JP2010269979A

JP2010269979A - Method for separating nanotube substance, method for producing the same, and apparatus for separating the same

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Publication number: JP2010269979A
Application number: JP2009124039A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Ihara; 和紀井原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: JP5332901B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem wherein it is difficult to separate a nanotube substance with high separability by the length thereof. <P>SOLUTION: A method for separating the nanotube substance includes arranging a filter provided with pores having a pore size between the maximum value of the length of the nanotube substances and the minimum value of the length of the nanotube substances in a nanotube mixed solution containing a plurality of nanotube substances having different lengths, and applying electromagnetic action controlled in the reference direction generally parallel to a filter surface of the filter to the nanotube mixed solution, thereby orienting the nanotube substances at least near the filter in a direction generally parallel to the reference direction to relatively move the filter and the nanotube mixed solution. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ナノチューブ状物質の分離方法、製造方法及び分離装置に関する。 The present invention relates to a method for separating a nanotube-like substance, a production method, and a separation apparatus.

ナノメートル程度のサイズを持つチューブ状の物質からなるナノチューブ材料は、機械的、電気的、光学的な領域における応用が期待されている。ナノチューブ材料としては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、窒化ホウ素（ＢＮ）ナノチューブ、有機ナノチューブ、シリコンナノワイヤ、酸化亜鉛ナノワイヤなどが知られている。例えば単層カーボンナノチューブは、特に、その電気的な特徴から半導体装置の層間配線（ビア配線）材料や次世代半導体装置の活性層材料などへの応用が期待されている。 Nanotube materials made of a tube-like substance having a size on the order of nanometers are expected to be applied in the mechanical, electrical, and optical domains. Known nanotube materials include single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, boron nitride (BN) nanotubes, organic nanotubes, silicon nanowires, and zinc oxide nanowires. For example, single-walled carbon nanotubes are particularly expected to be applied to interlayer wiring (via wiring) materials for semiconductor devices and active layer materials for next-generation semiconductor devices because of their electrical characteristics.

一方、半導体装置の分野では、半導体膜としてアモルファスまたは多結晶のシリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が知られており、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ等のスイッチング素子として実用化されている。 On the other hand, in the field of semiconductor devices, a thin film transistor (TFT) using amorphous or polycrystalline silicon as a semiconductor film is known, and is practically used as a switching element for an active matrix liquid crystal display or the like.

近年、ＴＦＴ用の半導体膜の材料としてナノチューブ材料を用いることが検討されている。例えば、単層カーボンナノチューブを含む薄膜を用いて作製したＴＦＴの一例が特許文献１に記載されている。このような単層カーボンナノチューブを用いたＴＦＴには、アモルファスまたは多結晶のシリコンを用いたＴＦＴに比べ、製造プロセスの低温化が図れるという利点がある。そのため、プラスチック基板上への回路の形成が可能になり、装置の軽量化、低コスト化が図れるなど、多くの効果が期待されている。 In recent years, it has been studied to use a nanotube material as a material for a semiconductor film for TFT. For example, Patent Document 1 describes an example of a TFT manufactured using a thin film containing single-walled carbon nanotubes. Such TFTs using single-walled carbon nanotubes have the advantage that the manufacturing process can be performed at a lower temperature than TFTs using amorphous or polycrystalline silicon. Therefore, it is possible to form a circuit on a plastic substrate, and many effects are expected such as reduction in weight and cost of the apparatus.

特許文献１に記載されたＴＦＴの活性層においては、単層カーボンナノチューブがランダムに配向しネットワークを形成している。この単層カーボンナノチューブによるランダムネットワークは、複数の単層カーボンナノチューブが重なりあい、ソース・ドレイン電極間を架橋することにより活性層を形成している。このとき、活性層中の単層カーボンナノチューブ内を流れる電子はバリスティック伝導により伝導する。一方、単層カーボンナノチューブ同士が互いに重なり合った箇所では、電子はこの接触箇所を通って単層カーボンナノチューブ間を移動する。そのため、単層カーボンナノチューブ内の電子伝導のみによって活性層中を電子が移動する場合に比べて、接触抵抗が発生することによりＴＦＴの電気的特性に影響が生じる。すなわち、活性層における単層カーボンナノチューブ同士の接触箇所の個数にばらつきが存在すると、個々のＴＦＴの電気的特性にも、ばらつきが生じる。 In the active layer of the TFT described in Patent Document 1, single-walled carbon nanotubes are randomly oriented to form a network. In this random network of single-walled carbon nanotubes, a plurality of single-walled carbon nanotubes are overlapped, and an active layer is formed by bridging between source and drain electrodes. At this time, electrons flowing in the single-walled carbon nanotubes in the active layer are conducted by ballistic conduction. On the other hand, where single-walled carbon nanotubes overlap each other, electrons move between the single-walled carbon nanotubes through the contact points. Therefore, compared with the case where electrons move through the active layer only by electron conduction in the single-walled carbon nanotube, the contact resistance is generated, which affects the electrical characteristics of the TFT. That is, if there is a variation in the number of contact points between the single-walled carbon nanotubes in the active layer, the electrical characteristics of the individual TFTs also vary.

ここで、単層カーボンナノチューブ同士の接触箇所の個数は、単層カーボンナノチューブの長さの分布に依存する。しかし、現在の単層カーボンナノチューブの製造方法では、特定の長さを有する単層カーボンナノチューブだけを選択的に合成することは困難であり、関連する単層カーボンナノチューブの長さには必ずばらつきが存在する。そのため、これらの単層カーボンナノチューブを用いて作製した関連するＴＦＴは、その電気的特性にばらつきが生じるという問題があった。 Here, the number of contact points between the single-walled carbon nanotubes depends on the length distribution of the single-walled carbon nanotubes. However, with the current method for producing single-walled carbon nanotubes, it is difficult to selectively synthesize only single-walled carbon nanotubes having a specific length, and the lengths of related single-walled carbon nanotubes always vary. Exists. For this reason, related TFTs manufactured using these single-walled carbon nanotubes have a problem in that their electrical characteristics vary.

単層カーボンナノチューブをその長さによって分離する方法の一例が特許文献２に記載されている。特許文献２では、カーボンナノチューブを含む溶液をフィルタで濾過する場合において、フィルタの孔径を適切に選択することにより、カーボンナノチューブ溶液に含まれる単層カーボンナノチューブの長さをある程度の長さ以下にそろえることが可能であるとされている。 An example of a method for separating single-walled carbon nanotubes by their length is described in Patent Document 2. In Patent Document 2, when a solution containing carbon nanotubes is filtered through a filter, the length of the single-walled carbon nanotubes contained in the carbon nanotube solution is made equal to or less than a certain length by appropriately selecting the pore diameter of the filter. It is said that it is possible.

特開２００８−０７１８９８号公報（段落「００２０」〜「００３２」）JP 2008-071898 A (paragraphs “0020” to “0032”) 特開２００７−３２０８２８号公報（段落「００３４」、図３）Japanese Patent Laying-Open No. 2007-320828 (paragraph “0034”, FIG. 3)

「ナノレターズ（ＮＡＮＯＬＥＴＴＥＲＳ）」、（米国）、アメリカ化学会（ＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ）、２００２年８月３０日、第２巻、第１０号、ｐ．１１３７−１１４１“Nano Letters” (USA), American Chemical Society, August 30, 2002, Vol. 2, No. 10, p. 1137-1141

しかしながら、特許文献２に記載された単層カーボンナノチューブの長さによる分離方法においては、フィルタの孔径よりも長い単層カーボンナノチューブであってもフィルタを通過してしまう場合があった。これは単層カーボンナノチューブは柔軟性を有し、かつ、溶液中で自由に回転することができるためである。その結果、単層カーボンナノチューブなどのナノチューブ状物質をその長さによって分離する場合、分離能が低いという問題があった。 However, in the separation method based on the length of single-walled carbon nanotubes described in Patent Document 2, even single-walled carbon nanotubes longer than the pore diameter of the filter may pass through the filter. This is because single-walled carbon nanotubes are flexible and can rotate freely in solution. As a result, when separating a nanotube-like substance such as a single-walled carbon nanotube according to its length, there is a problem that the separation performance is low.

本発明の目的は、上述した課題であるナノチューブ状物質をその長さによって高い分離能で分離することが困難である、という課題を解決するナノチューブ状物質の分離方法、製造方法及び分離装置を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide a nanotube-like substance separation method, manufacturing method, and separation apparatus that solve the above-mentioned problem that it is difficult to separate the nanotube-like substance with high separation ability depending on its length. There is to do.

