイスとする際
の充填率を高めるべく、粒子はできる限り単分散である
ことが望ましい。後述のカーボンナノチューブの精製方
法においても、粒子が単分散であることが、より精密に
精製できる点で好ましい。The shape of the particles used in the present invention can be appropriately selected according to the purpose of use. However, in order to wrap and attach the carbon nanotubes satisfactorily, the shape of the particles is preferably as close to spherical as possible. The particle size of the particles used in the present invention may be appropriately selected according to the purpose. However, in order to wrap the carbon nanotubes satisfactorily and to attach them, the average particle size is in the range of 10 to 10000 nm. Preferably selected, 50-1000 nm
It is more preferable to select from within the range. It is desirable that the particles be as monodisperse as possible in order to ensure homogeneity when manufacturing a carbon nanotube device described later and to increase the filling factor when forming a network-like device. Also in the method for purifying carbon nanotubes described below, it is preferable that the particles are monodispersed in that the particles can be purified more precisely.

【００５４】粒子分散液に関しては、例えば市販されて
いるラテックスの分散液を用いることができ、かかる分
散液は、さらに少量の界面活性剤を添加することで非常
に安定な溶液状態を確保でき、カーボンナノチューブを
分散させた後においても、良好な保存が可能となる。As the particle dispersion, for example, a commercially available dispersion of latex can be used, and such a dispersion can be kept in a very stable solution state by adding a small amount of a surfactant. Good storage is possible even after the carbon nanotubes are dispersed.

【００５５】カーボンナノチューブと粒子とを分散させ
る分散媒としては、両者を溶解してしまうことの無い液
体であれば、特に制限は無く、また、カーボンナノチュ
ーブは有機溶剤不溶性であるため、分散させる粒子に応
じて選択すればよい。分散させる粒子として、ラテック
スを用いる場合には、水、界面活性剤を含む水溶液、イ
オンを含む水溶液、アルコール、または、それらの混合
溶液等を用いることが好ましい。The dispersion medium for dispersing the carbon nanotubes and the particles is not particularly limited as long as the liquid does not dissolve both, and the carbon nanotubes are insoluble in an organic solvent. May be selected according to When latex is used as the particles to be dispersed, it is preferable to use water, an aqueous solution containing a surfactant, an aqueous solution containing ions, an alcohol, or a mixed solution thereof.

【００５６】分散媒にカーボンナノチューブおよび粒子
を分散させた分散液における、粒子とカーボンナノチュ
ーブとの混合比に関しては、特に限定されるものではな
く、カーボンナノチューブデバイスを製造する場合に
は、目的とするカーボンナノチューブデバイスの機能に
応じた比率に応じて設定すればよい。例えば、カーボン
ナノチューブ同士の接触あるいは凝集を望む場合には、
カーボンナノチューブの割合を増加し、カーボンナノチ
ューブ同士を分散させたい場合には粒子の割合を増加す
ればよい。なお、カーボンナノチューブの精製方法にお
ける場合の前記混合比に関しては、後述する。The mixing ratio between the particles and the carbon nanotubes in the dispersion liquid in which the carbon nanotubes and the particles are dispersed in the dispersion medium is not particularly limited. What is necessary is just to set according to the ratio according to the function of a carbon nanotube device. For example, when contact or aggregation of carbon nanotubes is desired,
When it is desired to increase the ratio of the carbon nanotubes and to disperse the carbon nanotubes, the ratio of the particles may be increased. The mixing ratio in the method for purifying carbon nanotubes will be described later.

【００５７】［カーボンナノチューブデバイス］本発明
のカーボンナノチューブデバイスは、基本的には、少な
くともカーボンナノチューブを含むカーボンナノチュー
ブデバイスであって、前記カーボンナノチューブの少な
くとも一部に、粒子の表面形状に沿った曲線を含むこと
を特徴とするものである。[Carbon Nanotube Device] The carbon nanotube device of the present invention is basically a carbon nanotube device containing at least carbon nanotubes, wherein at least a part of the carbon nanotubes has a curve along the surface shape of particles. It is characterized by including.

【００５８】すなわち、既述のカーボンナノチューブの
粒子複合により、カーボンナノチューブは粒子に巻き付
いた状態となり、カーボンナノチューブに粒子の表面形
状に沿った曲線が形成される。本発明のカーボンナノチ
ューブデバイスは、そのような曲線を少なくとも一部に
含むカーボンナノチューブを用いたことを特徴とするも
のである。ただし、カーボンナノチューブは、粒子に完
全に巻き付いた状態としての曲面形状が含まれていなく
てもよく、粒子の表面形状に沿った曲線が、カーボンナ
ノチューブの少なくとも一部分に含まれていればよい。
その意味で、本明細書において、「巻き付いた」との表
現は、実際にはカーボンナノチューブの長手方向の一部
が、粒子の表面の一部に付着したに過ぎない状態も含む
概念である。That is, due to the above-described carbon nanotube particle composite, the carbon nanotube is wound around the particle, and a curve is formed on the carbon nanotube along the surface shape of the particle. The carbon nanotube device of the present invention is characterized by using a carbon nanotube including such a curve at least in part. However, the carbon nanotube does not need to include a curved shape as a state of being completely wound around the particles, and it is sufficient that a curve along the surface shape of the particles is included in at least a part of the carbon nanotube.
In that sense, the expression “wrapped” in the present specification is a concept including a state in which a part of the carbon nanotube in the longitudinal direction actually adheres only to a part of the surface of the particle.

【００５９】このとき、粒子複合に供した粒子自体は、
存在していてもよいし、存在していなくてもよい。すな
わち、粒子複合により生じた「粒子の表面形状に沿った
曲線」を含むカーボンナノチューブをデバイス内に含む
ものであればよい。以下に、本発明のカーボンナノチュ
ーブの実施形態を挙げて、さらにその製造方法を説明す
る。At this time, the particles themselves subjected to the particle composite are:
It may or may not be present. That is, any device may be used as long as the device includes a carbon nanotube including a “curve along the surface shape of the particle” generated by the particle composite. Hereinafter, the production method of the carbon nanotube of the present invention will be further described with reference to embodiments.

【００６０】＜第１の実施形態＞図１に本発明の第１の
実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの拡大図
を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデバイ
スは、カーボンナノチューブ１が、１つの粒子２にコイ
ル状に巻きつけられてなるものである。本実施形態のカ
ーボンナノチューブデバイスは、極めて微細なコイルと
して用いることができる。また、粒子２として磁性体を
用いれば、極めて微細な電磁石として用いることもでき
る。<First Embodiment> FIG. 1 is an enlarged view of a carbon nanotube device according to a first embodiment of the present invention. In the carbon nanotube device according to the present embodiment, the carbon nanotubes 1 are wound around one particle 2 in a coil shape. The carbon nanotube device of the present embodiment can be used as an extremely fine coil. If a magnetic material is used as the particles 2, it can be used as an extremely fine electromagnet.

【００６１】本実施形態のカーボンナノチューブデバイ
スを製造するために、好ましい粒子の粒径としては、平
均粒径として、５０〜１０００ｎｍの範囲である。粒子
の粒径を変えることで、図２（Ａ）および（Ｂ）に示す
ように得られるコイルの径を変えることができる。した
がって、上記好ましい粒径の範囲内で、所望とするデバ
イスの機能に応じて、用いる粒子の粒径を選択すればよ
い。すなわち、粒径の小さな粒子２’を用いた図２
（Ａ）のコイル径ｒに比べ、粒径の大きな粒子２”を用
いた図２（Ｂ）のコイル径Ｒの方が、粒径に応じて大き
なものとなる。なお、この点については、以降の実施形
態においても基本的に同様である。また、好ましいカー
ボンナノチューブとしては、ＳＷＮＴであり、その長さ
としては２００ｎｍ以上であることが好ましい。In order to manufacture the carbon nanotube device of the present embodiment, the average particle diameter of the particles is preferably in the range of 50 to 1000 nm. By changing the particle diameter of the particles, the diameter of the coil obtained as shown in FIGS. 2A and 2B can be changed. Therefore, the particle size of the particles to be used may be selected according to the desired function of the device within the above preferable range of the particle size. That is, FIG. 2 using particles 2 ′ having a small particle diameter.
The coil diameter R in FIG. 2B using the particles 2 ″ having a large particle diameter becomes larger in accordance with the particle diameter as compared with the coil diameter r in (A). The same applies to the following embodiments, and a preferable carbon nanotube is SWNT, and its length is preferably 200 nm or more.

【００６２】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、カーボンナノチューブを粒子複合させた分散
液を濾過する等、分散液から分散媒を除去することで得
ることができる。なお、以下の第２の実施形態に係るカ
ーボンナノチューブデバイス等、複数の粒子にカーボン
ナノチューブが巻き付いたものを、カーボンナノチュー
ブの連結部分で切断することで得ることもできる。The carbon nanotube device according to the present embodiment can be obtained by removing the dispersion medium from the dispersion, for example, by filtering the dispersion in which the carbon nanotubes are composited with particles. In addition, it can also be obtained by cutting a carbon nanotube wound around a plurality of particles at a connecting portion of the carbon nanotube, such as a carbon nanotube device according to a second embodiment described below.

【００６３】＜第２の実施形態＞図３に本発明の第２の
実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの拡大図
を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデバイ
スは、カーボンナノチューブ１が、３つの粒子２ａ，２
ｂ，２ｃにコイル状に巻きつけられてなるものである。
本実施形態のカーボンナノチューブデバイスは、極めて
微細な３連のコイルとして用いることができる。また、
粒子２ａ，２ｂ，２ｃの少なくともいずれか一つとして
磁性体を用いれば、当該箇所においては、極めて微細な
電磁石として用いることもできる。<Second Embodiment> FIG. 3 is an enlarged view of a carbon nanotube device according to a second embodiment of the present invention. In the carbon nanotube device according to the present embodiment, the carbon nanotube 1 has three particles 2a, 2
b and 2c are wound in a coil shape.
The carbon nanotube device of the present embodiment can be used as an extremely fine triple coil. Also,
If a magnetic material is used as at least one of the particles 2a, 2b, 2c, the portion can be used as an extremely fine electromagnet.

【００６４】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、第１の実施形態のカーボンナノチューブデバ
イスと同様にして製造し、これを分離することによって
得ることができる。つまり、第１の実施形態に係るカー
ボンナノチューブデバイスと区別無く製造し、混合状態
で得られたカーボンナノチューブデバイス（１つのカー
ボンナノチューブが巻き付く粒子が、１個および３個と
は限らない）から分離することで、第１および第２の実
施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの双方が得
られる。The carbon nanotube device according to the present embodiment can be obtained by manufacturing in the same manner as the carbon nanotube device of the first embodiment, and separating it. That is, the carbon nanotube device is manufactured without distinction from the carbon nanotube device according to the first embodiment, and separated from the carbon nanotube device obtained in a mixed state (particles around which one carbon nanotube is wound are not limited to one and three). By doing so, both the carbon nanotube devices according to the first and second embodiments can be obtained.

【００６５】分離は、メッシュの異なるフィルターを用
いることによって行っても、顕微鏡で見ながらマニピュ
レーターで直接分離することもできる。カーボンナノチ
ューブ自体を、マニピュレーターで直接分離することは
一般的に困難であり、その他接着剤で貼り付けることで
偶然に分離することは、時間がかかると共にその正確さ
にも欠ける。さらに、電子顕微鏡中で微細なピンセット
を用いて分離しようとしても、カーボンナノチューブが
ピンセット自体に貼り付き、取ることができなくなって
しまう。これに対し、粒子複合した状態のカーボンナノ
チューブについては、図４に示すように粒子２自体をマ
ニピュレーター３でつかむことができるため、マニピュ
レーターによる分離が可能となる。The separation can be performed by using a filter having a different mesh, or can be directly separated by a manipulator while observing with a microscope. It is generally difficult to directly separate the carbon nanotube itself with a manipulator, and accidentally separating the carbon nanotube by attaching it with an adhesive takes time and lacks its accuracy. Furthermore, even if it tries to separate using fine tweezers in an electron microscope, a carbon nanotube sticks to tweezers itself and cannot be removed. On the other hand, as for the carbon nanotubes in a state of composite particles, the particles 2 themselves can be grasped by the manipulator 3 as shown in FIG. 4, so that separation by the manipulator becomes possible.

【００６６】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスを製造するためには、できる限り長いカーボンナ
ノチューブを用いることが好ましく、具体的には１００
０ｎｍ以上であることが好ましい。なお、本発明におい
て、１つのカーボンナノチューブが巻き付く粒子として
は、１個および３個に限定されず、いくつでも構わな
い。In order to manufacture the carbon nanotube device according to the present embodiment, it is preferable to use a carbon nanotube as long as possible.
It is preferably 0 nm or more. In the present invention, the number of particles around which one carbon nanotube is wound is not limited to one or three, but may be any number.

【００６７】＜第３の実施形態＞図５に本発明の第３の
実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの拡大図
を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデバイ
スは、カーボンナノチューブ１が、１つの粒子２にコイ
ル状に巻きつけられた、第１の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスを適当な基板４の表面に固着させ
たものである。すなわち、第１の実施形態に係るカーボ
ンナノチューブデバイスの状態の物を基板４の表面に接
触させ、粒子２を溶融させて基板４の表面に固着させる
ことで本実施形態に係るカーボンナノチューブデバイス
を得ることができる。<Third Embodiment> FIG. 5 is an enlarged view of a carbon nanotube device according to a third embodiment of the present invention. The carbon nanotube device according to the present embodiment is obtained by fixing the carbon nanotube device according to the first embodiment, in which the carbon nanotube 1 is wound around one particle 2 in a coil shape, to the surface of an appropriate substrate 4. It is. That is, the object in the state of the carbon nanotube device according to the first embodiment is brought into contact with the surface of the substrate 4, and the particles 2 are melted and fixed to the surface of the substrate 4 to obtain the carbon nanotube device according to the present embodiment. be able to.