本発明のナノチューブ状物質の分離方法は、長さが異なる複数のナノチューブ状物質を含むナノチューブ混合溶液中に、ナノチューブ状物質の長さの最大値とナノチューブ状物質の長さの最小値との間の孔径を有する細孔を備えたフィルタを配置し、ナノチューブ混合溶液に対して、フィルタのフィルタ面と略平行な基準方向に制御された電磁的作用を施し、少なくともフィルタ近傍のナノチューブ状物質を基準方向と略平行な方向に配向させ、フィルタとナノチューブ混合溶液を相対的に移動させる。 According to the method for separating a nanotube-like material of the present invention, a nanotube mixed solution containing a plurality of nanotube-like materials having different lengths is between a maximum value of the length of the nanotube-like material and a minimum value of the length of the nanotube-like material. A filter with pores having a pore size of 2 mm is arranged, and an electromagnetic action controlled in a reference direction substantially parallel to the filter surface of the filter is applied to the nanotube mixed solution, and at least the nanotube-like substance in the vicinity of the filter is used as a reference. The filter and the nanotube mixed solution are relatively moved by being oriented in a direction substantially parallel to the direction.

本発明のナノチューブ状物質の製造方法は、長さが異なる複数のナノチューブ状物質を含むナノチューブ混合溶液中に、ナノチューブ状物質の長さの最大値とナノチューブ状物質の長さの最小値との間の孔径を有する細孔を備えたフィルタを配置し、ナノチューブ混合溶液に対して、フィルタのフィルタ面と略平行な基準方向に制御された電磁的作用を施し、少なくともフィルタ近傍のナノチューブ状物質を基準方向と略平行な方向に配向させ、フィルタとナノチューブ混合溶液を相対的に移動させ、フィルタを通過したナノチューブ混合溶液から、ナノチューブ状物質のうち、フィルタの孔径よりも小さい長さを有するナノチューブ状物質を回収する。 According to the method for producing a nanotube-shaped material of the present invention, between the maximum value of the length of the nanotube-shaped material and the minimum value of the length of the nanotube-shaped material in the nanotube mixed solution containing a plurality of nanotube-shaped materials having different lengths. A filter with pores having a pore size of 2 mm is arranged, and an electromagnetic action controlled in a reference direction substantially parallel to the filter surface of the filter is applied to the nanotube mixed solution, and at least the nanotube-like substance in the vicinity of the filter is used as a reference. The nanotube-like substance having a length smaller than the pore diameter of the filter out of the nanotube-like substance from the nanotube-mixed solution that is oriented in a direction substantially parallel to the direction and relatively moves the filter and the nanotube mixture solution and passes through the filter. Recover.

本発明のナノチューブ状物質の分離装置は、長さが異なる複数のナノチューブ状物質を含むナノチューブ混合溶液を収容する収容部と、収容部に連結され、ナノチューブ状物質の一部を回収する回収部と、収容部に設けられ、ナノチューブ状物質の長さの最大値とナノチューブ状物質の長さの最小値との間の孔径を有する細孔を備えたフィルタと、ナノチューブ混合溶液に対して、フィルタのフィルタ面と略平行な基準方向に制御された電磁的作用であって、少なくともフィルタ近傍のナノチューブ状物質を基準方向と略平行な方向に配向させる電磁的作用を発生させる電磁的作用発生装置と、フィルタとナノチューブ混合溶液を相対的に移動させる移動機構、とを有する。 A separation apparatus for a nanotube-shaped material of the present invention includes a storage unit that stores a nanotube mixed solution containing a plurality of nanotube-shaped materials having different lengths, and a recovery unit that is connected to the storage unit and recovers a part of the nanotube-shaped material. A filter provided with a pore having a pore diameter between the maximum value of the length of the nanotube-like substance and the minimum value of the length of the nanotube-like substance; An electromagnetic action controlled in a reference direction substantially parallel to the filter surface, the electromagnetic action generating device generating an electromagnetic action for orienting at least a nanotube-like substance in the vicinity of the filter in a direction substantially parallel to the reference direction; A moving mechanism for relatively moving the filter and the nanotube mixed solution.

本発明のナノチューブ状物質の分離方法によれば、ナノチューブ状物質をその長さによって高い分離能で分離することができる。 According to the method for separating a nanotube-like substance of the present invention, the nanotube-like substance can be separated with a high resolution depending on its length.

本発明の第１の実施形態に係るナノチューブ状物質の分離方法および製造方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the separation method and manufacturing method of the nanotube-shaped substance which concern on the 1st Embodiment of this invention. 本明細書におけるナノチューブ状物質を模式的に示した概略図である。It is the schematic which showed the nanotube-shaped substance in this specification typically. 電界中のナノチューブ状物質を模式的に示した概略図である。It is the schematic which showed the nanotube-shaped substance in an electric field typically. 本発明の第１の実施形態によるカーボンナノチューブ混合溶液を収容する容器及び容器内のカーボンナノチューブを模式的に示した概略図である。It is the schematic which showed typically the carbon nanotube in the container which accommodates the carbon nanotube mixed solution by the 1st Embodiment of this invention, and a container. 本発明の第１の実施形態による別のカーボンナノチューブ混合溶液を収容する容器及び容器内のカーボンナノチューブを模式的に示した概略図である。It is the schematic which showed typically the carbon nanotube in the container which accommodates another carbon nanotube mixed solution by the 1st Embodiment of this invention, and a container. 本発明の第１の実施形態による、さらに別のカーボンナノチューブ混合溶液を収容する容器及び容器内のカーボンナノチューブを模式的に示した概略図である。It is the schematic which showed typically the carbon nanotube in the container which accommodates another carbon nanotube mixed solution by the 1st Embodiment of this invention, and a container. 本発明の第１の実施形態によるカーボンナノチューブ混合溶液中にフィルタを配置したときのカーボンナノチューブを模式的に示した概略図である。It is the schematic which showed typically the carbon nanotube when the filter is arrange | positioned in the carbon nanotube mixed solution by the 1st Embodiment of this invention. 関連するカーボンナノチューブ混合溶液中にフィルタを配置したときのカーボンナノチューブを模式的に示した概略図である。It is the schematic which showed typically the carbon nanotube when a filter is arrange | positioned in the related carbon nanotube mixed solution. 本発明の第２の実施形態に係るナノチューブ状物質の分離装置の断面図である。It is sectional drawing of the separation apparatus of the nanotube-shaped substance which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係るナノチューブ状物質の分離装置の断面図である。It is sectional drawing of the separation apparatus of the nanotube-shaped substance which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るナノチューブ状物質の分離方法および製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、まず、長さが異なる複数のナノチューブ状物質を含むナノチューブ混合溶液中に、フィルタを配置する（ステップＳ１１）。このフィルタは細孔を備え、細孔の孔径はナノチューブ状物質の長さの最大値とナノチューブ状物質の長さの最小値との間の大きさである。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a nanotube-shaped material separation method and manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, first, a filter is placed in a nanotube mixed solution containing a plurality of nanotube-like substances having different lengths (step S11). This filter has pores, and the pore diameter is a size between the maximum value of the length of the nanotube-like substance and the minimum value of the length of the nanotube-like substance.

このナノチューブ混合溶液に対して、フィルタのフィルタ面と略平行な基準方向に制御された電磁的作用を施し（ステップＳ１２）、少なくともフィルタ近傍のナノチューブ状物質を基準方向と略平行な方向に配向させる（ステップＳ１３）。そして、フィルタとナノチューブ混合溶液を相対的に移動させる（ステップＳ１４）。これにより、フィルタの孔径より大きい長さを有するナノチューブ状物質はフィルタ面上に捕獲され、フィルタの孔径より小さい長さを有するナノチューブ状物質はフィルタを通過するので、ナノチューブ状物質をその長さによって高い分離能で分離することができる。また、フィルタ面上に捕獲されたナノチューブ状物質、またはフィルタを通過したナノチューブ状物質を回収する（ステップＳ１５）ことにより、その長さに応じて高い分離能で分離したナノチューブ状物質を得ることができる。 An electromagnetic action controlled in a reference direction substantially parallel to the filter surface of the filter is applied to the nanotube mixed solution (step S12), and at least the nanotube-shaped substance near the filter is oriented in a direction substantially parallel to the reference direction. (Step S13). Then, the filter and the nanotube mixed solution are relatively moved (step S14). Thereby, the nanotube-like substance having a length larger than the pore diameter of the filter is captured on the filter surface, and the nanotube-like substance having a length smaller than the pore diameter of the filter passes through the filter. Separation is possible with high resolution. In addition, by collecting the nanotube-like substance captured on the filter surface or the nanotube-like substance that has passed through the filter (step S15), it is possible to obtain a nanotube-like substance that is separated with high resolution according to its length. it can.

ここで、本明細書においてナノチューブ状物質とは、ナノチューブ材料およびシリコンナノワイヤ、酸化亜鉛ナノワイヤ、金属ナノロッド類などを含めたものをいう。ナノチューブ材料としては、単層カーボンナノチューブ、金属内包カーボンナノチューブ、フラーレン内包単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブ類が好適に用いられるが、これに限らず、窒化ホウ素（ＢＮ）ナノチューブ、有機ナノチューブなどを用いることもできる。 Here, in this specification, the nanotube-like substance means a material including a nanotube material and silicon nanowires, zinc oxide nanowires, metal nanorods, and the like. As the nanotube material, carbon nanotubes such as single-walled carbon nanotubes, metal-encapsulated carbon nanotubes, fullerene-encapsulated single-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes are preferably used, but not limited thereto, boron nitride (BN) nanotubes, organic Nanotubes can also be used.

また、本明細書においてフィルタ面とは、フィルタとナノチューブ混合溶液の相対的な移動方向に垂直な面をいうものとする。 In this specification, the filter surface means a surface perpendicular to the relative movement direction of the filter and the nanotube mixed solution.

次に、本明細書におけるナノチューブ状物質の向きと長さについて図２を用いて説明する。図２に示すように、ナノチューブ状物質１００とナノチューブ状物質１００を完全に内包する長方形の辺とが二点以上で接し、かつ、この長方形の面積が最小となる場合を考える。本明細書においては、このナノチューブ状物質を内包する長方形の短辺１０１とナノチューブ状物質を内包する長方形の長辺１０２の比が１：２となるとき、この長方形の長辺方向の向きを「ナノチューブ状物質の向き１０３」と、長方形の長辺１０２の長さを「ナノチューブ状物質の長さ」という。また本明細書においてナノチューブ状物質が「所定の方向に配向した状態」とは、所定の方向に対するナノチューブ状物質群の配向確率分布をｐ（θ）としたとき、ｐ（θ）の半値全幅がθ＝±１５度以下である状態のことをいう。 Next, the direction and length of the nanotube-like substance in this specification will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a case is considered in which the nanotube-like substance 100 and a rectangular side that completely contains the nanotube-like substance 100 are in contact at two or more points, and the area of the rectangle is minimized. In the present specification, when the ratio of the rectangular short side 101 containing the nanotube-like substance to the rectangular long side 102 containing the nanotube-like substance is 1: 2, the direction of the long side direction of the rectangle is expressed as “ The direction of the nanotube-like substance 103 ”and the length of the long side 102 of the rectangle are referred to as“ the length of the nanotube-like substance ”. Further, in this specification, the “state in which the nanotube-like substance is oriented in a predetermined direction” means that the full width at half maximum of p (θ) is p (θ) when the orientation probability distribution of the nanotube-like substance group in the predetermined direction is p (θ) It means a state where θ = ± 15 degrees or less.

次に、本実施形態によるナノチューブ状物質の配向について（図１のステップＳ１２、Ｓ１３）、詳細に説明する。ここでは、電磁的作用として電場を印加する場合を例にとって説明する。図３は、電場中の１本のナノチューブ状物質１１１を模式的に示した概略図である。ナノチューブ状物質１１１は、例えば単層カーボンナノチューブで代表される。ナノチューブ状物質１１１を電場Ｅ（電場の方向１１２）の中に置くと、その両端に＋ｑおよび−ｑの誘電分極が生じる。この誘電分極によって生じた双極子モーメントと電場Ｅにより、ナノチューブ状物質１１１にはトルクＴ（トルクの方向１１３）が生じる。このトルクＴはナノチューブ状物質が電界の方向１１２と平行に配列するときに最小となる。したがって、特定の方向に制御された電磁的作用、例えば、直線偏光したレーザー光や交流電場をナノチューブ状物質に施すことにより、ナノチューブ状物質を電場の方向へ配向させることができる。 Next, the orientation of the nanotube-like substance according to the present embodiment (Steps S12 and S13 in FIG. 1) will be described in detail. Here, a case where an electric field is applied as an electromagnetic action will be described as an example. FIG. 3 is a schematic view schematically showing one nanotube-like substance 111 in an electric field. The nanotube-like substance 111 is represented by, for example, a single-walled carbon nanotube. When the nanotube-like substance 111 is placed in the electric field E (electric field direction 112), + q and −q dielectric polarization occurs at both ends thereof. Due to the dipole moment and electric field E generated by this dielectric polarization, torque T (torque direction 113) is generated in the nanotube-shaped substance 111. This torque T is minimized when the nanotube-like substances are arranged parallel to the electric field direction 112. Therefore, by applying an electromagnetic action controlled in a specific direction, for example, linearly polarized laser light or an alternating electric field to the nanotube-like substance, the nanotube-like substance can be oriented in the direction of the electric field.

このトルクＴの強度は、ナノチューブ状物質の分極率により変化する。また、ナノチューブ状物質はその構造により異なる分極率を有する。例えば単層カーボンナノチューブについて、非特許文献１に開示されている一般的な数値を用いて分極率を求めると、単層カーボンナノチューブの分極率の最小値は約５０〜７００Å^２、最大値は１０^６Å^２のオーダとなる。したがって、ナノチューブ状物質の分極率に応じて定まる電場強度を有する電場を印加することによりナノチューブ状物質を配向させることができる。 The strength of the torque T varies depending on the polarizability of the nanotube-like substance. Further, the nanotube-like substance has a different polarizability depending on its structure. For example, when the polarizability of single-walled carbon nanotubes is determined using the general numerical values disclosed in Non-Patent Document 1, the minimum value of the polarizability of single-walled carbon nanotubes is about 50 to 700 ² , and the maximum value is 10 ⁶ Å ² orders. Therefore, the nanotube-like substance can be oriented by applying an electric field having an electric field strength determined according to the polarizability of the nanotube-like substance.

以下にナノチューブ状物質を配向させるのに必要な電場の強度について、さらに詳細に説明する。ナノチューブ状物質と電場との相互作用は以下に示す式を用いて表すことができる。すなわち、孤立した一本のナノチューブ状物質において、ナノチューブ状物質の長さをＬ、ナノチューブ状物質と電場Ｅとの成す角をθ、ナノチューブ状物質の分極テンソルをαとすると、電場中のナノチューブ状物質に与えられるトルクＴは次式で表される。
Ｔ（θ）＝αＬＥ^２ｓｉｎ（２θ）（１）
また、そのときにナノチューブ状物質が持つエネルギーＵは
Ｕ（θ）＝（１／２）αＬＥ^２ｓｉｎ^２（θ）（２）
と表すことができる。ナノチューブ状物質が電場に対してθの角度へ向く確率ｐ（θ）は、エネルギーの式とデバイ−ランジュバン（Ｄｅｂｙｅ−Ｌａｎｇｅｖｉｎ）の式から、
ｐ（θ）∝ａ×ｅｘｐ（−αＥ^２Ｌｓｉｎ２θ／２ｋＴ）（３）
となる。ここで、ａは規格化定数、ｋはボルツマン定数、Ｔはナノチューブの温度である。配向した状態に必要な電場強度は、上述の定義よりｐ（θ）の半値全幅がθ＝±１５度となるのに必要な電場であるから、次の式が成り立つ。
０．５ｐ（０）＝ｐ（１５）（４）
この式を用いて、半導体性を有する単層カーボンナノチューブ及び金属性を有する単層カーボンナノチューブについて、配向した状態に必要な電場強度を求めると以下のようになる。ここで各数値には、それぞれ一般的に知られている値として以下のものを用いた。半導体性を有する単層カーボンナノチューブの分極テンソルαは非特許文献１より１．１×１０^３Å^２とし、単層カーボンナノチューブの長さは１μｍ、温度Ｔは３００Ｋとした。このとき、式（４）を満たす電場の強度Ｅｓは約１００Ｖ／ｍとなる。一方、金属性を有する単層カーボンナノチューブの場合、分極テンソルαは非特許文献１より７．８×１０^５Å^２とし、単層カーボンナノチューブの長さは１μｍ、温度Ｔは３００Ｋとした。このとき、式（４）を満たす電場の強度Ｅｍは約３Ｖ／ｍとなる。 Hereinafter, the electric field strength necessary for aligning the nanotube-like substance will be described in more detail. The interaction between the nanotube-like substance and the electric field can be expressed using the following equation. That is, in a single isolated nanotube-like substance, when the length of the nanotube-like substance is L, the angle between the nanotube-like substance and the electric field E is θ, and the polarization tensor of the nanotube-like substance is α, the nanotube-like substance in the electric field Torque T applied to the substance is expressed by the following equation.
T (θ) = αLE ² sin (2θ) (1)
At this time, the energy U of the nanotube-like substance is U (θ) = (1/2) αLE ² sin ² (θ) (2)
It can be expressed as. The probability p (θ) that the nanotube-like substance is directed to the angle θ with respect to the electric field is obtained from the equation of energy and the Debye-Langevin equation.
p (θ) ∝a × exp (−αE ² Lsin 2θ / ² kT) (3)
It becomes. Here, a is the normalization constant, k is the Boltzmann constant, and T is the temperature of the nanotube. Since the electric field strength required for the oriented state is an electric field required for the full width at half maximum of p (θ) to be θ = ± 15 degrees from the above definition, the following equation holds.
0.5p (0) = p (15) (4)
Using this equation, the electric field strength required for the oriented state of the single-walled carbon nanotube having semiconductivity and the single-walled carbon nanotube having metallic properties is obtained as follows. Here, the following values were used for the respective numerical values as generally known values. Polarization tensor single-walled carbon nanotubes having semiconductor properties α is a non-patent document 1 from 1.1 × 10 ³ Å ^2, the length of the single-walled carbon nanotubes 1 [mu] m, the temperature T was 300K. At this time, the intensity Es of the electric field satisfying the formula (4) is about 100 V / m. On the other hand, in the case of single-walled carbon nanotubes having metallic properties, the polarization tensor α is 7.8 × 10 ⁵より² from Non-Patent Document 1, the length of the single-walled carbon nanotubes is 1 μm, and the temperature T is 300K. At this time, the intensity Em of the electric field satisfying the formula (4) is about 3 V / m.