【００６８】本実施形態のカーボンナノチューブデバイ
スは、第１の実施形態に係るカーボンナノチューブデバ
イスを基板４表面に素子として配置することができる。
このようにカーボンナノチューブデバイスを基板４表面
に固着させれば、基板に適当な配線を施すことで、直接
電気素子として、あるいは他のデバイスとともに、集積
回路を構成することができる。In the carbon nanotube device according to the present embodiment, the carbon nanotube device according to the first embodiment can be arranged as an element on the surface of the substrate 4.
If the carbon nanotube device is fixed to the surface of the substrate 4 in this way, an integrated circuit can be formed directly as an electric element or together with other devices by providing appropriate wiring to the substrate.

【００６９】粒子２を溶解させる方法としては、粒子２
として熱可塑性の材料を用いている場合には、加熱溶融
させる方法が挙げられる。加熱溶融については、後述の
「粒子を消去する場合」と同様の考え方が踏襲されるた
め、詳細は後述する。勿論、本実施形態においては、粒
子２を消失させるわけでは無いため、加熱溶融は、より
ゆるい条件で問題ない。また、粒子２を溶解し得る溶剤
により溶解する方法であってもよい。溶剤により溶解す
る方法の場合、溶剤を蒸気化して用いることがより好ま
しい。The method for dissolving the particles 2 is as follows.
In the case where a thermoplastic material is used, a method of heating and melting is used. As for the heating and melting, the same concept as in the case of “erasing particles” described later is followed, and thus the details will be described later. Of course, in the present embodiment, since the particles 2 are not eliminated, there is no problem in the heating and melting under milder conditions. Further, a method of dissolving with a solvent capable of dissolving the particles 2 may be used. In the case of the method of dissolving with a solvent, it is more preferable to vaporize the solvent before use.

【００７０】＜第４の実施形態＞図６に本発明の第４の
実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの拡大斜
視図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、カーボンナノチューブ１がコイル状に巻かれ
たものである。すなわち、第１の実施形態に係るカーボ
ンナノチューブデバイスを適当な基板４の表面に置いた
上で、前記粒子を消去したものである。<Fourth Embodiment> FIG. 6 is an enlarged perspective view of a carbon nanotube device according to a fourth embodiment of the present invention. In the carbon nanotube device according to the present embodiment, the carbon nanotubes 1 are wound in a coil shape. That is, the carbon nanotube device according to the first embodiment is placed on an appropriate surface of the substrate 4 and then the particles are eliminated.

【００７１】本実施形態のカーボンナノチューブデバイ
スは、極めて微細なコイルとして用いることができる。
また、粒子の消失したコイルの内側に磁性体を配置すれ
ば、極めて微細な電磁石として用いることもできる。前
記粒子の消去には、粒子２として熱可塑性の材料を用い
ている場合には、加熱溶融させる方法が挙げられる。ま
た、粒子を溶解し得る溶剤により溶解する方法であって
もよい。The carbon nanotube device of this embodiment can be used as an extremely fine coil.
Further, if a magnetic material is arranged inside the coil in which the particles have disappeared, it can be used as an extremely fine electromagnet. In the case where a thermoplastic material is used as the particles 2, a method of heating and melting the particles may be used for erasing the particles. Alternatively, a method of dissolving with a solvent capable of dissolving the particles may be used.

【００７２】前記粒子の消去に加熱溶融させる方法を適
用する場合には、カーボンナノチューブを破壊してしま
わないように、３００℃以下の温度とすることが好まし
く、２００℃以下の温度とすることがより好ましく、用
いたカーボンナノチューブに欠陥が含まれる場合には、
特に１５０℃以下の温度とすることが好ましい。When the method of heating and melting is applied to the erasing of the particles, the temperature is preferably set to 300 ° C. or lower, and preferably to 200 ° C. or lower so as not to break the carbon nanotube. More preferably, if the carbon nanotubes used contain defects,
In particular, the temperature is preferably set to 150 ° C. or lower.

【００７３】ただし、カーボンナノチューブの破壊は、
雰囲気中の酸素による酸化によるものであるため、雰囲
気中の酸素を排除した水素等の還元ガス雰囲気や不活性
ガス雰囲気（Ｎ2，Ｈｅ等中で加熱する場合には、加熱
温度をより高くすることができる。加熱溶融され溶融し
た粒子の液体は、所望の手段で基板４表面から排出され
る。勿論、基板４にコイル状のカーボンナノチューブ１
を固着させるべく、溶融した粒子の液体の少なくとも一
部を基板４の表面に残しておいてもよい。その意味で、
本発明において「粒子を消去する」とは、粒子を構成す
る材料を完全に消失させるのではなく、粒子としての形
状をその後に残さない程度に消失させた状態も含む概念
とする。粒子を溶剤により溶解した場合にも、同様に、
その溶液を基板４表面から完全に排出してもよいし、少
なくとも一部を基板４の表面に残しておいてもよい。However, the destruction of the carbon nanotube is as follows:
The heating temperature is higher when heating is performed in a reducing gas atmosphere such as hydrogen or an inert gas atmosphere (N 2 , He, etc.) from which oxygen in the atmosphere has been eliminated because the oxidation is caused by oxygen in the atmosphere. The liquid of the heated and melted particles is discharged from the surface of the substrate 4 by a desired means.
In order to fix the liquid, at least a part of the liquid of the molten particles may be left on the surface of the substrate 4. In that sense,
In the present invention, “erasing particles” is a concept including not a state in which the material constituting the particles is completely removed but also a state in which the shape of the particles is removed so as not to be left behind. Similarly, when the particles are dissolved by a solvent,
The solution may be completely discharged from the surface of the substrate 4 or at least a part thereof may be left on the surface of the substrate 4.

【００７４】＜第５の実施形態＞図７に本発明の第５の
実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの拡大斜
視図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、カーボンナノチューブ１が粒子２にコイル状
に巻きつけられてなるカーボンナノチューブデバイスを
複数、基板４の表面に並べて配置したものである。すな
わち、第１および／または第３の実施形態に係るカーボ
ンナノチューブデバイスを複数、適当な基板４の表面に
並べて配置し、任意の手段により基板４に固定したもの
である。当該カーボンナノチューブデバイスは、入力側
端子として入力端子５の１つ、出力側端子として出力端
子６ａ，６ｂ，６ｃの３つが形成されている。また、個
々の粒子２に巻き付いたカーボンナノチューブ１は、そ
の端部が隣接するカーボンナノチューブ１と、粒子２の
表面で接触する確率が高く、基板４の上方から見た面内
では、任意に網目状に接続されたデバイスとなってい
る。<Fifth Embodiment> FIG. 7 is an enlarged perspective view of a carbon nanotube device according to a fifth embodiment of the present invention. In the carbon nanotube device according to the present embodiment, a plurality of carbon nanotube devices in which the carbon nanotubes 1 are wound around the particles 2 in a coil shape are arranged side by side on the surface of the substrate 4. That is, a plurality of the carbon nanotube devices according to the first and / or the third embodiment are arranged side by side on a suitable surface of the substrate 4 and fixed to the substrate 4 by any means. In the carbon nanotube device, one of the input terminals 5 is formed as an input terminal, and three output terminals 6a, 6b, and 6c are formed as output terminals. In addition, the carbon nanotubes 1 wound around the individual particles 2 have a high probability that the ends of the carbon nanotubes 1 make contact with the adjacent carbon nanotubes 1 on the surface of the particles 2. It is a device connected in a shape.

【００７５】本実施形態のカーボンナノチューブデバイ
スは、入力端子５からの入力が多分岐されて、出力端子
６ａ，６ｂ，６ｃの３つから出力される多分岐デバイス
として用いることができる。各粒子２の表面やカーボン
ナノチューブ１同士の接触部分を改質することで、入力
信号を様々に変調することもできる。例えば、入力端子
５からの入力を、出力端子６ａ，６ｂ，６ｃの３つから
等分に分けて、あるいは、所望の強度に分けて、出力す
ることができる。また、基板４の一方もしくは双方の面
から磁場を与えることで、入力信号を変調することもで
きる。The carbon nanotube device of this embodiment can be used as a multi-branch device in which the input from the input terminal 5 is multi-branched and output from the three output terminals 6a, 6b, 6c. By modifying the surface of each particle 2 and the contact portion between the carbon nanotubes 1, the input signal can be variously modulated. For example, the input from the input terminal 5 can be divided equally from the three output terminals 6a, 6b, 6c, or can be output with a desired intensity. By applying a magnetic field from one or both surfaces of the substrate 4, the input signal can be modulated.

【００７６】本実施形態のカーボンナノチューブデバイ
スは、粒子２の粒径を変えることにより、レスポンスを
調整することができる。具体的には、粒子２の粒径を小
さくし、カーボンナノチューブ１により形作られるコイ
ルの径を小さくすることで、レスポンスを早くすること
ができる。In the carbon nanotube device of this embodiment, the response can be adjusted by changing the particle size of the particles 2. Specifically, the response can be made faster by reducing the diameter of the particles 2 and the diameter of the coil formed by the carbon nanotubes 1.

【００７７】配置する粒子２同士の間隙としては、それ
に巻き付いたカーボンナノチューブ１の長さや、粒子２
に巻き付いていない端部の長さにより異なってくる。ま
た、粒子２の粒径によっても異なってくる。また、巻き
付いたカーボンナノチューブ１同士が接触するように配
置してもよい。一般的には、配置する粒子２同士の間隙
としては、０〜１００００ｎｍの範囲から選択される。The gap between the particles 2 to be arranged includes the length of the carbon nanotube 1 wound around the
It depends on the length of the end that is not wrapped around. Further, it differs depending on the particle size of the particles 2. Further, the wound carbon nanotubes 1 may be arranged so as to be in contact with each other. Generally, the gap between the particles 2 to be arranged is selected from the range of 0 to 10000 nm.

【００７８】カーボンナノチューブ１が粒子２にコイル
状に巻きつけられてなるカーボンナノチューブデバイス
を基板４に配置する方法としては、適当な数の前記カー
ボンナノチューブデバイスを基板４の表面に無秩序に載
せるだけの操作でもよいが、前記カーボンナノチューブ
デバイスは既述の如くマニピュレーターによるハンドリ
ングが可能であるため、マニピュレーターを用いて所望
の位置に配置することが好ましい。As a method of disposing the carbon nanotube device in which the carbon nanotubes 1 are wound around the particles 2 in a coil shape on the substrate 4, only a suitable number of the carbon nanotube devices are randomly placed on the surface of the substrate 4. Although the operation may be performed, since the carbon nanotube device can be handled by the manipulator as described above, it is preferable to arrange the carbon nanotube device at a desired position using the manipulator.

【００７９】粒子２を基板４に固定する手段としては、
特に制限は無く、接着剤を用いたり、配置後加熱して粒
子２の基板４との接触部分のみを溶融させて固着したり
等の方法が挙げられる。Means for fixing the particles 2 to the substrate 4 include:
There is no particular limitation, and examples thereof include a method of using an adhesive, a method of heating after disposition, and melting and fixing only a contact portion of the particles 2 with the substrate 4.

【００８０】＜第６の実施形態＞図８に本発明の第６の
実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの拡大斜
視図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、コイル状に巻かれたカーボンナノチューブ１
が複数、基板４の表面に並べて配置されたものである。
すなわち、第５の実施形態に係るカーボンナノチューブ
デバイスから、前記粒子を消去したものである。ただ
し、本実施形態においては、粒子を消去する際に、一般
にカーボンナノチューブ１が基板４の表面に固着するの
で、前記粒子を基板４に固定しておく必要はない。<Sixth Embodiment> FIG. 8 is an enlarged perspective view of a carbon nanotube device according to a sixth embodiment of the present invention. The carbon nanotube device according to the present embodiment includes a carbon nanotube 1 wound in a coil shape.
Are arranged on the surface of the substrate 4.
That is, the particles are eliminated from the carbon nanotube device according to the fifth embodiment. However, in the present embodiment, when erasing the particles, the carbon nanotubes 1 generally adhere to the surface of the substrate 4, so that it is not necessary to fix the particles to the substrate 4.

【００８１】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、基本的に第５の実施形態に係るカーボンナノ
チューブデバイスと同一の有用性を有する。そして、さ
らに本実施形態に係るカーボンナノチューブデバイス
は、極めて薄く、当該デバイスを用いた機器の薄形化を
実現することができる。なお、前記粒子を消去する方法
は、第４の実施形態において説明したものと同様であ
る。The carbon nanotube device according to the present embodiment has basically the same utility as the carbon nanotube device according to the fifth embodiment. Further, the carbon nanotube device according to the present embodiment is extremely thin, and it is possible to realize a thin device using the device. The method for erasing the particles is the same as that described in the fourth embodiment.

【００８２】＜第７の実施形態＞図９に本発明の第７の
実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの模式図
を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデバイ
スは、少なくとも、複数の粒子２の集合体と、該集合体
における粒子２相互間にネットワーク状に存在する複数
のカーボンナノチューブ１と、からなる。すなわち、粒
子２の集合による立体的な粒子組織によれば、カーボン
ナノチューブ１は３次元構造を有するようになり、カー
ボンナノチューブ１によるネットワーク構造が容易に形
成される。<Seventh Embodiment> FIG. 9 is a schematic view of a carbon nanotube device according to a seventh embodiment of the present invention. The carbon nanotube device according to the present embodiment includes at least an aggregate of a plurality of particles 2 and a plurality of carbon nanotubes 1 existing in a network between the particles 2 in the aggregate. That is, according to the three-dimensional particle structure of the aggregate of the particles 2, the carbon nanotubes 1 have a three-dimensional structure, and the network structure by the carbon nanotubes 1 is easily formed.

【００８３】このときカーボンナノチューブのみでネッ
トワーク構造を形成しようとすると、重力による下方へ
の堆積を避けることができず、カーボンナノチューブは
過度に密集した平面的な凝集体となり、カーボンナノチ
ューブの微細性、指向性を効果的に利用することができ
ない。カーボンナノチューブ１を粒子複合することによ
れば、粒子２の配列構造などにより、粒子２は単純な堆
積を抑制する障害物となり、例えば最密充填構造などの
粒子集合体の立体構造によりカーボンナノチューブ１は
３次元的構造を有するように空間配置されるようにな
る。At this time, if an attempt is made to form a network structure using only carbon nanotubes, it is unavoidable that the carbon nanotubes are deposited downward due to gravity. Directivity cannot be used effectively. According to the composite of the carbon nanotubes 1 with the particles, the particles 2 become obstacles for suppressing simple accumulation due to the arrangement structure of the particles 2 and the like. Are spatially arranged to have a three-dimensional structure.

【００８４】本実施形態によれば、カーボンナノチュー
ブ１を粒子２表面あるいは粒子２表面近傍に束縛できる
ようになるため、カーボンナノチューブ相互間の接触確
率が向上し、カーボンナノチューブ１の使用量を大幅に
低減できる効果も得られる。According to this embodiment, since the carbon nanotubes 1 can be bound to the surface of the particles 2 or the vicinity of the surfaces of the particles 2, the contact probability between the carbon nanotubes is improved, and the amount of the carbon nanotubes 1 used is greatly reduced. The effect that can be reduced is also obtained.

【００８５】粒子２を用いずにカーボンナノチューブの
薄膜を作製すべく、適当な分散媒中にカーボンナノチュ
ーブを分散させた分散液を用いてキャスティングする
と、分散媒の蒸発に伴ってカーボンナノチューブが凝集
し始め、カーボンナノチューブが部分的に偏析してしま
う。この現象は、蒸発速度の遅い分散媒を用いた場合に
おいて著しく、特に水溶液中では均等に分散させた薄膜
を作製することは非常に困難である。カーボンナノチュ
ーブの凝集を防止する目的で、ポリマーの溶解などによ
る溶液粘度の増加を図ることも考えられるが、ポリマー
の種類によっては、相分離を生じて、カーボンナノチュ
ーブの凝集を促進してしまう結果を生じさせてしまう。In order to form a thin film of carbon nanotubes without using the particles 2, casting is performed using a dispersion liquid in which the carbon nanotubes are dispersed in an appropriate dispersion medium. Initially, carbon nanotubes are partially segregated. This phenomenon is remarkable when a dispersion medium having a low evaporation rate is used. In particular, it is very difficult to produce a uniformly dispersed thin film in an aqueous solution. In order to prevent the aggregation of carbon nanotubes, it is conceivable to increase the solution viscosity due to the dissolution of the polymer.However, depending on the type of polymer, phase separation occurs and the aggregation of carbon nanotubes is promoted. Cause it to occur.

【００８６】カーボンナノチューブをエポキシなどの固
化しうるポリマー液中に分散して、カーボンナノチュー
ブ薄膜を作製することもできるが、そのような溶液は粘
度が比較的高く、カーボンナノチューブを溶液に混合し
た後にはカーボンナノチューブの分散性を向上させるこ
とが困難であり、あらかじめ別の溶液中に分散しておく
こと、および、混合時において少しずつ混合されるよう
にしておくこと等の多大な労力と技術を必要とする。さ
らにカーボンナノチューブは細長くフレキシブルである
ため、カーボンナノチューブ自身が絡み合うことが多く
あり、ポリマー鎖の絡み合いと同様に、その絡み合いを
ほどくことは非常に難しい。また、分散媒が化学反応基
を有することから、その混合状態での保存性に欠けてお
り、工業的なアプリケーションには用途が限定されてし
まう。A carbon nanotube thin film can be prepared by dispersing carbon nanotubes in a polymer liquid that can be solidified, such as epoxy. However, such a solution has a relatively high viscosity, and after the carbon nanotube is mixed with the solution, It is difficult to improve the dispersibility of carbon nanotubes, so a great deal of labor and technology such as dispersing them in another solution in advance and mixing them little by little when mixing are required. I need. Further, since carbon nanotubes are elongated and flexible, the carbon nanotubes themselves are often entangled with each other, and it is very difficult to untangle the entanglement like the entanglement of the polymer chains. In addition, since the dispersion medium has a chemically reactive group, the dispersion medium lacks preservability in a mixed state, and its use is limited to industrial applications.

【００８７】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、カーボンナノチューブを粒子複合させた分散
液を加熱して蒸発させる等、分散液から分散媒を除去す
ることで、前記粒子と前記カーボンナノチューブとから
なる複合体を形成して得られる。The carbon nanotube device according to the present embodiment is composed of the particles and the carbon nanotubes by removing the dispersion medium from the dispersion, for example, by heating and evaporating the dispersion in which the carbon nanotubes are composited. Obtained by forming a complex.

【００８８】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、カーボンナノチューブの高い電気伝導性か
ら、導電性配線として利用することができる。また、本
実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスは、３次
元的な構造が粒子２の集合体により形成されるため、カ
ーボンナノチューブ１は３次元的な導電性のネットワー
クを形成できるようになる。３次元ネットワークでは、
２次元のネットワークよりも多くの信号分岐点を設定で
きるため、高度な信号処理を期待することができる。The carbon nanotube device according to the present embodiment can be used as a conductive wiring because of the high electrical conductivity of the carbon nanotube. Further, in the carbon nanotube device according to the present embodiment, since the three-dimensional structure is formed by the aggregate of the particles 2, the carbon nanotube 1 can form a three-dimensional conductive network. In a three-dimensional network,
Since more signal branch points can be set than in a two-dimensional network, advanced signal processing can be expected.

【００８９】このとき、導電性ネットワークの網目構造
の大きさとしては、粒子２のサイズが反映されるため、
規則正しく配列させたい場合には、粒子径の均質な単分
散粒子を用いることが望ましい。一方、本実施形態の変
形例として、部分的にネットワークの網目構造を変更す
べく、粒子として相互に粒径の異なる粒子２ｄ，２ｅの
２種類の粒子を用いた例を図１０に模式図にて示す。At this time, the size of the network 2 of the conductive network reflects the size of the particles 2.
In order to arrange regularly, it is desirable to use monodisperse particles having a uniform particle diameter. On the other hand, as a modified example of the present embodiment, an example in which two types of particles 2d and 2e having mutually different particle sizes are used as particles in order to partially change the network structure of the network is schematically shown in FIG. Shown.

【００９０】さらに、本実施形態においては、カーボン
ナノチューブ１は、粒子２表面あるいは粒子２近傍に束
縛されているため、粒子２を表面改質したり溶液の添加
などの非常に簡単な手法により、カーボンナノチューブ
１近傍の化学状態を変化させることができ、カーボンナ
ノチューブデバイスに多様な特性を付加することができ
る。粒子２の表面改質の手法としては、粒子２表面全体
を覆うように表面層を形成してもよい。Furthermore, in this embodiment, since the carbon nanotubes 1 are bound to the surface of the particles 2 or in the vicinity of the particles 2, the carbon nanotubes 1 can be formed by a very simple method such as surface modification of the particles 2 or addition of a solution. The chemical state in the vicinity of the carbon nanotube 1 can be changed, and various characteristics can be added to the carbon nanotube device. As a method of modifying the surface of the particles 2, a surface layer may be formed so as to cover the entire surface of the particles 2.

【００９１】本実施形態において、粒子２の表面改質を
行う場合、表面改質は、粒子２とカーボンナノチューブ
１とからなる複合体に対して、液体を注入もしくは含浸
させることで行われる。また、液体を粒子２の母体に練
り込むか、あるいは粒子表面に対して物理的衝撃などに
よって部分的に付着させてもよい。複合体に対して、液
体を注入もしくは含浸させると、粒子２の表面にあるカ
ーボンナノチューブ１の近傍に、自ずと分配される。後
述の機能分子や機能微粒子により、あらかじめ粒子２を
表面処理しておいてもよい。In the present embodiment, when the surface modification of the particles 2 is performed, the surface modification is performed by injecting or impregnating a liquid into the composite composed of the particles 2 and the carbon nanotubes 1. Alternatively, the liquid may be kneaded into the matrix of the particles 2 or may be partially attached to the particle surface by physical impact or the like. When a liquid is injected or impregnated into the composite, the composite is naturally distributed near the carbon nanotubes 1 on the surface of the particles 2. The particles 2 may be surface-treated in advance with functional molecules or fine particles described below.

【００９２】分散液へ添加する場合、液体状のものでも
固体状のものでも、あるいは半固体状のものでもよい。
固体状のもの、すなわち他の粒子を添加する構成につい
ては後述する。用いる液体としては、粒子２の表面改質
を行う事ができるものであれば、いかなる液体でもよい
が、特に粒子の電気特性を変更し得るものであることが
好ましい。導電性ネットワークおよび信号処理の目的
で、粒子２自体を導電性、半導電性、絶縁性などに機能
設計し使用してもよい。When added to the dispersion, it may be liquid, solid, or semi-solid.
The solid state, that is, the configuration in which other particles are added will be described later. As the liquid to be used, any liquid can be used as long as it can modify the surface of the particles 2, but it is particularly preferable that the liquid can change the electrical characteristics of the particles. For the purpose of the conductive network and the signal processing, the particle 2 itself may be designed and used to have conductivity, semi-conductivity, insulation or the like.

【００９３】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、膜状に成形されていることが好ましい。粒子
２とカーボンナノチューブ１とからなる複合体を、膜状
に形成することで得られるカーボンナノチューブデバイ
スは、ネットワーク構造を形成していながら、薄膜状の
デバイスとすることができる。膜状に形成するには、加
熱や圧縮などでフィルミングする方法が挙げられる。一
例としてラテックス粒子のフィルミングは非常に有名で
あり、分散媒の減少とともに粒子が最密充填の粒子結晶
を形成する。このとき、粒子２相互間の空隙を減少ない
し消失させることもできる。具体的には、粒子２の材料
のガラス転移温度、好ましくは融点以上の温度で加熱す
ることによって、粒子２の結晶の隙間は減少して、粒子
２はより近接し合って変形して空隙が減少し、その後さ
らに加熱を続けると、粒子２の境界は消失して空隙も消
失し、均質なフィルム状となる。The carbon nanotube device according to the present embodiment is preferably formed in a film shape. A carbon nanotube device obtained by forming a complex composed of the particles 2 and the carbon nanotubes 1 into a film shape can be a thin film device while forming a network structure. In order to form a film, a method of performing filming by heating, compression, or the like may be used. As an example, the filming of latex particles is very well known, with the particles forming close-packed particle crystals as the dispersion medium decreases. At this time, the gap between the particles 2 can be reduced or eliminated. Specifically, by heating the material of the particles 2 at a temperature higher than the glass transition temperature, preferably the melting point, the gaps between the crystals of the particles 2 are reduced, and the particles 2 are deformed closer to each other to form voids. When the heating is continued after that, the boundary between the particles 2 disappears, the voids disappear, and a uniform film is formed.

【００９４】このとき、粒子２の表面あるいは粒子２の
表面近傍に捕らえられていたカーボンナノチューブは、
フィルミング過程において固体である粒子内部への拡散
は物理的に低く抑えられるため粒子２の境界に束縛され
つづけて、フィルミング後には粒子２の境界が消失して
も、粒子２の境界部分のあった位置を現すように、膜中
に配置する。そのため、フィルミング前後において、カ
ーボンナノチューブの物理的な配置は大きく変動するこ
とはなく、フィルミング前の、流動状態にあるときに、
正しい配置となるように修正を実施すれば、設計どおり
のカーボンナノチューブのネットワーク構造とすること
ができる。At this time, the carbon nanotubes trapped on the surface of the particle 2 or near the surface of the particle 2 are as follows:
In the filming process, the diffusion into the solid particles is physically low, so that the solid particles are continuously bound by the boundaries of the particles 2. It is placed in the film so as to show the position where it was. Therefore, before and after the filming, the physical arrangement of the carbon nanotubes does not greatly change, and when in a flowing state before the filming,
If the modification is performed so that the arrangement is correct, a carbon nanotube network structure as designed can be obtained.

【００９５】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、それ自身デバイスとして使用することができ
るが、少なくとも複数の層を有するデバイスにおいて、
その複数の層のうち、少なくとも１の層として用いるこ
ともできる。勿論、２以上の層に、さらにはすべての層
に本実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスを用
いることもできる。この場合には、各層において、用い
る粒子の粒径を変えたり、あるいは粒子とカーボンナノ
チューブの混合比を変えて、ネットワークの網目構造の
細かさを各層で変更したり、あるいはその他成分を増減
したりなど、単層ではできない多層での機能設計を実施
できる。さらに、本実施形態に係るカーボンナノチュー
ブデバイスを用いない層、たとえば、光電変換層や各種
半導体層を形成することで、様々な用途のデバイスとす
ることができる。The carbon nanotube device according to the present embodiment can be used as a device itself, but in a device having at least a plurality of layers,
Of the plurality of layers, it can be used as at least one layer. Of course, the carbon nanotube device according to the present embodiment can be used for two or more layers, and for all the layers. In this case, in each layer, the particle size of the particles to be used is changed, or the mixing ratio of the particles to the carbon nanotubes is changed to change the fineness of the network structure of the network in each layer, or to increase or decrease other components. For example, it is possible to implement functional design in multiple layers that cannot be achieved with a single layer. Furthermore, by forming a layer that does not use the carbon nanotube device according to the present embodiment, for example, a photoelectric conversion layer or various semiconductor layers, devices for various applications can be obtained.

【００９６】図１１〜１３は、本実施形態のカーボンナ
ノチューブデバイスの電子顕微鏡写真Ａ〜Ｃである。各
写真の詳細について、以下に示す。なお、写真の倍率
は、写真の引き伸ばしの程度により、多少の誤差が生じ
ている（以下、電子顕微鏡写真において同様）。FIGS. 11 to 13 are electron micrographs A to C of the carbon nanotube device of the present embodiment. Details of each photograph are shown below. The magnification of the photograph has some errors depending on the degree of enlargement of the photograph (hereinafter the same applies to electron micrographs).