以上より、分極率のより小さな半導体性を有する単層カーボンナノチューブを配向させるために必要な電場を作用させることにより、半導体性及び金属性を有する単層カーボンナノチューブのいずれをも電場の方向に配向させることができることがわかる。ここで、単層カーボンナノチューブの長さは１μｍとしたが、式（１）からわかるようにナノチューブ状物質に与えられるトルクＴはナノチューブ状物質の長さＬに比例する。したがって、ナノチューブ混合溶液に含まれるナノチューブ状物質の長さの最大値を考慮して電場の強度を決定することにより、ナノチューブ混合溶液に含まれる全てのナノチューブ状物質を電場の方向に配向させることができる。 As described above, by applying an electric field necessary for orienting single-walled carbon nanotubes having semiconductivity with lower polarizability, both single-walled carbon nanotubes having semiconductivity and metallic properties are oriented in the direction of the electric field. You can see that Here, the length of the single-walled carbon nanotube is 1 μm, but as can be seen from the equation (1), the torque T applied to the nanotube-like substance is proportional to the length L of the nanotube-like substance. Therefore, by determining the strength of the electric field in consideration of the maximum length of the nanotube-like substance contained in the nanotube mixed solution, all nanotube-like substances contained in the nanotube mixed solution can be oriented in the electric field direction. it can.

次に、本実施形態による、ナノチューブ混合溶液に含まれるナノチューブ状物質の配向方法について（図１のステップＳ１２、Ｓ１３）、図面を用いて詳細に説明する。ここでは、異なる長さを有する単層カーボンナノチューブを含む単層カーボンナノチューブの混合溶液を用いて説明するが、これに限らず、その他のナノチューブ状物質についても同様の方法により配向させることができる。 Next, the method for aligning nanotube-like substances contained in the nanotube mixed solution according to the present embodiment (steps S12 and S13 in FIG. 1) will be described in detail with reference to the drawings. Here, description will be made using a mixed solution of single-walled carbon nanotubes including single-walled carbon nanotubes having different lengths. However, the present invention is not limited to this, and other nanotube-like substances can be oriented by the same method.

図４は、電磁的作用としてレーザー光を照射する場合における、カーボンナノチューブ混合溶液を収容する容器及び容器内のカーボンナノチューブを模式的に示した概略図である。図４（ａ）に示すように、収容部としての容器２０１内に充填した単層カーボンナノチューブ混合溶液に対して、偏光方向を制御したレーザー光２０２を照射し、レーザー照射領域２０３および非照射領域２０４を形成する。図４（ｂ）に、非照射領域２０４におけるカーボンナノチューブ２０５の状態を模式的に示す。容器壁２０７内に存在するカーボンナノチューブ２０５はいずれも溶液中においてランダムな方向に向いている。 FIG. 4 is a schematic view schematically showing a container for containing a carbon nanotube mixed solution and carbon nanotubes in the container when laser light is irradiated as an electromagnetic action. As shown to Fig.4 (a), the laser beam 202 which controlled the polarization direction is irradiated with respect to the single wall carbon nanotube mixed solution with which the container 201 as an accommodating part was filled, and laser irradiation area | region 203 and non-irradiation area | region 204 is formed. FIG. 4B schematically shows the state of the carbon nanotube 205 in the non-irradiation region 204. All the carbon nanotubes 205 existing in the container wall 207 are oriented in a random direction in the solution.

図４（ｃ）に、レーザー照射領域２０３におけるカーボンナノチューブの状態を模式的に示す。本実施形態では、レーザー照射領域２０３における全てのカーボンナノチューブ２０５がレーザー光２０２の光電場によりレーザー光２０２の偏光方向２０８に配向するように、レーザー光２０２の強度を制御した。このとき、カーボンナノチューブ２０５はレーザー光２０２が照射され続ける限り、光電場の偏光方向２０８へと配向し続けるため、レーザー照射領域２０３はカーボンナノチューブ２０５が配向した領域となる。 FIG. 4C schematically shows the state of the carbon nanotubes in the laser irradiation region 203. In the present embodiment, the intensity of the laser beam 202 is controlled so that all the carbon nanotubes 205 in the laser irradiation region 203 are aligned in the polarization direction 208 of the laser beam 202 by the photoelectric field of the laser beam 202. At this time, as long as the laser beam 202 continues to be irradiated, the carbon nanotube 205 continues to be oriented in the polarization direction 208 of the photoelectric field. Therefore, the laser irradiation region 203 is a region where the carbon nanotube 205 is oriented.

図５は、電磁的作用として交流電場を印加する場合における、カーボンナノチューブ混合溶液を収容する容器及び容器内のカーボンナノチューブを模式的に示した概略図である。図５（ａ）に示すように、容器２０１内に一対の交流電圧発生用電極２０９が設けられ、単層カーボンナノチューブ混合溶液が充填されている。交流電圧発生用電極２０９の間に交流電圧を印加し、容器２０１内に交流電場印加領域２０３−２および交流電場非印加領域２０４−２を形成する。図５（ｂ）に、交流電場非印加領域２０４−２におけるカーボンナノチューブ２０５の状態を模式的に示す。容器壁２０７内に存在するカーボンナノチューブはいずれも溶液中においてランダムな方向に向いている。 FIG. 5 is a schematic view schematically showing a container for containing a carbon nanotube mixed solution and a carbon nanotube in the container when an alternating electric field is applied as an electromagnetic action. As shown in FIG. 5A, a pair of AC voltage generating electrodes 209 is provided in a container 201 and filled with a single-walled carbon nanotube mixed solution. An AC voltage is applied between the AC voltage generating electrodes 209 to form an AC electric field application region 203-2 and an AC electric field non-application region 204-2 in the container 201. FIG. 5B schematically shows the state of the carbon nanotube 205 in the AC electric field non-application region 204-2. All the carbon nanotubes present in the container wall 207 are oriented in a random direction in the solution.

図５（ｃ）に、交流電場印加領域２０３−２におけるカーボンナノチューブの状態を模式的に示す。本実施形態では、交流電場印加領域２０３−２における全てのカーボンナノチューブ２０５が交流電圧発生用電極２０９間に印加された電場の方向２１０に配向するように、交流電場の強度を制御した。このとき、カーボンナノチューブ２０５は交流電場が印加され続ける限り、電場の方向２１０へと配向し続けるため、交流電場印加領域２０３−２はカーボンナノチューブ２０５が配向した領域となる。 FIG. 5C schematically shows the state of the carbon nanotubes in the AC electric field application region 203-2. In this embodiment, the intensity of the AC electric field is controlled so that all the carbon nanotubes 205 in the AC electric field application region 203-2 are oriented in the direction 210 of the electric field applied between the AC voltage generating electrodes 209. At this time, as long as the AC electric field continues to be applied, the carbon nanotube 205 continues to be oriented in the direction 210 of the electric field. Therefore, the AC electric field application region 203-2 is a region in which the carbon nanotube 205 is oriented.

図６に、交流磁場発生装置を用いて電磁的作用を施す場合における、カーボンナノチューブ混合溶液を収容する容器及び容器内のカーボンナノチューブを模式的に示した概略図を示す。図６（ａ）に示すように、容器２０１内に交流磁場発生装置２１１が設けられ、単層カーボンナノチューブ混合溶液が充填されている。交流磁場発生装置２１１による交流磁場によって誘導された交流電場を発生させ、容器２０１内に交流電場発生領域２０３−３および交流電場非発生領域２０４−３を形成する。図６（ｂ）に、交流電場非発生領域２０４−３におけるカーボンナノチューブ２０５の状態を模式的に示す。容器壁２０７内に存在するカーボンナノチューブはいずれも溶液中においてランダムな方向に向いている。 FIG. 6 is a schematic view schematically showing a container for storing a carbon nanotube mixed solution and carbon nanotubes in the container when an electromagnetic action is applied using an AC magnetic field generator. As shown to Fig.6 (a), the alternating current magnetic field generator 211 is provided in the container 201, and the single-walled carbon nanotube mixed solution is filled. An AC electric field induced by an AC magnetic field generated by the AC magnetic field generator 211 is generated, and an AC electric field generation region 203-3 and an AC electric field non-generation region 204-3 are formed in the container 201. FIG. 6B schematically shows the state of the carbon nanotubes 205 in the AC electric field non-generating region 204-3. All the carbon nanotubes present in the container wall 207 are oriented in a random direction in the solution.