【００９７】−写真Ａ− ラテックス粒子の分散液（粒径３００ｎｍのポリスチレ
ン分散水溶液、単分散、固形分０．２質量％）を用意し
た。一方、カーボンナノチューブ ＳＷＮＴＣａｒｂｏ
Ｌｅｘ ＡＰ−ｇｒａｄｅ（アルドリッチ社製）０．０
１ｇをカチオン性界面活性剤０．１質量％溶液５ｍｌ中
に加え超音波分散して、カーボンナノチューブの分散液
を調製した。-Photo A- A dispersion liquid of latex particles (a polystyrene dispersion aqueous solution having a particle diameter of 300 nm, monodispersion, solid content: 0.2% by mass) was prepared. On the other hand, carbon nanotube SWNTCarbo
Lex AP-grade (Aldrich) 0.0
1 g was added to 5 ml of a 0.1% by mass solution of a cationic surfactant, and ultrasonically dispersed to prepare a dispersion liquid of carbon nanotubes.

【００９８】前記ラテックス粒子の分散液と上記カーボ
ンナノチューブの分散液とを、１：３の質量比で混合
し、超音波分散した。この混合液をフィルム化したもの
を電子顕微鏡により観察し、８万倍で撮影したものが図
１１である。図１１に示されるように、カーボンナノチ
ューブはラテックス粒子に巻きつくように付着している
ことがわかる。The dispersion of latex particles and the dispersion of carbon nanotubes were mixed at a mass ratio of 1: 3 and ultrasonically dispersed. FIG. 11 shows an image obtained by observing a film of the mixed solution with an electron microscope and photographing the mixture at 80,000 times. As shown in FIG. 11, it can be seen that the carbon nanotubes are attached so as to wrap around the latex particles.

【００９９】−写真Ｂ− ラテックス粒子の分散液（粒径２００ｎｍのポリスチレ
ン分散水溶液、単分散、固形分０．４質量％）を用意し
た。一方、カーボンナノチューブ ＳＷＮＴＣａｒｂｏ
Ｌｅｘ ＡＰ−ｇｒａｄｅ（アルドリッチ社製）０．０
１ｇをカチオン性界面活性剤０．１質量％溶液５ｍｌ中
に加え超音波分散して、カーボンナノチューブの分散液
を調製した。-Photo B- A dispersion liquid of latex particles (polystyrene dispersion aqueous solution having a particle diameter of 200 nm, monodispersion, solid content: 0.4% by mass) was prepared. On the other hand, carbon nanotube SWNTCarbo
Lex AP-grade (Aldrich) 0.0
1 g was added to 5 ml of a 0.1% by mass solution of a cationic surfactant, and ultrasonically dispersed to prepare a dispersion liquid of carbon nanotubes.

【０１００】前記ラテックス粒子の分散液と上記カーボ
ンナノチューブの分散液とを、１：１の質量比で混合
し、超音波分散した。この混合液をフィルム化したもの
を電子顕微鏡により観察し、３万倍で撮影したものが図
１２である。図１２に示されるように、カーボンナノチ
ューブは、複数のラテックス粒子に付着していることが
わかる。The dispersion of latex particles and the dispersion of carbon nanotubes were mixed at a mass ratio of 1: 1 and ultrasonically dispersed. FIG. 12 shows a film obtained by forming a film of the mixed solution with an electron microscope and photographed at a magnification of 30,000. As shown in FIG. 12, it can be seen that the carbon nanotubes are attached to a plurality of latex particles.

【０１０１】−写真Ｃ− ラテックス粒子の分散液（粒径２００ｎｍのポリスチレ
ン分散水溶液、単分散、固形分０．４質量％）を用意し
た。一方、カーボンナノチューブ ＳＷＮＴＣａｒｂｏ
Ｌｅｘ ＡＰ−ｇｒａｄｅ（アルドリッチ社製）０．０
１ｇをカチオン性界面活性剤０．１質量％溶液５ｍｌ中
に加え超音波分散して、カーボンナノチューブの分散液
を調製した。-Photo C- A dispersion liquid of latex particles (a polystyrene dispersion aqueous solution having a particle diameter of 200 nm, monodispersion, solid content: 0.4% by mass) was prepared. On the other hand, carbon nanotube SWNTCarbo
Lex AP-grade (Aldrich) 0.0
1 g was added to 5 ml of a 0.1% by mass solution of a cationic surfactant, and ultrasonically dispersed to prepare a dispersion liquid of carbon nanotubes.

【０１０２】前記ラテックス粒子の分散液と上記カーボ
ンナノチューブの分散液とを、１：５の質量比で混合
し、超音波分散した。この混合液をフィルム化したもの
の切断面を電子顕微鏡により観察し、２万倍で撮影した
ものが図１３である。図１３に示されるように、カーボ
ンナノチューブは、複数のラテックス粒子の間隙にネッ
トワーク状に存在していることがわかる。The dispersion of latex particles and the dispersion of carbon nanotubes were mixed at a mass ratio of 1: 5 and ultrasonically dispersed. FIG. 13 shows a cross section of a film obtained by forming a film of the mixed solution with an electron microscope and photographed at a magnification of 20,000. As shown in FIG. 13, it can be seen that the carbon nanotubes exist in a network between the plurality of latex particles.

【０１０３】＜第８の実施形態＞図１４に本発明の第８
の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの模式
図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデバ
イスは、少なくとも、２種類の粒子２ｆ，２ｈの集合体
と、該集合体における粒子相互間にネットワーク状に存
在する複数のカーボンナノチューブ１と、からなるもの
であり、前記２種類の粒子２ｆ，２ｈが、相互に電気特
性および粒径の異なる粒子となっている。すなわち、第
７の実施形態の構成における粒子２に相当する粒子２ｆ
の相互間に、電気特性および粒径の異なる粒子２ｈが分
散された状態である。<Eighth Embodiment> FIG. 14 shows an eighth embodiment of the present invention.
1 shows a schematic view of a carbon nanotube device according to the embodiment. The carbon nanotube device according to the present embodiment includes at least an aggregate of two types of particles 2f and 2h, and a plurality of carbon nanotubes 1 existing in a network between the particles in the aggregate. The two types of particles 2f and 2h are particles having mutually different electrical characteristics and particle sizes. That is, the particles 2f corresponding to the particles 2 in the configuration of the seventh embodiment
Are in a state in which particles 2h having different electric characteristics and particle sizes are dispersed.

【０１０４】粒子２ｈは、粒子２ｆの相互間に分散され
るが、カーボンナノチューブ１も同様に粒子２ｆの相互
間に分散される。したがって、カーボンナノチューブの
接触部分あるいは凝集部分に積極的に粒子２ｈを配置す
ることができ、当該粒子２ｈに信号処理の機能を担わせ
ることができる。粒子２ｈとしては、機能分子や機能微
粒子を用いることができる。近年、分子や微粒子の多く
には半導電性が多く見出されており、スイッチング機能
やメモリー機能などを、カーボンナノチューブ１の接触
部分あるいは凝集部分に付与することができる。The particles 2h are dispersed between the particles 2f, and the carbon nanotubes 1 are similarly dispersed between the particles 2f. Therefore, the particles 2h can be positively arranged at the contact portion or the aggregated portion of the carbon nanotubes, and the particles 2h can have a signal processing function. As the particles 2h, functional molecules or functional fine particles can be used. In recent years, many semiconductivity has been found in many molecules and fine particles, and a switching function, a memory function, and the like can be imparted to a contact portion or an aggregated portion of the carbon nanotube 1.

【０１０５】機能分子としては、分子内部に電荷のかた
よりのある分子が好ましく、電荷供与性のある分子種
と、電荷受容性のある分子種とを組み合わせた分子、対
称的な分子に電荷供与性あるいは電荷受容性のある分子
種を組み合わせた分子、それらの繰り返しからなる巨大
分子、あるいはそれら分子の集合により機能させられる
分子集合体等が挙げられる。なお、上記電荷供与性およ
び電荷受容性は、電子親和力やイオン化ポテンシャルの
値で定義することができる。また、ＤＮＡ、コラーゲン
などの生体分子、あるいは生体に模倣した人工分子を使
用してもよく、生体に類似した機能を付加することが可
能となる。As the functional molecule, a molecule having a charge inside the molecule is preferable. A molecule combining a charge-donating molecular species and a charge-accepting molecular species, and a symmetric molecule having a charge-donating molecule Alternatively, a molecule obtained by combining molecular species having a charge-accepting property, a macromolecule composed of a repetition thereof, a molecular assembly that is made to function by the aggregation of these molecules, and the like can be given. The charge donating property and the charge accepting property can be defined by values of electron affinity and ionization potential. In addition, biomolecules such as DNA and collagen, or artificial molecules imitating a living body may be used, and a function similar to a living body can be added.

【０１０６】機能微粒子としては、金などの金属微粒
子、ＺｎＯ2、ＴｉＯ2などの金属酸化物微粒子、合金か
らなる金属間化合物微粒子、フラーレン４０等の炭素原
子の組織体、ポリマー粒子、溶液中のミセル構造体、コ
ロイド粒子、脂質からなるベシクル等が挙げられ、用途
に応じてそれらの複合体あるいはそれらに処理を施した
ものを使用できる。Examples of the functional fine particles include fine metal particles such as gold, fine metal oxide particles such as ZnO 2 and TiO 2 , fine particles of an intermetallic compound made of an alloy, a structure of carbon atoms such as fullerene 40, polymer particles, and particles in a solution. Examples include micelle structures, colloid particles, and vesicles composed of lipids, and composites thereof or those obtained by treating the composites can be used depending on the application.

【０１０７】例えば、機能微粒子として金のナノ粒子を
用いた場合、カーボンナノチューブによる導電性ネット
ワークの特性改善を図ることができる。機能分子や機能
微粒子としての粒子２ｈは、既述のようにあらかじめ粒
子２ｆに表面処理してもよいが、カーボンナノチューブ
１と粒子２ｆとの分散液に添加してもよい。該分散液に
添加する際には、カーボンナノチューブ１が粒子２ｆと
十分に複合粒子化させてから添加してもよいし、これら
成分と同時に添加してもよい。For example, when gold nanoparticles are used as the functional fine particles, it is possible to improve the characteristics of the conductive network using carbon nanotubes. The particles 2h as the functional molecules and the functional fine particles may be subjected to the surface treatment of the particles 2f in advance as described above, or may be added to the dispersion liquid of the carbon nanotubes 1 and the particles 2f. When the carbon nanotubes 1 are added to the dispersion liquid, the carbon nanotubes 1 may be added to the particles 2f after sufficient complexation with the particles 2f, or may be added simultaneously with these components.

【０１０８】機能分子や機能微粒子は、非常に小さいた
めハンドリングが困難であり、その正確な配置に関して
は、化学官能基による修飾などにより、相互認識的に適
切な配置を取り得るように設計することが好ましい。Since the functional molecules and the functional fine particles are very small and difficult to handle, it is necessary to design the correct arrangement so as to obtain an appropriate arrangement in a mutually recognizable manner by modification with a chemical functional group or the like. Is preferred.

【０１０９】＜第９の実施形態＞図１５に本発明の第９
の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの模式
図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブデバ
イスは、少なくとも、２種類の粒子２ｉ，２ｊの集合体
と、該集合体における粒子相互間にネットワーク状に存
在する複数のカーボンナノチューブ１と、からなるもの
であり、前記２種類の粒子２ｉ，２ｊが、粒径はほぼ同
じだが、相互に電気特性の異なる粒子となっている。す
なわち、第８の実施形態の構成における２種類の粒子の
径が同じ構成である。<Ninth Embodiment> FIG. 15 shows a ninth embodiment of the present invention.
1 shows a schematic view of a carbon nanotube device according to the embodiment. The carbon nanotube device according to the present embodiment includes at least an aggregate of two types of particles 2i and 2j, and a plurality of carbon nanotubes 1 existing in a network between the particles in the aggregate. The two types of particles 2i and 2j are particles having substantially the same particle size but different electrical characteristics. That is, the diameters of the two types of particles in the configuration of the eighth embodiment are the same.

【０１１０】第９の実施形態においても、粒径のほぼ同
じ２種類の粒子を用いるほかは、第８の実施形態の構成
と同様の効果を有し、同様の手法で製造することができ
る。ただし、粒子２ｉおよび粒子２ｊの粒径が、ほぼ同
じであるため、双方の粒子２ｉ，粒子２ｊが粒子の配列
を構成し、カーボンナノチューブ１は、双方の粒子２
ｉ，粒子２ｊに巻き付くようにしてネットワークを構成
する。The ninth embodiment also has the same effects as the configuration of the eighth embodiment except that two kinds of particles having substantially the same particle size are used, and can be manufactured by the same method. However, since the particle diameters of the particles 2i and the particles 2j are substantially the same, both the particles 2i and the particles 2j constitute an arrangement of particles, and the carbon nanotube 1 is formed of the particles 2
A network is formed so as to wrap around i, particle 2j.

【０１１１】粒子２ｉおよび粒子２ｊとしては、一方を
ラテックスの粒子とし、他方をラテックスの粒子表面を
金属でコートしたものとする等、表面を改質させたもの
としてもよい。この場合、カーボンナノチューブによる
導電性ネットワークと金属コートラテックスによる導電
性ネットワークとによる複合ネットワークを構成するこ
とができる。The particles 2i and 2j may have modified surfaces, such as one having latex particles and the other having latex particle surfaces coated with metal. In this case, it is possible to form a composite network including a conductive network formed of carbon nanotubes and a conductive network formed of metal-coated latex.

【０１１２】＜第１０の実施形態＞図１６に本発明の第
１０の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの
模式図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブ
デバイスは、少なくとも、表面層１３が形成された粒子
２ｋの集合体と、該集合体における粒子相互間にネット
ワーク状に存在する複数のカーボンナノチューブ１と、
からなるものであり、前記粒子２ｋの表面層１３は、既
述の表面改質の１種として捉えられる。<Tenth Embodiment> FIG. 16 is a schematic view of a carbon nanotube device according to a tenth embodiment of the present invention. The carbon nanotube device according to the present embodiment includes at least an aggregate of particles 2 k on which the surface layer 13 is formed, and a plurality of carbon nanotubes 1 existing in a network between particles in the aggregate.
The surface layer 13 of the particles 2k is regarded as one type of the surface modification described above.

【０１１３】粒子２ｋの表面に表面層１３を形成する場
合、予め表面に表面層１３が形成された粒子２ｋを用い
てもよいが、粒子２ｋとカーボンナノチューブ１とから
なる複合体を得た後に表面改質してもよい。後に表面改
質する手法は、既述の通りである。In the case where the surface layer 13 is formed on the surface of the particle 2k, the particle 2k having the surface layer 13 formed on the surface in advance may be used, but after the composite comprising the particle 2k and the carbon nanotube 1 is obtained, The surface may be modified. The method of performing surface modification later is as described above.

【０１１４】また、例えば粒子２ｋとしてラテックス粒
子を用い、その表面層１３として水溶性の分子（例え
ば、ポリビニルアルコール）、あるいは、水溶性のゲル
（例えば、ポリアクリル酸アミド、ポリメタクリル酸）
をコートした上で、水を分散媒として、カーボンナノチ
ューブ１と共に分散させると、膨潤した表面層１３と膨
潤しないコア層とが、粒子に存在する状態となり、カー
ボンナノチューブ１が膨潤した表面層１３を貫通した状
態の複合体を形成することができる。Further, for example, latex particles are used as the particles 2k, and a water-soluble molecule (for example, polyvinyl alcohol) or a water-soluble gel (for example, polyacrylamide, polymethacrylic acid) is used as the surface layer 13.
When water is used as a dispersion medium and dispersed with the carbon nanotubes 1, the swollen surface layer 13 and the non-swelled core layer are present in the particles, and the swollen surface layer 13 of the carbon nanotubes 1 is removed. A penetrated composite can be formed.

【０１１５】＜第１１の実施形態＞図１７に本発明の第
１１の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの
模式図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブ
デバイスは、複数のカーボンナノチューブ１が、ネット
ワーク状に存在するものであり、複数のカーボンナノチ
ューブ１相互間の間隙は、中空となっている。<Eleventh Embodiment> FIG. 17 is a schematic view of a carbon nanotube device according to an eleventh embodiment of the present invention. In the carbon nanotube device according to the present embodiment, a plurality of carbon nanotubes 1 exist in a network, and a gap between the plurality of carbon nanotubes 1 is hollow.

【０１１６】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、複数のカーボンナノチューブ１のみから構成
されたネットワーク状のデバイスとなる。ただし、複数
のカーボンナノチューブ１相互間の間隙に、他の液体ま
たは固体を充填することもできる。他の液体または固体
を充填することで、複数のカーボンナノチューブ１のみ
から構成されたネットワーク状のデバイスを製造する段
階では、ネットワーク構造を形成しやすく、塗布性や加
工性の良好な粒子（例えばラテックス粒子）を用い、充
填する液体または固体を所望の性質のものとすること
で、デバイスとしての機能の制御性を一層高めることが
できる。また、硬化性の液体の充填剤を充填し、その後
硬化させることで、膜状のデバイスとすることができ
る。The carbon nanotube device according to this embodiment is a network-like device composed of only a plurality of carbon nanotubes 1. However, the gap between the plurality of carbon nanotubes 1 can be filled with another liquid or solid. At the stage of manufacturing a network-like device composed of only a plurality of carbon nanotubes 1 by filling another liquid or a solid, particles having good coatability and processability (e.g., latex) By using (particles) to make the liquid or solid to be filled to have desired properties, the controllability of the function as a device can be further enhanced. A film-like device can be obtained by filling a curable liquid filler and then curing the same.

【０１１７】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、前記第７の実施形態と同様にして前記粒子と
前記カーボンナノチューブとからなる複合体を形成した
後、粒子を消去させることで製造することができる。つ
まり、前記複合体を形成した上で、粒子を溶解し得る溶
剤で溶解するか、加熱することで溶融させて、粒子を消
去すれば、複数のカーボンナノチューブ１のみから構成
されたネットワーク構造のみが残る。このとき、溶解ま
たは溶融した粒子の成分をカーボンナノチューブ１に若
干残すことで、カーボンナノチューブ１のネットワーク
構造の形状保持性を高めることができる。なお、前記粒
子を消去する方法は、第４の実施形態において説明した
ものと同様である。The carbon nanotube device according to the present embodiment can be manufactured by forming a composite composed of the particles and the carbon nanotubes and then erasing the particles in the same manner as in the seventh embodiment. . In other words, after forming the composite, the particles are dissolved in a solvent capable of dissolving the particles, or are melted by heating, and the particles are erased, so that only the network structure composed of only the plurality of carbon nanotubes 1 is obtained. Remains. At this time, the shape retention of the network structure of the carbon nanotubes 1 can be enhanced by leaving some of the dissolved or melted particles in the carbon nanotubes 1. The method for erasing the particles is the same as that described in the fourth embodiment.

【０１１８】図１８は、本実施形態のカーボンナノチュ
ーブデバイスの電子顕微鏡写真Ｄである。該写真の詳細
について、以下に示す。−写真Ｄ−写真Ｃに示されるカ
ーボンナノチューブデバイス（粒子とカーボンナノチュ
ーブとからなる複合体）を温度１５０℃にて１０分間加
熱することで、ラテックス粒子を消去した。こうして得
られたカーボンナノチューブデバイスを電子顕微鏡によ
り観察し、２万倍で撮影したものが図１８である。図１
８に示されるように、粒子境界が消失しカーボンナノチ
ューブが残っていることがわかる。FIG. 18 is an electron micrograph D of the carbon nanotube device of the present embodiment. The details of the photograph are shown below. —Photo D—The carbon nanotube device (composite of particles and carbon nanotubes) shown in Photo C was heated at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes to remove latex particles. FIG. 18 shows the obtained carbon nanotube device observed with an electron microscope and photographed at a magnification of 20,000. FIG.
As shown in FIG. 8, it can be seen that the particle boundaries disappear and carbon nanotubes remain.

【０１１９】＜第１２の実施形態＞図１９に本発明の第
１２の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの
模式図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブ
デバイスは、第７の実施形態に係るカーボンナノチュー
ブデバイスにおける粒子２のうち、特定の層の部分の粒
子２ｍが、他の特性の粒子に置き換わったものである。
当該粒子２ｍとして、金属粒子を用いたり抵抗体を用い
たりすることで、信号変換を可能とする。<Twelfth Embodiment> FIG. 19 is a schematic view showing a carbon nanotube device according to a twelfth embodiment of the present invention. In the carbon nanotube device according to the present embodiment, of the carbon nanotube device 2 according to the seventh embodiment, the particles 2m in a specific layer portion are replaced with particles having other characteristics.
Signal conversion is enabled by using metal particles or resistors as the particles 2m.

【０１２０】例えば、矢印のように図１９における下方
から入力信号を与えたときに、ネットワーク構造の導電
性のカーボンナノチューブ１により分配され、上方に向
けて矢印のように５つの出力が得られるとすると、当該
得られる出力を粒子２ｍからなる層の電気特性を２ｍ粒
子の種類を選択することで、所望のものに制御すること
ができる。For example, when an input signal is given from below in FIG. 19 as shown by an arrow, if the signal is distributed by the conductive carbon nanotubes 1 having a network structure and five outputs are obtained upward as shown by an arrow. Then, the obtained output can be controlled to a desired value by selecting the type of the 2 m particles in the electric characteristics of the layer composed of the particles 2 m.

【０１２１】特定の層の部分の粒子２ｍを所望の特性の
粒子に変えるには、機械的に所望の特性の粒子を積層す
るか、積層の中途に真空蒸着法などのコーティング処理
を施して、さらに積み重ねるか、または、既述の如く液
体を特定の層の部分に注入することで、表面改質させる
等の方法により行えばよい。In order to convert the particles 2m in the specific layer into particles having desired characteristics, particles having desired characteristics are mechanically laminated, or a coating treatment such as a vacuum deposition method is performed in the middle of the lamination. Further, it may be carried out by a method such as stacking or injecting a liquid into a specific layer portion as described above to modify the surface.

【０１２２】＜第１３の実施形態＞図２０に本発明の第
１３の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの
模式図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチューブ
デバイスは、第７の実施形態に係るカーボンナノチュー
ブデバイスにおける特定の部分に、信号変換膜１４が介
在する形態である。当該信号変換膜１４として、金属等
の導通体を用いたり、抵抗体を用いたりすることで、信
号変換を可能とする。<Thirteenth Embodiment> FIG. 20 is a schematic view of a carbon nanotube device according to a thirteenth embodiment of the present invention. The carbon nanotube device according to the present embodiment is a form in which the signal conversion film 14 is interposed at a specific portion in the carbon nanotube device according to the seventh embodiment. By using a conductor such as a metal or a resistor as the signal conversion film 14, signal conversion can be performed.

【０１２３】本実施形態における信号変換膜１４は、第
１２の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスに
おける粒子２ｍと同様の機能を発揮する。例えば、矢印
のように図２０における下方から入力信号を与えたとき
に、ネットワーク構造の導電性のカーボンナノチューブ
１により分配され、上方に向けて矢印のように５つの出
力が得られるとすると、当該得られる出力を信号変換膜
１４の電気特性を信号変換膜１４の材料の種類を選択す
ることで、所望のものに制御することができる。The signal conversion film 14 in this embodiment exhibits the same function as the particles 2m in the carbon nanotube device according to the twelfth embodiment. For example, when an input signal is applied from below in FIG. 20 as indicated by an arrow, distribution is performed by the conductive carbon nanotubes 1 having a network structure, and five outputs are obtained as indicated by an arrow. The output obtained can be controlled to a desired value by selecting the type of material of the signal conversion film 14 for the electrical characteristics of the signal conversion film 14.

【０１２４】信号変換膜１４の形成方法としては、カー
ボンナノチューブ１と粒子２とからなる複合体を成形す
る際に、フィルム状の信号変換膜１４の前駆体の両面に
形成するか、または、既述の如く信号変換膜１４の前駆
体の液体を特定の層の部分に注入して、その後硬化させ
る等の方法により行えばよい。The signal conversion film 14 can be formed by forming the composite comprising the carbon nanotubes 1 and the particles 2 on both surfaces of the precursor of the film-like signal conversion film 14, or by forming the composite. As described above, a method of injecting a liquid of a precursor of the signal conversion film 14 into a specific layer portion and then curing the liquid may be used.

【０１２５】ここでフィルム状の信号変換膜１４の前駆
体とは、信号変換膜１４となるフィルムのことを言い、
信号変換膜１４の前駆体の液体とは、熱硬化、紫外線硬
化、溶剤揮発等の硬化手段により硬化して、信号変換膜
１４を成形し得る塗布液のことを言う。Here, the precursor of the signal conversion film 14 in the form of a film refers to a film to be the signal conversion film 14.
The liquid precursor of the signal conversion film 14 refers to a coating liquid that can be cured by a curing means such as thermal curing, ultraviolet curing, or solvent evaporation to form the signal conversion film 14.

【０１２６】＜第１４の実施形態＞図２１に本発明の第
１４の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの
模式断面図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチュ
ーブデバイスは、第７の実施形態に係るカーボンナノチ
ューブデバイスに類似しているが、その表面からカーボ
ンナノチューブ１’が突出している点で異なる。このよ
うに突出したカーボンナノチューブ１’を有する本実施
形態に係るカーボンナノチューブデバイスは、電子顕微
鏡やプラズマディスプレイに使用される電子放出素子と
して用いることができる。<Fourteenth Embodiment> FIG. 21 is a schematic sectional view of a carbon nanotube device according to a fourteenth embodiment of the present invention. The carbon nanotube device according to the present embodiment is similar to the carbon nanotube device according to the seventh embodiment, except that the carbon nanotube 1 ′ protrudes from the surface thereof. The carbon nanotube device according to the present embodiment having the protruding carbon nanotubes 1 ′ can be used as an electron-emitting device used for an electron microscope or a plasma display.

【０１２７】これまでにも、カーボンナノチューブは、
その尖鋭さから、電子放出素子の材料として有望であ
り、その具体的なデバイス化の手段が報告されている
が、本実施形態の如く、粒子複合を利用する方式によれ
ば、高価なカーボンナノチューブを非常に簡単に少量効
率的に用いて、電子放出素子とすることができる。Up to now, carbon nanotubes have
Due to its sharpness, it is promising as a material for an electron-emitting device, and specific means for device formation have been reported. However, according to the method using particle composite as in this embodiment, expensive carbon nanotubes are used. Can be used very simply and efficiently to produce an electron-emitting device.

【０１２８】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスの製造方法としては、以下の１）〜３）の手順に
よることが好ましい。 １）カーボンナノチューブ１を、既述の方法により適当
な径の粒子２に、粒子複合させる（両者を分散媒に分散
する）。 ２）成膜する（粒子２とカーボンナノチューブ１とから
なる複合体を形成する）。 ３）表面近傍に存在する粒子の幾つかを所定の方法にて
剥ぎ取る（複合体の表面から、前記粒子の一部を消失さ
せる）。As a method for manufacturing the carbon nanotube device according to the present embodiment, the following steps 1) to 3) are preferably performed. 1) The carbon nanotubes 1 are combined with the particles 2 having an appropriate diameter by the above-mentioned method to form a particle composite (both are dispersed in a dispersion medium). 2) A film is formed (a composite composed of particles 2 and carbon nanotubes 1 is formed). 3) Some of the particles existing near the surface are peeled off by a predetermined method (a part of the particles is removed from the surface of the composite).

【０１２９】表面近傍に存在する粒子を剥ぎ取ることに
より表面近傍にあったカーボンナノチューブ１’は、剥
ぎ取られた粒子よりも内層に存在している粒子２により
保持されるようになり、剥ぎ取られた表面から、ほぼ垂
直に近く立ち上がった状態で突出する。この突出したカ
ーボンナノチューブ１’が電子放出素子のトリガーとな
る。By stripping particles existing near the surface, the carbon nanotubes 1 ′ near the surface become more retained by the particles 2 existing in the inner layer than the stripped particles. It protrudes from the surface that has been set up almost vertically. The protruding carbon nanotube 1 'serves as a trigger of the electron-emitting device.