図６（ｃ）に、交流電場発生領域２０３−３におけるカーボンナノチューブの状態を模式的に示す。交流磁場発生装置２１１によって発生した磁場の方向２１２と誘導された電場の方向２１３は垂直となる。本実施形態では、交流電場発生領域２０３−３における全てのカーボンナノチューブ２０５は交流磁場発生装置２１１によって発生した磁場に誘導された電場の方向２１３に配向するように、交流磁場の強度を制御した。このとき、カーボンナノチューブ２０５は交流磁場が印加され続ける限り、誘導された電場の方向２１３へと配向し続けるため、交流電場発生領域２０３−３はカーボンナノチューブ２０５が配向した領域となる。 FIG. 6C schematically shows the state of the carbon nanotubes in the AC electric field generation region 203-3. The direction 212 of the magnetic field generated by the AC magnetic field generator 211 and the direction 213 of the induced electric field are perpendicular to each other. In this embodiment, the intensity of the AC magnetic field is controlled so that all the carbon nanotubes 205 in the AC electric field generating region 203-3 are oriented in the direction 213 of the electric field induced by the magnetic field generated by the AC magnetic field generator 211. At this time, as long as the AC magnetic field continues to be applied, the carbon nanotube 205 continues to be oriented in the direction 213 of the induced electric field, so that the AC electric field generation region 203-3 is a region in which the carbon nanotube 205 is oriented.

次に、本実施形態による、配向させたナノチューブ状物質をその長さに応じて分離する方法について（図１のステップＳ１１、Ｓ１４）、図面を用いて詳細に説明する。図７は、カーボンナノチューブ混合溶液中にフィルタを配置したときのカーボンナノチューブ３０５を模式的に示した概略図である。図７（ａ）に示すように、フィルタ基材３０１に細孔３０２を備えたフィルタ３０３がカーボンナノチューブ混合溶液中に配置される（図１のステップＳ１１）。カーボンナノチューブ混合溶液には、フィルタ３０３の細孔３０２の平均孔径Ａよりも大きい長さを有するカーボンナノチューブを含む長片カーボンナノチューブ群３０６−１と、孔径Ａよりも小さい長さを有するカーボンナノチューブを含む短片カーボンナノチューブ群３０６−２が含まれる。 Next, a method for separating the oriented nanotube-like material according to the length according to the present embodiment (steps S11 and S14 in FIG. 1) will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic view schematically showing the carbon nanotube 305 when a filter is disposed in the carbon nanotube mixed solution. As shown in FIG. 7A, the filter 303 having the pores 302 in the filter base material 301 is disposed in the carbon nanotube mixed solution (step S11 in FIG. 1). In the carbon nanotube mixed solution, a long piece carbon nanotube group 306-1 including carbon nanotubes having a length larger than the average pore diameter A of the pores 302 of the filter 303, and a carbon nanotube having a length smaller than the pore diameter A are included. The short carbon nanotube group 306-2 containing is included.

上述した電磁的作用により、カーボンナノチューブ混合溶液中には、カーボンナノチューブ３０５がランダムな方向を向いている非配向領域３０７と、カーボンナノチューブ３０５が電磁的作用によりフィルタ面と平行な方向に配向した配向領域３０８が形成されている（図１のステップＳ１２、Ｓ１３）。配向領域３０８はフィルタ３０３の近傍に形成され、より好適にはフィルタ３０３に接して形成される。ここで、フィルタ３０３とカーボンナノチューブ混合溶液を、図７（ａ）中に示す移動方向３０４の向きに相対速度ｖで相対的に移動させる（図１のステップＳ１４）。フィルタ３０３とカーボンナノチューブ混合溶液を相対的に移動させる方法として、カーボンナノチューブ溶液をフィルタ３０３の方向へ流動させる方法と、カーボンナノチューブ混合溶液中においてフィルタ３０３を移動させる方法のいずれを用いることとしてもよい。図７ではフィルタ３０３を移動方向３０４の向きに移動させる場合を示す。 Due to the electromagnetic action described above, in the carbon nanotube mixed solution, the non-orientation region 307 in which the carbon nanotubes 305 are oriented in a random direction and the orientation in which the carbon nanotubes 305 are oriented in a direction parallel to the filter surface by the electromagnetic action. A region 308 is formed (steps S12 and S13 in FIG. 1). The alignment region 308 is formed in the vicinity of the filter 303, and more preferably formed in contact with the filter 303. Here, the filter 303 and the carbon nanotube mixed solution are relatively moved at the relative speed v in the moving direction 304 shown in FIG. 7A (step S14 in FIG. 1). As a method of relatively moving the filter 303 and the carbon nanotube mixed solution, either a method of flowing the carbon nanotube solution in the direction of the filter 303 or a method of moving the filter 303 in the carbon nanotube mixed solution may be used. . FIG. 7 shows a case where the filter 303 is moved in the movement direction 304.

図７（ｂ）に、フィルタ３０３とカーボンナノチューブ混合溶液を相対的に移動させた後のカーボンナノチューブを模式的に示した概略図を示す。配向領域３０８の長片カーボンナノチューブ群３０６−１はフィルタ３０３と平行な方向に配向している。そして細孔３０２の孔径は、カーボンナノチューブの長さの最大値とカーボンナノチューブの長さの最小値との間の大きさとなっている。したがって、長片カーボンナノチューブ群３０６−１は細孔３０２を通過することができない。その結果、長片カーボンナノチューブ群３０６−１はフィルタ３０３の表面に蓄積されカーボンナノチューブ残渣３０９を形成する。一方、短片カーボンナノチューブ群３０６−２は、その長さよりも大きい孔径Ａを有する細孔３０２を通過しフィルタ３０３の後方にカーボンナノチューブ溶液３１０を形成する。 FIG. 7B is a schematic view schematically showing the carbon nanotubes after the filter 303 and the carbon nanotube mixed solution are relatively moved. The long carbon nanotube group 306-1 in the alignment region 308 is aligned in a direction parallel to the filter 303. The pore diameter of the pore 302 is a size between the maximum value of the carbon nanotube length and the minimum value of the carbon nanotube length. Therefore, the long carbon nanotube group 306-1 cannot pass through the pores 302. As a result, the long carbon nanotube group 306-1 is accumulated on the surface of the filter 303 to form a carbon nanotube residue 309. On the other hand, the short carbon nanotube group 306-2 passes through the pores 302 having the pore diameter A larger than the length thereof, and forms the carbon nanotube solution 310 behind the filter 303.

以上より、長片カーボンナノチューブ群はカーボンナノチューブ残渣３０９に、短片カーボンナノチューブ群はカーボンナノチューブ溶液３１０に、それぞれ分離される。そして、カーボンナノチューブ残渣３０９から長片カーボンナノチューブ群を、カーボンナノチューブ溶液３１０から短片カーボンナノチューブ群３０６−２をそれぞれ回収することにより（図１のステップＳ１５）、フィルタの孔径Ａを基準とし、その長さに応じて高い分離能で分離したナノチューブ状物質を得ることができる。 From the above, the long piece carbon nanotube group is separated into the carbon nanotube residue 309, and the short piece carbon nanotube group is separated into the carbon nanotube solution 310. Then, by collecting the long piece carbon nanotube group from the carbon nanotube residue 309 and the short piece carbon nanotube group 306-2 from the carbon nanotube solution 310 (step S15 in FIG. 1), the length of the filter is determined based on the pore diameter A of the filter. Accordingly, a nanotube-like substance separated with high separation ability can be obtained.

上述のように回収したナノチューブ状物質について、その長さの分布を測定した。測定には、ナノチューブ状物質をシリコン基板表面などの平坦な面に配置し、個々のナノチューブ状物質の長さを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定し統計的に評価する手法、またはナノチューブ状物質を水溶液へ単分散させ、粒度分布計測装置により粒子長さの分布を測定する方法などを用いることができる。本実施形態によるカーボンナノチューブ溶液３１０について測定した結果、フィルタの孔径Ａよりも小さい長さを有するカーボンナノチューブの組成比率が向上していることが確認できた。 About the nanotube-shaped substance collect | recovered as mentioned above, the length distribution was measured. For the measurement, a nanotube-like substance is arranged on a flat surface such as a silicon substrate surface, and the length of each nanotube-like substance is measured by an atomic force microscope (AFM) and statistically evaluated, or the nanotube-like substance Or the like, and a method of measuring the particle length distribution with a particle size distribution measuring device can be used. As a result of measuring the carbon nanotube solution 310 according to the present embodiment, it was confirmed that the composition ratio of the carbon nanotubes having a length smaller than the pore diameter A of the filter was improved.