【０１３０】上記製造方法における粒子２の適当な径と
は、カーボンナノチューブ１’が１粒子のみに保持され
るような条件ではなく、カーボンナノチューブが２粒子
以上に橋渡しされるような径の粒子を選ぶことである。
粒子２を剥ぎ取る別の手法としては、フィルム（前記複
合体）自身を折り曲げて断裂させ、断面を露出させるな
どの方法でもよく、膜自体が主に粒子集合体であるた
め、カーボンナノチューブ１’へ損傷を与えることな
く、断面の端部近傍のカーボンナノチューブ１’を前記
断面の端部から突出させることができる。The appropriate diameter of the particles 2 in the above-mentioned production method is not a condition such that the carbon nanotubes 1 ′ are held by only one particle, but a particle having a diameter such that the carbon nanotubes are bridged to two or more particles. Is to choose.
Another method of peeling off the particles 2 may be a method of bending and tearing the film (the composite) itself to expose a cross section. Since the film itself is mainly a particle aggregate, the carbon nanotube 1 ′ The carbon nanotube 1 ′ near the end of the cross section can be projected from the end of the cross section without damaging the cross section.

【０１３１】本実施形態のカーボンナノチューブデバイ
スは、さらに最終工程として、加熱などの手法によりフ
ィルミングする処理を実施することもでき、フィルミン
グにより、さらに好ましい安定した電子放出素子とな
る。フィルミングの方法については、既述の通りであ
る。The carbon nanotube device of the present embodiment can be further subjected to a filming process by a method such as heating as a final step. By the filming, a more preferable stable electron-emitting device can be obtained. The filming method is as described above.

【０１３２】上記に類似したカーボンナノチューブを表
面より露出させる従来技術の方法として、以下の１）〜
３）が例示できる。 １） エポキシ樹脂などの固化しうるポリマー中にカー
ボンナノチューブを分散し、固化させた後に切断して、
その切断面にカーボンナノチューブを露出させる方法。 ２） 本実施形態と同様に、粒子と粒子複合させ、加熱
してフィルミングさせた後に、切断して、切断面にカー
ボンナノチューブを露出させる方法。As a conventional method for exposing carbon nanotubes similar to the above from the surface, the following 1) to
3) can be exemplified. 1) Disperse the carbon nanotubes in a solidifiable polymer such as epoxy resin, cut it after solidifying,
A method of exposing carbon nanotubes on the cut surface. 2) A method of exposing carbon nanotubes to the cut surface, as in the present embodiment, after forming particles and particles, heating and filming, and then cutting.

【０１３３】しかしながら、１）の方法の場合には、切
断面に垂直に近く立ち上がるカーボンナノチューブは、
本実施形態のものに比べて、非常に少ない。この理由
は、カーボンナノチューブは、ポリマー溶液中で、ラン
ダムな方向に向いて分散しているため、それを固化させ
ても、カーボンナノチューブの方向選択性が、本実施形
態による場合に比べて劣っているためであると考えられ
る。また、２）の方法の場合には、加熱により固着して
しまうため、断裂時にカーボンナノチューブ自体も損傷
を受け、その結果として切断面に垂直に近く立ち上がる
カーボンナノチューブの量が加熱前に比べて減少してし
まう。However, in the case of the method 1), the carbon nanotube rising almost perpendicular to the cut surface is
The number is very small as compared with that of the present embodiment. The reason is that, since the carbon nanotubes are dispersed in a polymer solution in a random direction, even when they are solidified, the direction selectivity of the carbon nanotubes is inferior to that according to the present embodiment. It is thought that it is. In the case of the method 2), since the carbon nanotubes are fixed by heating, the carbon nanotubes themselves are also damaged at the time of rupture, and as a result, the amount of the carbon nanotubes rising almost perpendicular to the cut surface is reduced as compared to before the heating. Resulting in.

【０１３４】＜第１５の実施形態＞図２２に本発明の第
１５の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの
模式断面図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチュ
ーブデバイスは、第７の実施形態に係るカーボンナノチ
ューブデバイスに相当する、複数のカーボンナノチュー
ブ１および複数の粒子２からなる層（以下、「複合層１
０」と称する。）を、透明電極８および電極７で、複合
層１０と透明電極８との間には光電変換層９を介し、挟
み込んだ構成である。本実施形態に係るカーボンナノチ
ューブデバイスは、太陽電池、光センサー、ＣＣＤ等の
受像デバイス、あるいは電子写真感光体として用いるこ
とができる。<Fifteenth Embodiment> FIG. 22 is a schematic sectional view of a carbon nanotube device according to a fifteenth embodiment of the present invention. The carbon nanotube device according to the present embodiment corresponds to the carbon nanotube device according to the seventh embodiment, and is a layer composed of a plurality of carbon nanotubes 1 and a plurality of particles 2 (hereinafter, referred to as a “composite layer 1”).
0 ". ) Is sandwiched between the composite layer 10 and the transparent electrode 8 with the photoelectric conversion layer 9 interposed between the transparent electrode 8 and the electrode 7. The carbon nanotube device according to the present embodiment can be used as a solar cell, an optical sensor, an image receiving device such as a CCD, or an electrophotographic photosensitive member.

【０１３５】このとき、複合層１０は、カーボンナノチ
ューブ１の半導体的性質を利用して、半導体層として機
能させることができる。また、複合層１０を既述の如く
各種制（粒子２の表面改質、液体の注入もしくは含浸
等）することで、種々の機能を付加することができる。At this time, the composite layer 10 can function as a semiconductor layer by utilizing the semiconductor properties of the carbon nanotube 1. Various functions can be added to the composite layer 10 by performing various controls (such as surface modification of the particles 2 and injection or impregnation of a liquid) as described above.

【０１３６】電子写真感光体として用いるには、電源装
置１１により透明電極８−電極７間に所定の電圧を印加
して、透明電極８の光電変換層９とは逆の表面（以下、
「外表面」と称する。）を所定の電位に帯電した上で、
図２２中の矢印に示すように、透明電極８の外表面から
像様に光を照射（露光）することで、複合層１０が電子
写真感光体における電荷輸送層の機能を発揮し、透明電
極８の外表面に静電潜像が形成される。本実施形態によ
れば、複合層１０を種々学習させる、ないし、制御する
ことで、静電潜像の形状や電荷強度等の制御（拡大、縮
小、デジタル画像化、ノイズカット等）が可能となる。
なお、このときの帯電手段は、電源装置１１による電圧
の印加によらず、一般の帯電装置（コロトロン、スコロ
トロン、帯電ロール、帯電ブラシ等）を用いても何ら問
題ない。For use as an electrophotographic photoreceptor, a predetermined voltage is applied between the transparent electrode 8 and the electrode 7 by the power supply device 11 so that the surface of the transparent electrode 8 opposite to the photoelectric conversion layer 9 (hereinafter, referred to as “electrophotosensitive layer”).
Called "outer surface". ) To a predetermined potential,
As shown by an arrow in FIG. 22, by irradiating (exposing) light imagewise from the outer surface of the transparent electrode 8, the composite layer 10 functions as a charge transport layer in the electrophotographic photosensitive member, and 8, an electrostatic latent image is formed on the outer surface. According to the present embodiment, it is possible to control (enlarge, reduce, digitally image, noise cut, etc.) the shape and the charge intensity of the electrostatic latent image by variously learning or controlling the composite layer 10. Become.
In this case, the charging means does not depend on the application of the voltage by the power supply device 11, and there is no problem even if a general charging device (corotron, scorotron, charging roll, charging brush, etc.) is used.

【０１３７】太陽電池や光センサーとするには、電源装
置１１を取り外し、透明電極８の外表面に光を照射する
ことで、透明電極８−電極７間から、起電流を取り出す
ことができる。透明電極８としては、一般のデバイスで
透明電極として用いられるあらゆる電極を用いることが
でき、例えば、ＩＴＯや、ガラス、アクリル樹脂等の透
明支持体表面にＩＴＯ層を設けたり、薄膜状に導電性材
料（金属ないし金属酸化物等）からなる層を設けたりし
たものが、好適に用いられる。In order to form a solar cell or an optical sensor, by removing the power supply device 11 and irradiating the outer surface of the transparent electrode 8 with light, an electromotive current can be extracted from between the transparent electrode 8 and the electrode 7. As the transparent electrode 8, any electrode that is used as a transparent electrode in a general device can be used. For example, an ITO layer is provided on the surface of a transparent support such as ITO, glass, acrylic resin, or the like. Those provided with a layer made of a material (a metal or a metal oxide or the like) are preferably used.

【０１３８】電極７としては、特に透明である必要は無
く、一般に電極として用いられるものを問題無く使用す
ることができる。光電変換層９としては、一般に光電変
換層として用いられる材料が問題無く使用され、無機材
料・有機材料の別は問わない。例えば、電子写真感光体
として用いるには、一般的に電子写真感光体の電荷発生
層として用いられるものが全て使用できる。The electrode 7 does not need to be particularly transparent, and any electrode generally used can be used without any problem. As the photoelectric conversion layer 9, a material generally used as the photoelectric conversion layer is used without any problem, and it does not matter whether the material is an inorganic material or an organic material. For example, for use as an electrophotographic photosensitive member, all of those generally used as a charge generation layer of an electrophotographic photosensitive member can be used.

【０１３９】＜第１６の実施形態＞図２３に本発明の第
１６の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの
模式断面図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチュ
ーブデバイスは、第１５の実施形態と同様の複数のカー
ボンナノチューブ１および複数の粒子２からなる複合層
１０を、透明電極８’および電極７で、複合層１０と透
明電極８’との間には発光層１２を介し、挟み込んだ構
成である。<Sixteenth Embodiment> FIG. 23 is a schematic sectional view of a carbon nanotube device according to a sixteenth embodiment of the present invention. In the carbon nanotube device according to the present embodiment, a composite layer 10 composed of a plurality of carbon nanotubes 1 and a plurality of particles 2 similar to that of the fifteenth embodiment is combined with a transparent electrode 8 ′ and an electrode 7 to form a composite layer 10 and a transparent electrode. 8 ′ is sandwiched between the light emitting layers 12.

【０１４０】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、発光素子として用いることができる。すなわ
ち、電源装置１１により透明電極８’−電極７間に所定
の電圧を印加すると、発光層１２が発光し、透明電極
８’の発光層１２とは逆の表面から発光する。The carbon nanotube device according to the present embodiment can be used as a light emitting element. That is, when a predetermined voltage is applied between the transparent electrode 8 'and the electrode 7 by the power supply device 11, the light emitting layer 12 emits light, and emits light from the surface of the transparent electrode 8' opposite to the light emitting layer 12.

【０１４１】このとき、複合層１０は、カーボンナノチ
ューブ１の半導体的性質を利用して、半導体層として機
能させることができる。また、複合層１０を既述の如く
各種制（粒子２の表面改質、液体の注入もしくは含浸
等）することで、種々の機能を付加することができる。
本実施形態によれば、複合層１０を種々学習させる、な
いし、制御することで、発光面の形状、強度等の制御
（発光面の像様化、点滅化等）が可能となる。At this time, the composite layer 10 can function as a semiconductor layer by utilizing the semiconductor properties of the carbon nanotube 1. Various functions can be added to the composite layer 10 by performing various controls (such as surface modification of the particles 2 and injection or impregnation of a liquid) as described above.
According to the present embodiment, by variously learning or controlling the composite layer 10, it is possible to control the shape and intensity of the light emitting surface (image formation, blinking, etc. of the light emitting surface).

【０１４２】発光層１２としては、一般に発光素子にお
ける発光層として用いられる材料が問題無く使用され、
無機材料・有機材料の別は問わない。その他、電極７や
透明電極８’の構成は、第１５の実施形態と同様であ
る。As the light emitting layer 12, a material generally used as a light emitting layer in a light emitting element can be used without any problem.
It does not matter whether inorganic materials or organic materials are used. The other configurations of the electrode 7 and the transparent electrode 8 'are the same as those of the fifteenth embodiment.

【０１４３】＜第１７の実施形態＞図２４に本発明の第
１７の実施形態に係るカーボンナノチューブデバイスの
模式断面図を示す。本実施形態に係るカーボンナノチュ
ーブデバイスは、第１５および第１６の実施形態と同様
の複数のカーボンナノチューブ１および複数の粒子２か
らなる複合層１０を、透明電極８および８’で、複合層
１０と透明電極８との間には光電変換層９を、複合層１
０と透明電極８’との間には発光層１２を、それぞれ介
し、挟み込んだ構成である。すなわち、第１５の実施形
態の構成と第１６の実施形態の構成とを併せ持ったもの
である。<Seventeenth Embodiment> FIG. 24 is a schematic sectional view of a carbon nanotube device according to a seventeenth embodiment of the present invention. In the carbon nanotube device according to this embodiment, a composite layer 10 composed of a plurality of carbon nanotubes 1 and a plurality of particles 2 similar to those of the fifteenth and sixteenth embodiments is combined with the composite layer 10 by transparent electrodes 8 and 8 ′. The photoelectric conversion layer 9 is provided between the transparent electrode 8 and the composite layer 1.
In this configuration, the light emitting layer 12 is interposed between the light emitting layer 12 and the transparent electrode 8 ′. That is, it has both the configuration of the fifteenth embodiment and the configuration of the sixteenth embodiment.

【０１４４】本実施形態に係るカーボンナノチューブデ
バイスは、勿論、第１５の実施形態および第１６の実施
形態と同一のデバイスとして用いることができるが、両
者の構成を併せ持つものとすることで、全く新規なデバ
イスとなり得る。例えば、複合層１０に、光照射による
学習機能を付与させておけば、図２２中の矢印に示すよ
うに、透明電極８の外表面から光を照射（露光）し、必
要に応じて、これを繰り返すことで、複合層１０に、照
射された光の強度、形状に応じた信号が学習される。そ
こで、電源装置１１により透明電極８−８’間に所定の
電圧を印加すれば、学習させた形状の部分のみ発光する
ように、あるいは、発光しないように、透明電極８’の
発光層１２とは逆の表面から光を発するように機能させ
ることもできる。The carbon nanotube device according to this embodiment can of course be used as the same device as the fifteenth embodiment and the sixteenth embodiment. Device. For example, if a learning function by light irradiation is given to the composite layer 10, light is irradiated (exposed) from the outer surface of the transparent electrode 8 as shown by an arrow in FIG. Is repeated, a signal corresponding to the intensity and shape of the light applied to the composite layer 10 is learned. Then, when a predetermined voltage is applied between the transparent electrodes 8-8 'by the power supply device 11, the light emitting layer 12 of the transparent electrode 8' is made to emit light only in the part of the learned shape or not to emit light. Can also function to emit light from the opposite surface.