図８に比較例として、関連するカーボンナノチューブ混合溶液中にフィルタを配置したときのカーボンナノチューブを模式的に示す。関連するカーボンナノチューブ混合溶液中においては、フィルタ３０３近傍の全域にわたって、長片カーボンナノチューブ群３０６−１と短片カーボンナノチューブ群はいずれもランダムな方向を向いている（図８（ａ））。ここで、カーボンナノチューブ混合溶液中でフィルタ３０３を移動方向３０４の向きに相対速度ｖで移動させる。この場合、フィルタ３０３の表面には細孔３０２を通過することができない残渣３１１と、細孔３０２を通過したカーボンナノチューブを含むフィルタ通過溶液３１２が形成される（図８（ｂ））。しかしながら、カーボンナノチューブは柔軟性を有し、かつ、フィルタ３０３に対してランダムな方向を向いて接するため、長片カーボンナノチューブ群または短片カーボンナノチューブ群はいずれも同じ割合で細孔３０２を通過する。そのため、残渣３１１とフィルタ通過溶液３１２における、長片カーボンナノチューブ群と短片カーボンナノチューブ群の存在割合は変化しない。したがって、関連するカーボンナノチューブ混合溶液中にフィルタを配置し、カーボンナノチューブ混合溶液中でフィルタを移動させることとしても、カーボンナノチューブをその長さによって高い分離能で分離することはできない。 FIG. 8 schematically shows a carbon nanotube when a filter is arranged in a related carbon nanotube mixed solution as a comparative example. In the related carbon nanotube mixed solution, the long piece carbon nanotube group 306-1 and the short piece carbon nanotube group both face the random direction over the entire region in the vicinity of the filter 303 (FIG. 8A). Here, the filter 303 is moved in the moving direction 304 at a relative speed v in the carbon nanotube mixed solution. In this case, a filter passage solution 312 containing a residue 311 that cannot pass through the pores 302 and a carbon nanotube that has passed through the pores 302 is formed on the surface of the filter 303 (FIG. 8B). However, since the carbon nanotubes have flexibility and are in contact with the filter 303 in a random direction, both the long carbon nanotube groups and the short carbon nanotube groups pass through the pores 302 at the same rate. Therefore, the abundance ratio of the long carbon nanotube group and the short carbon nanotube group in the residue 311 and the filter passing solution 312 does not change. Therefore, even if a filter is arranged in a related carbon nanotube mixed solution and the filter is moved in the carbon nanotube mixed solution, the carbon nanotubes cannot be separated with a high resolution depending on its length.

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施形態に係るナノチューブ状物質の分離装置４００の断面図である。ナノチューブ状物質の分離装置４００は、ナノチューブ混合溶液を収容する収容部を構成する貯蔵容器４０１と流路４０２と、流路４０２の貯蔵容器４０１と反対側に接続された回収部としての回収容器４０３、流路４０２内に設けられたフィルタ４０４と、電磁的作用を発生させる電磁的作用発生装置としてのレーザー光源４０５とを有する。フィルタ４０４は、ナノチューブ状物質の長さの最大値とナノチューブ状物質の長さの最小値との間の孔径を有する細孔を備えている。ここで、貯蔵容器４０１と流路４０２は、ナノチューブ混合溶液が貯蔵容器から流出して流路４０２内を流動し、フィルタ４０４を通過するように配置されており、移動機構を構成している。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view of a nanotube-shaped material separating apparatus 400 according to the second embodiment of the present invention. The nanotube-like substance separation device 400 includes a storage container 401 and a flow path 402 that constitute a storage section for storing a nanotube mixed solution, and a recovery container 403 as a recovery section connected to the opposite side of the flow path 402 to the storage container 401. And a filter 404 provided in the flow path 402 and a laser light source 405 as an electromagnetic action generator for generating an electromagnetic action. The filter 404 includes pores having a pore diameter between the maximum value of the length of the nanotube-like substance and the minimum value of the length of the nanotube-like substance. Here, the storage container 401 and the flow path 402 are arranged so that the nanotube mixed solution flows out of the storage container and flows in the flow path 402 and passes through the filter 404, thereby constituting a moving mechanism.

ナノチューブ混合溶液には、長さが異なる複数のナノチューブ状物質が含まれている。本実施形態では、長さＬが０．１マイクロメートルから３マイクロメートルの分布を持つ単層カーボンナノチューブの混合物を用いた。この単層カーボンナノチューブの混合物を、ホーン（Ｈｏｒｎ）型超音波分散器により溶媒としての界面活性剤水溶液中に分散させた。この後に、超遠心分離を行って得られた溶液の上澄みを分取することにより、カーボンナノチューブ混合溶液が得られる。 The nanotube mixed solution contains a plurality of nanotube-like substances having different lengths. In the present embodiment, a mixture of single-walled carbon nanotubes having a distribution with a length L of 0.1 to 3 micrometers was used. This mixture of single-walled carbon nanotubes was dispersed in a surfactant aqueous solution as a solvent by a Horn type ultrasonic disperser. Thereafter, the supernatant of the solution obtained by ultracentrifugation is collected to obtain a carbon nanotube mixed solution.

貯蔵容器４０１に導入されたカーボンナノチューブ混合溶液は、貯蔵容器４０１から流出し、流路４０２内を移動しながらフィルタ４０４を通過して回収容器４０３に至る移動経路４０６を流動する。本実施形態ではフィルタ４０４として細孔の平均直径が約０．５マイクロメートルであるメンブレンフィルタを用いた。 The carbon nanotube mixed solution introduced into the storage container 401 flows out of the storage container 401 and flows through a movement path 406 that passes through the filter 404 and reaches the recovery container 403 while moving in the flow path 402. In this embodiment, a membrane filter having an average pore diameter of about 0.5 micrometers is used as the filter 404.

フィルタ４０４近傍の貯蔵容器４０１側の流路内を流動するカーボンナノチューブ混合溶液に対して、レーザー光源４０５からレーザー光４０７が照射される。ここでレーザー光４０７は、フィルタ面と略平行な偏光方向４０８に制御されている。そして、レーザー光４０７の強度は、カーボンナノチューブ混合溶液に含まれる全てのカーボンナノチューブがレーザー光４０７の光電場により偏光方向４０８に配向するように制御した。カーボンナノチューブはレーザー光４０７が照射され続ける限り、光電場の偏光方向４０８へと配向し続けるため、レーザー光４０７が照射された領域にカーボンナノチューブが配向した配向領域４０９が形成される。 A laser beam 407 is irradiated from the laser light source 405 to the carbon nanotube mixed solution flowing in the flow path on the storage container 401 side in the vicinity of the filter 404. Here, the laser beam 407 is controlled to have a polarization direction 408 substantially parallel to the filter surface. The intensity of the laser beam 407 was controlled so that all the carbon nanotubes contained in the carbon nanotube mixed solution were aligned in the polarization direction 408 by the photoelectric field of the laser beam 407. Since the carbon nanotubes continue to be aligned in the polarization direction 408 of the photoelectric field as long as the laser beam 407 is continuously irradiated, an alignment region 409 in which the carbon nanotubes are aligned is formed in the region irradiated with the laser beam 407.

フィルタ面と略平行な偏光方向４０８に配向したカーボンナノチューブの内、フィルタ４０４の細孔の平均直径である０．５マイクロメートルよりも大きい長さを有するカーボンナノチューブは、フィルタ４０４を通過できないので、フィルタ４０４の表面にカーボンナノチューブ残渣として堆積する。一方、フィルタ４０４の細孔の平均直径である０．５マイクロメートルよりも小さい長さを有するカーボンナノチューブはフィルタ４０４を通過しカーボンナノチューブ溶液４１０として流路４０２内を移動経路４０６に沿ってさらに流動し、回収容器４０３に至る。 Among the carbon nanotubes oriented in the polarization direction 408 substantially parallel to the filter surface, carbon nanotubes having a length larger than 0.5 micrometers, which is the average diameter of the pores of the filter 404, cannot pass through the filter 404. Deposited as carbon nanotube residue on the surface of the filter 404. On the other hand, carbon nanotubes having a length smaller than 0.5 micrometers, which is the average diameter of the pores of the filter 404, pass through the filter 404 and further flow in the flow path 402 along the movement path 406 as the carbon nanotube solution 410. To the collection container 403.

回収容器４０３から回収されたカーボンナノチューブ溶液４１０とフィルタ４０４の表面に堆積したカーボンナノチューブ残渣について、それぞれ単分散化処理を行った後にシリコン基板表面に塗布し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いてその長さの分析を行った。その結果、カーボンナノチューブ残渣は、０．５マイクロメートルから３マイクロメートルの長さ分布を持つ単層カーボンナノチューブであることがわかった。一方、カーボンナノチューブ溶液４１０は、０．１マイクロメートルから０．５マイクロメートルの長さ分布を持つ単層カーボンナノチューブであることが確認できた。上述したように、本実施形態に係るナノチューブ状物質の分離装置４００によれば、ナノチューブ状物質をその長さによって高い分離能で分離することができる。 The carbon nanotube solution 410 recovered from the recovery container 403 and the carbon nanotube residue deposited on the surface of the filter 404 are each monodispersed and then applied to the surface of the silicon substrate, using an atomic force microscope (AFM). The length was analyzed. As a result, it was found that the carbon nanotube residue was a single-walled carbon nanotube having a length distribution of 0.5 to 3 micrometers. On the other hand, it was confirmed that the carbon nanotube solution 410 was a single-walled carbon nanotube having a length distribution of 0.1 to 0.5 micrometers. As described above, according to the nanotube-shaped substance separation device 400 according to the present embodiment, the nanotube-shaped substance can be separated with high separation ability according to its length.

本実施形態では、電磁的作用発生装置としてレーザー光源を用いることとしたが、これに限らず、電場の振動方向がフィルタ面と略平行な交流電場を発生させる交流電場発生装置、または電場の振動方向がフィルタ面と略平行な交流電場を誘導する交流磁場を発生させる交流磁場発生装置を用いることとしてもよい。 In the present embodiment, the laser light source is used as the electromagnetic action generating device. However, the present invention is not limited to this, and the AC electric field generating device that generates an AC electric field in which the vibration direction of the electric field is substantially parallel to the filter surface or the electric field vibration An AC magnetic field generator that generates an AC magnetic field that induces an AC electric field whose direction is substantially parallel to the filter surface may be used.

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係るナノチューブ状物質の分離装置５００の断面図である。図１０（ａ）に示すように、ナノチューブ状物質の分離装置５００は、ナノチューブ混合溶液５０１を収容する収容部を構成する容器５０２と、この容器５０２内に設けられたフィルタ５０３−１、５０３−２と、電磁的作用発生装置としての交流電場発生装置を構成する電場印加用電極５０４−１、５０４−２とを有する。電場印加用電極５０４−１はフィルタ５０３−１の近傍に、電場印加用電極５０４−２はフィルタ５０３−２の近傍にそれぞれ配置され、フィルタ移動装置５０５により電場印加用電極とフィルタは連動して容器５０２の上下方向に移動可能に構成されている。フィルタ５０３−１、５０３−２は、ナノチューブ状物質の長さの最大値とナノチューブ状物質の長さの最小値との間の孔径を有する細孔を備えている。本実施形態ではフィルタ５０３−１として細孔の平均直径が約１マイクロメートルであるメンブレンフィルタを、フィルタ５０３−２として細孔の平均直径が約０．７マイクロメートルであるメンブレンフィルタをそれぞれ用いた。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view of a nanotube-like substance separation device 500 according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10A, a nanotube-like substance separation device 500 includes a container 502 that constitutes a container that contains a nanotube mixed solution 501 and filters 503-1 and 503 provided in the container 502. 2 and electric field applying electrodes 504-1 and 504-2 constituting an AC electric field generating device as an electromagnetic action generating device. The electric field applying electrode 504-1 is arranged in the vicinity of the filter 503-1, the electric field applying electrode 504-2 is arranged in the vicinity of the filter 503-3, and the electric field applying electrode and the filter are interlocked by the filter moving device 505. The container 502 is configured to be movable in the vertical direction. The filters 503-1 and 503-2 have pores having a pore diameter between the maximum value of the length of the nanotube-like substance and the minimum value of the length of the nanotube-like substance. In this embodiment, a membrane filter having an average pore diameter of about 1 micrometer is used as the filter 503-1, and a membrane filter having an average pore diameter of about 0.7 micrometers is used as the filter 503-2. .

ナノチューブ混合溶液５０１には、長さが異なる複数のナノチューブ状物質が含まれている。本実施形態では、長さＬが０．１マイクロメートルから３マイクロメートルの分布を持つ単層カーボンナノチューブの混合物を用いた。この単層カーボンナノチューブの混合物を、ホーン（Ｈｏｒｎ）型超音波分散器により溶媒としての界面活性剤水溶液中に分散させた。この後に、超遠心分離を行って得られた溶液の上澄みを分取することにより、カーボンナノチューブ混合溶液５０１が得られる。 The nanotube mixed solution 501 includes a plurality of nanotube-like substances having different lengths. In this embodiment, a mixture of single-walled carbon nanotubes having a distribution with a length L of 0.1 to 3 micrometers was used. This mixture of single-walled carbon nanotubes was dispersed in a surfactant aqueous solution as a solvent by a Horn type ultrasonic disperser. Thereafter, the supernatant of the solution obtained by ultracentrifugation is collected to obtain a carbon nanotube mixed solution 501.

フィルタ５０３−１近傍のカーボンナノチューブ混合溶液５０１に対して、電場印加用電極５０４−１を介して交流電場が印加される。この交流電場は、フィルタ面と略平行な方向に電場の振動方向５０６が制御されている。そして、電場の強度は、カーボンナノチューブ混合溶液に含まれる全てのカーボンナノチューブが電場の振動方向５０６に配向するように制御した。カーボンナノチューブは交流電場が印加され続ける限り、電場の振動方向５０６へと配向し続けるため、交流電場が印加された領域にカーボンナノチューブが配向した配向領域５０７−１が形成される。 An alternating electric field is applied to the carbon nanotube mixed solution 501 in the vicinity of the filter 503-1 via the electric field applying electrode 504-1. In this AC electric field, the vibration direction 506 of the electric field is controlled in a direction substantially parallel to the filter surface. The strength of the electric field was controlled so that all the carbon nanotubes contained in the carbon nanotube mixed solution were oriented in the vibration direction 506 of the electric field. As long as the alternating electric field continues to be applied, the carbon nanotubes continue to be oriented in the vibration direction 506 of the electric field, so that an alignment region 507-1 in which the carbon nanotubes are oriented is formed in the region to which the alternating electric field is applied.

次に、図１０（ｂ）に示すように、フィルタ移動装置５０５によりフィルタ５０３−１と電場印加用電極５０４−１を、ナノチューブ混合溶液５０１の表面に向かう方向（図１０のフィルタ移動方向５０８）に移動させる。このときフィルタ面と略平行な電場の振動方向５０６に配向したカーボンナノチューブの内、フィルタ５０３−１の細孔の平均直径である１マイクロメートルよりも大きい長さを有するカーボンナノチューブは、フィルタ５０３−１を通過できないので、フィルタ５０３−１の表面にカーボンナノチューブ残渣５０９−１として堆積する。一方、フィルタ５０３−１の細孔の平均直径である１マイクロメートルよりも小さい長さを有するカーボンナノチューブは、フィルタ５０３−１を通過しカーボンナノチューブ溶液５１０−１として容器５０２のフィルタ５０３−１よりも下部領域に残留する。フィルタ５０３−１と電場印加用電極５０４−１をナノチューブ混合溶液５０１の表面まで移動させた後、容器５０２から取り出す。 Next, as shown in FIG. 10B, the filter moving device 505 moves the filter 503-1 and the electric field applying electrode 504-1 toward the surface of the nanotube mixed solution 501 (filter moving direction 508 in FIG. 10). Move to. At this time, among the carbon nanotubes oriented in the vibration direction 506 of the electric field substantially parallel to the filter surface, the carbon nanotubes having a length larger than 1 micrometer which is the average diameter of the pores of the filter 503-1 are filtered. 1 cannot pass through, so that carbon nanotube residue 509-1 is deposited on the surface of the filter 503-1. On the other hand, carbon nanotubes having a length smaller than 1 micrometer, which is the average diameter of the pores of the filter 503-1, pass through the filter 503-1 and form a carbon nanotube solution 510-1 from the filter 503-1 in the container 502. Also remains in the lower region. The filter 503-1 and the electric field application electrode 504-1 are moved to the surface of the nanotube mixed solution 501, and then removed from the container 502.