【０１４５】以上、１７の実施形態を挙げて、本発明の
カーボンナノチューブデバイスを説明したが、本発明の
カーボンナノチューブデバイスは、上記実施形態の各構
成に限定されるものではなく、本発明の構成を具備する
限り、従来公知の知見を本発明に適用することができ
る。また、上記１７の実施形態のカーボンナノチューブ
デバイスの機能を、任意の組合せで具備する物であって
もよい。The carbon nanotube device of the present invention has been described with reference to the seventeenth embodiments. However, the carbon nanotube device of the present invention is not limited to each of the configurations of the above-described embodiments. Conventionally known knowledge can be applied to the present invention as long as Further, the function of the carbon nanotube device according to the seventeenth embodiment may be provided in any combination.

【０１４６】［カーボンナノチューブの精製方法］本発
明における粒子複合の手法は、カーボンナノチューブを
含むものからカーボンナノチューブのみを分離精製する
ことに利用することもできる。すなわち、本発明のカー
ボンナノチューブの精製方法は、カーボンナノチューブ
と粒子とを分散媒に分散して複合させることで、前記粒
子に前記カーボンナノチューブが巻き付いたカーボンナ
ノチューブ−粒子複合体を得、該カーボンナノチューブ
−粒子複合体を分離することで、カーボンナノチューブ
を精製することを特徴とする。[Method of Purifying Carbon Nanotubes] The method of particle composite in the present invention can also be used to separate and purify only carbon nanotubes from those containing carbon nanotubes. That is, in the method for purifying carbon nanotubes of the present invention, the carbon nanotubes and the particles are dispersed in a dispersion medium and composited to obtain a carbon nanotube-particle composite in which the carbon nanotubes are wound around the particles. -It is characterized in that the carbon nanotubes are purified by separating the particle composite.

【０１４７】カーボンナノチューブは特異的に極細で長
い形状をしているため、球状体に付着しやすく、その特
性を利用することによれば、カーボンナノチューブを分
離精製できるようになる。例えば、カーボンナノチュー
ブに対して、適当な径のラテックス粒子等の粒子を複合
させて、カーボンナノチューブを前記粒子に巻きつける
ように付着させて、カーボンナノチューブ−粒子複合体
とする。その後、前記粒子の粒径よりも小さな孔径のフ
ィルターに通すことで、カーボンナノチューブ−粒子複
合体が得られる。また、既述の如く、図４に示すよう
に、電子顕微鏡で見ながらマニピュレーター３で一つ一
つ分離することもできる。なお、既述の如く、カーボン
ナノチューブ製造時の副生成物は、そのほとんどが粒子
状またはその凝集体であり、カーボンナノチューブのみ
が選択的に粒子複合される。[0147] Since carbon nanotubes are extraordinarily fine and long, they tend to adhere to spheres, and by utilizing their properties, carbon nanotubes can be separated and purified. For example, carbon nanotubes are combined with particles such as latex particles having an appropriate diameter, and the carbon nanotubes are attached so as to be wound around the particles to form a carbon nanotube-particle composite. Thereafter, the mixture is passed through a filter having a pore size smaller than the particle size of the particles, whereby a carbon nanotube-particle composite is obtained. Further, as described above, as shown in FIG. 4, it is also possible to separate each one by the manipulator 3 while observing with an electron microscope. As described above, most of the by-products during the production of carbon nanotubes are in the form of particles or aggregates thereof, and only carbon nanotubes are selectively composited.

【０１４８】このとき複合させる粒子として、略同粒径
のものを用いれば、その粒径の粒子に巻きつきやすいカ
ーボンナノチューブのみを選択的に巻きつかせることが
できる。この巻きつきやすさは、主として、カーボンナ
ノチューブの層構成（ＳＷＮＴか、ＭＷＮＴであれば何
層か）により決定付けられ、カーボンナノチューブの長
さは、むしろ２次的な要素である。したがって、複合さ
せる粒子として、略同粒径のものを用いれば、同一の層
構成のカーボンナノチューブを単離して精製することが
できる。At this time, if particles having substantially the same particle diameter are used as composite particles, only carbon nanotubes that easily wind around particles having the same particle diameter can be selectively wound. The ease of winding is mainly determined by the layer configuration of the carbon nanotube (the number of layers in the case of SWNT or MWNT), and the length of the carbon nanotube is rather a secondary factor. Therefore, if particles having substantially the same particle size are used as composite particles, carbon nanotubes having the same layer structure can be isolated and purified.

【０１４９】その後、カーボンナノチューブ−粒子複合
体から、ラテックス等の粒子のみを消去することによっ
て、カーボンナノチューブのみを単離することができ
る。カーボンナノチューブ−粒子複合体から、前記粒子
のみを消去する方法としては、前記第４の実施形態と同
様、加熱溶融させる方法や、粒子を溶解し得る溶剤によ
り溶解する方法が挙げられる。Thereafter, only the particles such as latex are eliminated from the carbon nanotube-particle composite, so that only the carbon nanotubes can be isolated. As a method for erasing only the particles from the carbon nanotube-particle composite, there can be mentioned, as in the fourth embodiment, a method of melting by heating and a method of dissolving the particles with a solvent capable of dissolving the particles.

【０１５０】なお、ここでカーボンナノチューブの精製
に関する従来技術とその問題点について言及しておく。
酸素雰囲気中で３００℃〜５００℃に加熱することで、
アモルファスカーボンのみを選択的に燃焼させる方法が
ある。しかしながら、欠陥を多く含むカーボンナノチュ
ーブを用いた場合には欠陥部分が酸化されやすく、その
部分が断烈した短いカーボンナノチューブになってしま
う。さらに長時間その処理を続けると断烈部分から酸化
が進行するため、カーボンナノチューブ自身の収率も大
幅に低下する。したがって、当該方法によっては、収率
よくカーボンナノチューブを精製することができない。Here, the prior art relating to the purification of carbon nanotubes and their problems will be mentioned.
By heating to 300 ° C to 500 ° C in an oxygen atmosphere,
There is a method of selectively burning only amorphous carbon. However, when a carbon nanotube containing many defects is used, the defective portion is easily oxidized, and the portion becomes severe and short. If the treatment is continued for a long time, oxidation proceeds from the severe portion, and the yield of the carbon nanotube itself is greatly reduced. Therefore, depending on the method, it is not possible to purify the carbon nanotube with high yield.

【０１５１】また、界面活性剤を含む水溶液にカーボン
ナノチューブを分散して濾過する方法がある。しかしな
がら、この場合カーボンナノチューブは、一時的に分散
しても再凝集が起こりやすく分散状態が良好でないた
め、濾過したときの収率が非常に低い。There is also a method of filtering by dispersing carbon nanotubes in an aqueous solution containing a surfactant. However, in this case, even if the carbon nanotubes are temporarily dispersed, reagglomeration easily occurs and the dispersion state is not good, so that the yield when filtered is very low.

【０１５２】長さの異なるカーボンナノチューブは溶液
中での広がり状態（絡まったり、伸びていたり、折れ曲
がったり）が色々異なるため、実効的なサイズは様々で
ある。そのため、均質な孔のフィルターを用いても収率
を上げることは難しい。これに対し、本発明の精製方法
は、カーボンナノチューブを傷付けることなく、また、
分散状態を安定的に維持することができるため、きわめ
て効率的にカーボンナノチューブを分離・精製すること
ができる。Since the carbon nanotubes having different lengths have different spreading states (entangled, elongated, bent, etc.) in a solution, their effective sizes are various. Therefore, it is difficult to increase the yield even with a filter having a uniform pore. In contrast, the purification method of the present invention does not damage the carbon nanotubes,
Since the dispersion state can be stably maintained, the carbon nanotubes can be separated and purified very efficiently.

【０１５３】[0153]

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明のカーボンナ
ノチューブの精製方法を具体的に説明する。 （実施例１）カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ Ｃａｒ
ｂｏｌｅｘ Ａｐａｇｒａｄｅ アルドリッチ製）０．
１ｇと、カチオン性界面活性剤の０．１質量％水溶液２
０ｍｌと、を混合して超音波ホモジナイザーにて分散し
た（超音波出力７Ｗで３０分間）。得られた混合溶液に
シグマ製ラテックスビーズ０．３３μｍ（３３０ｎｍ）
を加えた後、超音波ホモジナイザーにて、超音波出力３
Ｗで１０分間分散を行った。そのまま１２時間静置した
液を分散液Ｘとする。EXAMPLES Hereinafter, the method for purifying carbon nanotubes of the present invention will be specifically described with reference to examples. (Example 1) Carbon nanotube (SWNT Car
bolex Apgrade Aldrich) 0.
1 g and a 0.1% by mass aqueous solution of a cationic surfactant 2
And 0 ml were mixed and dispersed with an ultrasonic homogenizer (ultrasonic output: 7 W for 30 minutes). To the obtained mixed solution, Sigma latex beads 0.33 μm (330 nm)
After adding, the ultrasonic output 3
Dispersion was performed at W for 10 minutes. The liquid left as it is for 12 hours is referred to as dispersion liquid X.

【０１５４】分散液Ｘを孔径約１０００ｎｍのメンブラ
ンフィルターにて濾過した。このときのメンブランフィ
ルター上の残存物は、超音波ホモジナイザーで分散でき
なかったアモルファスカーボンおよびカーボンナノチュ
ーブの凝集体であることを、電子顕微鏡で観察すること
により確認した。The dispersion X was filtered with a membrane filter having a pore size of about 1000 nm. It was confirmed by observation with an electron microscope that the residue on the membrane filter at this time was an aggregate of amorphous carbon and carbon nanotubes that could not be dispersed by the ultrasonic homogenizer.

【０１５５】さらに濾液を孔径約２００ｎｍのメンブラ
ンフィルターにて濾過した。このときのメンブランフィ
ルター上の残存物は、主にラテックス粒子とカーボンナ
ノチューブの粒子複合体であることを、電子顕微鏡で観
察することにより確認した。当該残存物を、残存物Ｙと
する。また、メンブランフィルターを通過したものは、
小さなアモルファスカーボン粒子と短いカーボンナノチ
ューブであることを確認した。Further, the filtrate was filtered with a membrane filter having a pore size of about 200 nm. It was confirmed by observation with an electron microscope that the residue on the membrane filter at this time was mainly a particle composite of latex particles and carbon nanotubes. The residue is referred to as residue Y. Also, those that have passed through the membrane filter
It was confirmed that they were small amorphous carbon particles and short carbon nanotubes.

【０１５６】得られた残存物Ｙについて、Ｈ2ガス雰囲
気中、２５０℃で３時間加熱した。すると、ラテックス
粒子のみが熱分解されて、カーボンナノチューブのみが
残存した。以上のように本実施例によれば、カーボンナ
ノチューブのみを良好に分離精製することができた。The obtained residue Y was heated at 250 ° C. for 3 hours in an H 2 gas atmosphere. Then, only the latex particles were thermally decomposed and only the carbon nanotubes remained. As described above, according to the present example, only the carbon nanotubes were successfully separated and purified.

【０１５７】（実施例２）残存物Ｙの調製までは、実施
例１と同様にして行った。得られた残存物Ｙについて、
約１００℃に加熱したトルエン溶液に混合し、そのまま
マグネチックスターラーにて６０分攪拌した。このトル
エン溶液を孔径約１００ｎｍのメンブランフィルターに
て濾過した。すると、メンブランフィルター上には、カ
ーボンナノチューブのみが残存した。以上のように本実
施例によれば、カーボンナノチューブのみを良好に分離
精製することができた。(Example 2) The procedure up to the preparation of the residue Y was carried out in the same manner as in Example 1. Regarding the obtained residue Y,
The mixture was mixed with a toluene solution heated to about 100 ° C., and stirred as it was with a magnetic stirrer for 60 minutes. This toluene solution was filtered with a membrane filter having a pore size of about 100 nm. Then, only the carbon nanotube remained on the membrane filter. As described above, according to the present example, only the carbon nanotubes were successfully separated and purified.

【０１５８】[0158]

【発明の効果】本発明によれば、カーボンナノチューブ
のハンドリング性を向上させ、具体的なカーボンナノチ
ューブデバイスおよびその製造方法を提供することがで
きる。また、本発明によれば、カーボンナノチューブの
製造後、カーボンナノチューブのみを、好ましくは所望
の形状のカーボンナノチューブのみを精製し得るカーボ
ンナノチューブの精製方法を提供することをができる。According to the present invention, it is possible to improve the handling properties of carbon nanotubes and to provide a specific carbon nanotube device and a method for manufacturing the same. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for purifying carbon nanotubes, which can purify only carbon nanotubes, preferably only carbon nanotubes having a desired shape, after producing carbon nanotubes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の第１の実施形態に係るカーボンナノ
チューブデバイスの拡大図である。FIG. 1 is an enlarged view of a carbon nanotube device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】 粒子の粒径を変えることで、得られるコイル
の径を変えることができることを説明するための拡大図
であり、（Ａ）は粒子の粒径が小さい場合を、（Ｂ）は
粒子の粒径が大きい場合を、それぞれ示す。FIGS. 2A and 2B are enlarged views for explaining that the diameter of the obtained coil can be changed by changing the particle diameter of the particles. FIG. The cases where the particle size is large are shown below.

【図３】 本発明の第２の実施形態に係るカーボンナノ
チューブデバイスの拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a carbon nanotube device according to a second embodiment of the present invention.

【図４】 粒子複合した状態のカーボンナノチューブ
が、マニピュレーターによる分離が可能であることを説
明するための拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view for explaining that carbon nanotubes in a state of composite particles can be separated by a manipulator.

【図５】 本発明の第３の実施形態に係るカーボンナノ
チューブデバイスの拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a carbon nanotube device according to a third embodiment of the present invention.

【図６】 本発明の第４の実施形態に係るカーボンナノ
チューブデバイスの拡大斜視図である。FIG. 6 is an enlarged perspective view of a carbon nanotube device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図７】 本発明の第５の実施形態に係るカーボンナノ
チューブデバイスの拡大斜視図である。FIG. 7 is an enlarged perspective view of a carbon nanotube device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図８】 本発明の第６の実施形態に係るカーボンナノ
チューブデバイスの拡大斜視図である。FIG. 8 is an enlarged perspective view of a carbon nanotube device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図９】 本発明の第７の実施形態に係るカーボンナノ
チューブデバイスの模式図である。FIG. 9 is a schematic view of a carbon nanotube device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図１０】 本発明の第７の実施形態の変形例に係るカ
ーボンナノチューブデバイスの模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a carbon nanotube device according to a modification of the seventh embodiment of the present invention.

【図１１】 本発明の第７の実施形態に係るカーボンナ
ノチューブデバイスの電子顕微鏡写真Ａである。FIG. 11 is an electron micrograph A of a carbon nanotube device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図１２】 本発明の第７の実施形態に係るカーボンナ
ノチューブデバイスの電子顕微鏡写真Ｂである。FIG. 12 is an electron micrograph B of a carbon nanotube device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図１３】 本発明の第７の実施形態に係るカーボンナ
ノチューブデバイスの電子顕微鏡写真Ｃである。FIG. 13 is an electron micrograph C of a carbon nanotube device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図１４】 本発明の第８の実施形態に係るカーボンナ
ノチューブデバイスの模式図である。FIG. 14 is a schematic view of a carbon nanotube device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図１５】 本発明の第９の実施形態に係るカーボンナ
ノチューブデバイスの模式図である。FIG. 15 is a schematic view of a carbon nanotube device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図１６】 本発明の第１０の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの模式図である。FIG. 16 is a schematic view of a carbon nanotube device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図１７】 本発明の第１１の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの模式図である。FIG. 17 is a schematic view of a carbon nanotube device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図１８】 本発明の第１１の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの電子顕微鏡写真Ｄである。FIG. 18 is an electron micrograph D of a carbon nanotube device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図１９】 本発明の第１２の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの模式図である。FIG. 19 is a schematic view of a carbon nanotube device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図２０】 本発明の第１３の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの模式図である。FIG. 20 is a schematic view of a carbon nanotube device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図２１】 本発明の第１４の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの模式断面図である。FIG. 21 is a schematic sectional view of a carbon nanotube device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図２２】 本発明の第１５の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの模式断面図である。FIG. 22 is a schematic sectional view of a carbon nanotube device according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図２３】 本発明の第１６の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの模式断面図である。FIG. 23 is a schematic sectional view of a carbon nanotube device according to a sixteenth embodiment of the present invention.

【図２４】 本発明の第１７の実施形態に係るカーボン
ナノチューブデバイスの模式断面図である。FIG. 24 is a schematic sectional view of a carbon nanotube device according to a seventeenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ カーボンナノチューブ ２ 粒子 ３ マニピュレーター ４ 基板 ５ 入力端子 ６ａ，６ｂ，６ｃ 出力端子 ７ 電極 ８、８’ 透明電極 ９ 光電変換層 １０ 複合層 １１ 電源装置 １２ 発光層 １３ 表面層 １４ 信号変換膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon nanotube 2 Particle 3 Manipulator 4 Substrate 5 Input terminal 6a, 6b, 6c Output terminal 7 Electrode 8, 8 'Transparent electrode 9 Photoelectric conversion layer 10 Composite layer 11 Power supply device 12 Light emitting layer 13 Surface layer 14 Signal conversion film

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 少なくともカーボンナノチューブを含む
カーボンナノチューブデバイスであって、前記カーボン
ナノチューブの少なくとも一部に、粒子の表面形状に沿
った曲線を含むことを特徴とするカーボンナノチューブ
デバイス。1. A carbon nanotube device including at least a carbon nanotube, wherein at least a part of the carbon nanotube includes a curve along a surface shape of a particle. 【請求項２】 カーボンナノチューブが、コイル状であ
ることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチュ
ーブデバイス。2. The carbon nanotube device according to claim 1, wherein the carbon nanotube has a coil shape. 【請求項３】 カーボンナノチューブが、１つまたは複
数の粒子に巻きつけられてなることを特徴とする請求項
２に記載のカーボンナノチューブデバイス。3. The carbon nanotube device according to claim 2, wherein the carbon nanotube is wound around one or more particles. 【請求項４】 少なくとも、複数の粒子の集合体と、該
集合体における粒子相互間にネットワーク状に存在する
複数のカーボンナノチューブと、からなることを特徴と
する請求項１に記載のカーボンナノチューブデバイス。4. The carbon nanotube device according to claim 1, comprising at least an aggregate of a plurality of particles and a plurality of carbon nanotubes existing in a network between the particles in the aggregate. . 【請求項５】 少なくとも複数の層を有するカーボンナ
ノチューブデバイスデバイスであって、前記複数の層の
うち、少なくとも１の層が、少なくとも、複数の粒子の
集合体と、該集合体における粒子相互間にネットワーク
状に存在する複数のカーボンナノチューブと、からなる
ことを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチュー
ブデバイス。5. A carbon nanotube device having at least a plurality of layers, wherein at least one of the plurality of layers includes at least an aggregate of a plurality of particles and a space between the particles in the aggregate. The carbon nanotube device according to claim 1, comprising a plurality of carbon nanotubes existing in a network. 【請求項６】 前記複数の粒子が、少なくとも２種類以
上の粒子からなることを特徴とする請求項４または５に
記載のカーボンナノチューブデバイス。6. The carbon nanotube device according to claim 4, wherein the plurality of particles include at least two or more types of particles. 【請求項７】 前記２種類以上の粒子のうち、少なくと
も２種類が、相互に電気特性の異なる粒子であることを
特徴とする請求項６に記載のカーボンナノチューブデバ
イス。7. The carbon nanotube device according to claim 6, wherein at least two of the two or more types of particles are particles having mutually different electrical characteristics. 【請求項８】 前記２種類以上の粒子のうち、少なくと
も２種類が、相互に異なる粒径の粒子であることを特徴
とする請求項６または７に記載のカーボンナノチューブ
デバイス。8. The carbon nanotube device according to claim 6, wherein at least two of the two or more types of particles have different particle diameters. 【請求項９】 膜状に成形されていることを特徴とする
請求項４〜８のいずれか１に記載のカーボンナノチュー
ブデバイス。9. The carbon nanotube device according to claim 4, wherein the carbon nanotube device is formed in a film shape. 【請求項１０】 表面または端部からカーボンナノチュ
ーブが突出していることを特徴とする請求項９に記載の
カーボンナノチューブデバイス。10. The carbon nanotube device according to claim 9, wherein the carbon nanotube protrudes from a surface or an end. 【請求項１１】 複数のカーボンナノチューブが、ネッ
トワーク状に存在することを特徴とする請求項１に記載
のカーボンナノチューブデバイス。11. The carbon nanotube device according to claim 1, wherein the plurality of carbon nanotubes exist in a network. 【請求項１２】 請求項４〜１１のいずれか１に記載の
カーボンナノチューブデバイスであって、導電性ネット
ワークとして用いられることを特徴とするカーボンナノ
チューブデバイス。12. The carbon nanotube device according to claim 4, wherein the carbon nanotube device is used as a conductive network. 【請求項１３】 前記粒子の少なくとも一部が、ラテッ
クス粒子であることを特徴とする請求項１〜１２のいず
れか１に記載のカーボンナノチューブデバイス。13. The carbon nanotube device according to claim 1, wherein at least some of the particles are latex particles. 【請求項１４】 前記粒子の少なくとも一部が、表面改
質されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれ
か１に記載のカーボンナノチューブデバイス。14. The carbon nanotube device according to claim 1, wherein at least a part of the particles is surface-modified. 【請求項１５】 請求項１〜３のいずれか１に記載のカ
ーボンナノチューブデバイスの製造方法であって、カー
ボンナノチューブと粒子とを分散媒に分散する工程を含
むことを特徴とするカーボンナノチューブデバイスの製
造方法。15. The method of manufacturing a carbon nanotube device according to claim 1, further comprising a step of dispersing the carbon nanotubes and particles in a dispersion medium. Production method. 【請求項１６】 さらに、分散媒を除去する工程を含む
ことを特徴とする請求項１５に記載のカーボンナノチュ
ーブデバイスの製造方法。16. The method for manufacturing a carbon nanotube device according to claim 15, further comprising a step of removing a dispersion medium. 【請求項１７】 さらに、粒子を消去する工程を含むこ
とを特徴とする請求項１６に記載のカーボンナノチュー
ブデバイスの製造方法。17. The method according to claim 16, further comprising a step of erasing the particles. 【請求項１８】 請求項４〜１１のいずれか１に記載の
カーボンナノチューブデバイスの製造方法であって、複
数のカーボンナノチューブと複数の粒子とを分散媒に分
散する工程と、分散媒を除去することで、前記粒子と前
記カーボンナノチューブとからなる複合体を形成する工
程を含むことを特徴とするカーボンナノチューブデバイ
スの製造方法。18. The method for manufacturing a carbon nanotube device according to claim 4, wherein the step of dispersing the plurality of carbon nanotubes and the plurality of particles in a dispersion medium and the step of removing the dispersion medium are performed. Forming a composite comprising the particles and the carbon nanotubes. 【請求項１９】 前記複数の粒子が、少なくとも２種類
以上の粒子からなることを特徴とする請求項１８に記載
のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。19. The method according to claim 18, wherein the plurality of particles include at least two or more types of particles. 【請求項２０】 前記２種類以上の粒子のうち、少なく
とも２種類が、相互に電気特性の異なる粒子であること
を特徴とする請求項１９に記載のカーボンナノチューブ
デバイスの製造方法。20. The method according to claim 19, wherein at least two of the two or more types of particles are particles having mutually different electrical characteristics. 【請求項２１】 前記２種類以上の粒子のうち、少なく
とも２種類が、相互に異なる粒径の粒子であることを特
徴とする請求項１９に記載のカーボンナノチューブデバ
イスの製造方法。21. The method for producing a carbon nanotube device according to claim 19, wherein at least two of the two or more types of particles are particles having mutually different particle diameters. 【請求項２２】 さらに、前記粒子と前記カーボンナノ
チューブとからなる複合体に対して、液体を注入もしく
は含浸させる工程を含むことを特徴とする請求項１８〜
２１のいずれか１に記載のカーボンナノチューブデバイ
スの製造方法。22. The method according to claim 18, further comprising a step of injecting or impregnating a liquid into the composite comprising the particles and the carbon nanotubes.
22. The method for manufacturing a carbon nanotube device according to any one of 21. 【請求項２３】 前記複合体から、前記粒子の一部を表
面から消失させて、表面近傍のカーボンナノチューブを
突出させる工程を含むことを特徴とする請求項１８に記
載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。23. The method for manufacturing a carbon nanotube device according to claim 18, further comprising a step of causing a part of the particles to disappear from a surface of the composite and projecting a carbon nanotube near the surface. . 【請求項２４】 前記複合体を中途で断烈させて、断面
の端部近傍のカーボンナノチューブを突出させる工程を
含むことを特徴とする請求項１８に記載のカーボンナノ
チューブデバイスの製造方法。24. The method for manufacturing a carbon nanotube device according to claim 18, comprising a step of cutting the composite halfway to project carbon nanotubes near the end of the cross section. 【請求項２５】 前記複合体を、膜状に形成することを
特徴とする請求項１８〜２４のいずれか１に記載のカー
ボンナノチューブデバイスの製造方法。25. The method for producing a carbon nanotube device according to claim 18, wherein the composite is formed in a film shape. 【請求項２６】 さらに、粒子相互間の空隙を減少ない
し消失させる工程を含むことを特徴とする請求項１８〜
２６のいずれか１に記載のカーボンナノチューブデバイ
スの製造方法。26. The method according to claim 18, further comprising the step of reducing or eliminating voids between the particles.
27. The method for manufacturing a carbon nanotube device according to any one of items 26. 【請求項２７】 前記粒子と前記カーボンナノチューブ
とからなる複合体から、前記粒子を消失させる工程を含
むことを特徴とする請求項１８〜２３のいずれか１に記
載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。27. The method for producing a carbon nanotube device according to claim 18, further comprising a step of eliminating said particles from a composite comprising said particles and said carbon nanotubes. 【請求項２８】 さらに粒子が消失して形成された空間
に、他の液体または固体を充填する工程を含むことを特
徴とする請求項２７に記載のカーボンナノチューブデバ
イスの製造方法。28. The method for producing a carbon nanotube device according to claim 27, further comprising a step of filling the space formed by the disappearance of the particles with another liquid or solid. 【請求項２９】 カーボンナノチューブと粒子とを分散
媒に分散して複合させることで、前記粒子に前記カーボ
ンナノチューブが巻き付いたカーボンナノチューブ−粒
子複合体を得、該カーボンナノチューブ−粒子複合体を
分離することで、カーボンナノチューブを精製すること
を特徴とするカーボンナノチューブの精製方法。29. A carbon nanotube-particle composite in which the carbon nanotube is wound around the particle by dispersing the carbon nanotube and the particle in a dispersion medium to form a composite, and separating the carbon nanotube-particle composite. Thus, a method for purifying carbon nanotubes, comprising purifying carbon nanotubes. 【請求項３０】 前記粒子が、略同粒径であることを特
徴とする請求項２９に記載のカーボンナノチューブの精
製方法。30. The method according to claim 29, wherein the particles have substantially the same particle size. 【請求項３１】 さらに、前記分離されたカーボンナノ
チューブ−粒子複合体から、粒子を消去してカーボンナ
ノチューブのみを単離することを特徴とする請求項２９
または３０に記載のカーボンナノチューブの精製方法。31. The method according to claim 29, wherein particles are eliminated from the separated carbon nanotube-particle composite to isolate only carbon nanotubes.
Or the method for purifying carbon nanotubes according to 30.
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