次に、図１０（ｃ）に示すように、フィルタ５０３−２近傍のカーボンナノチューブ溶液５１０−１に対して、電場印加用電極５０４−２を介して交流電場が印加される。この交流電場は、フィルタ面と略平行な方向に電場の振動方向５０６が制御されている。そして、電場の強度は、カーボンナノチューブ溶液に含まれる全てのカーボンナノチューブが電場の振動方向５０６に配向するように制御した。カーボンナノチューブは交流電場が印加され続ける限り、電場の振動方向５０６へと配向し続けるため、交流電場が印加された領域にカーボンナノチューブが配向した配向領域５０７−２が形成される。 Next, as shown in FIG. 10C, an alternating electric field is applied to the carbon nanotube solution 510-1 in the vicinity of the filter 503-2 via the electric field applying electrode 504-2. In this AC electric field, the vibration direction 506 of the electric field is controlled in a direction substantially parallel to the filter surface. The intensity of the electric field was controlled so that all the carbon nanotubes contained in the carbon nanotube solution were aligned in the vibration direction 506 of the electric field. As long as the alternating electric field continues to be applied, the carbon nanotubes continue to be oriented in the vibration direction 506 of the electric field, so that an alignment region 507-2 in which the carbon nanotubes are oriented is formed in the region to which the alternating electric field is applied.

続いて、フィルタ移動装置５０５によりフィルタ５０３−２と電場印加用電極５０４−２を、カーボンナノチューブ溶液５１０−１の表面に向かう方向（図１０のフィルタ移動方向５０８）に移動させる。このときフィルタ面と略平行な電場の振動方向５０６に配向したカーボンナノチューブの内、フィルタ５０３−２の細孔の平均直径である０．７マイクロメートルよりも大きい長さを有するカーボンナノチューブは、フィルタ５０３−２を通過できないので、フィルタ５０３−２の表面にカーボンナノチューブ残渣５０９−２として堆積する。一方、フィルタ５０３−２の細孔の平均直径である０．７マイクロメートルよりも小さい長さを有するカーボンナノチューブは、フィルタ５０３−２を通過しカーボンナノチューブ溶液５１０−２として容器５０２のフィルタ５０３−２よりも下部領域に残留する。 Subsequently, the filter moving device 505 moves the filter 503-2 and the electric field applying electrode 504-2 in a direction toward the surface of the carbon nanotube solution 510-1 (filter moving direction 508 in FIG. 10). At this time, among the carbon nanotubes oriented in the vibration direction 506 of the electric field substantially parallel to the filter surface, the carbon nanotubes having a length larger than 0.7 micrometers, which is the average diameter of the pores of the filter 503-2, Since it cannot pass through 503-2, carbon nanotube residue 509-2 is deposited on the surface of the filter 503-2. On the other hand, the carbon nanotubes having a length smaller than 0.7 micrometers, which is the average diameter of the pores of the filter 503-2, pass through the filter 503-2 and become the carbon nanotube solution 510-2. 2 remains in the lower region.

次に、フィルタ５０３−２と電場印加用電極５０４−２をカーボンナノチューブ溶液５１０−１の表面まで移動させる。この後に、容器５０２から回収されたカーボンナノチューブ溶液５１０−２と、フィルタ５０３−１及びフィルタ５０３−２の表面にそれぞれ堆積したカーボンナノチューブ残渣５０９−１、５０９−２について、それらの長さ分布の評価を行った。それぞれの試料について単分散化処理を行った後にシリコン基板表面に塗布し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて評価を行った。その結果、カーボンナノチューブ残渣５０９−１は１マイクロメートルから３マイクロメートルの長さ分布を持つ単層カーボンナノチューブであり、カーボンナノチューブ残渣５０９−２は０．７マイクロメートルから１マイクロメートルの長さ分布を持つ単層カーボンナノチューブであることがわかった。一方、カーボンナノチューブ溶液５１０−２は０．１マイクロメートルから０．７マイクロメートルの長さ分布を持つ単層カーボンナノチューブであることが確認できた。上述したように、本実施形態に係るナノチューブ状物質の分離装置５００によれば、ナノチューブ状物質をその長さに応じて高い分離能で分離することができる。 Next, the filter 503-2 and the electric field application electrode 504-2 are moved to the surface of the carbon nanotube solution 510-1. Thereafter, the length distribution of the carbon nanotube solution 510-2 recovered from the container 502 and the carbon nanotube residues 509-1 and 509-2 deposited on the surfaces of the filter 503-1 and the filter 503-2, respectively. Evaluation was performed. Each sample was monodispersed and then applied to the surface of a silicon substrate and evaluated using an atomic force microscope (AFM). As a result, the carbon nanotube residue 509-1 is a single-walled carbon nanotube having a length distribution of 1 to 3 micrometers, and the carbon nanotube residue 509-2 is a length distribution of 0.7 to 1 micrometer. It was found to be a single-walled carbon nanotube with On the other hand, it was confirmed that the carbon nanotube solution 510-2 was a single-walled carbon nanotube having a length distribution of 0.1 to 0.7 micrometers. As described above, according to the separation apparatus 500 for a nanotube-shaped material according to the present embodiment, the nanotube-shaped material can be separated with a high resolution according to the length thereof.

本実施形態では、電磁的作用発生装置として交流電場発生装置を用いることとしたが、これに限らず、偏光方向がフィルタ面と略平行なレーザー光を発生させるレーザー光発生装置、または電場の振動方向がフィルタ面と略平行な交流電場を誘導する交流磁場を発生させる交流磁場発生装置を用いることとしてもよい。 In the present embodiment, the AC electric field generator is used as the electromagnetic action generator. However, the present invention is not limited to this, and a laser beam generator that generates laser light whose polarization direction is substantially parallel to the filter surface, or vibration of the electric field. An AC magnetic field generator that generates an AC magnetic field that induces an AC electric field whose direction is substantially parallel to the filter surface may be used.

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it is also included within the scope of the present invention. Not too long.

１００、１１１ナノチューブ状物質
１０１ナノチューブ状物質を内包する長方形の短辺
１０２ナノチューブ状物質を内包する長方形の長辺
１０３ナノチューブ状物質の向き
１１２電場の方向
１１３トルクの方向
２０１容器
２０２、４０７レーザー光
２０３レーザー照射領域
２０３−２交流電場印加領域
２０３−３交流電場発生領域
２０４非照射領域
２０４−２交流電場非印加領域
２０４−３交流電場非発生領域
２０５、３０５カーボンナノチューブ
２０７容器壁
２０８、４０８偏光方向
２０９交流電圧発生用電極
２１０電場の方向
２１１交流磁場発生装置
２１２磁場の方向
２１３誘導された電場の方向
３０１フィルタ基材
３０２細孔
３０３、４０４、５０３−１、５０３−２フィルタ
３０４移動方向
３０６−１長片カーボンナノチューブ群
３０６−２短片カーボンナノチューブ群
３０７非配向領域
３０８、４０９、５０７−１、５０７−２配向領域
３０９、５０９−１、５０９−２カーボンナノチューブ残渣
３１０、４１０、５１０−１、５１０−２カーボンナノチューブ溶液
３１１残渣
３１２フィルタ通過溶液
４００、５００ナノチューブ状物質の分離装置
４０１貯蔵容器
４０２流路
４０３回収容器
４０５レーザー光源
４０６移動経路
５０１ナノチューブ混合溶液
５０２容器
５０４−１、５０４−２電場印加用電極
５０５フィルタ移動装置
５０６電場の振動方向
５０８フィルタ移動方向 100, 111 Nanotube-like substance 101 Rectangular short side containing nanotube-like substance 102 Long rectangular side containing nanotube-like substance 103 Direction of nanotube-like substance 112 Direction of electric field 113 Direction of torque 201 Container 202, 407 Laser light 203 Laser irradiation region 203-2 AC electric field application region 203-3 AC electric field generation region 204 Non-irradiation region 204-2 AC electric field non-application region 204-3 AC electric field non-generation region 205, 305 Carbon nanotube 207 Container wall 208, 408 Polarization direction 209 AC voltage generating electrode 210 Electric field direction 211 AC magnetic field generator 212 Magnetic field direction 213 Induced electric field direction 301 Filter base material 302 Fine pore 303, 404, 503-1, 503-2 Filter 304 Moving direction 30 6-1 Long piece carbon nanotube group 306-2 Short piece carbon nanotube group 307 Non-oriented region 308, 409, 507-1, 507-2 Oriented region 309, 509-1, 509-2 Carbon nanotube residue 310, 410, 510- DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,510-2 Carbon nanotube solution 311 Residue 312 Filter solution 400, 500 Nanotube-like substance separation device 401 Storage container 402 Channel 403 Recovery container 405 Laser light source 406 Movement path 501 Nanotube mixed solution 502 Container 504-1, 504 2 Electrode for applying electric field 505 Filter moving device 506 Vibration direction of electric field 508 Filter moving direction

Claims

長さが異なる複数のナノチューブ状物質を含むナノチューブ混合溶液中に、前記ナノチューブ状物質の長さの最大値と前記ナノチューブ状物質の長さの最小値との間の孔径を有する細孔を備えたフィルタを配置し、
前記ナノチューブ混合溶液に対して、前記フィルタのフィルタ面と略平行な基準方向に制御された電磁的作用を施し、
少なくとも前記フィルタ近傍の前記ナノチューブ状物質を前記基準方向と略平行な方向に配向させ、
前記フィルタと前記ナノチューブ混合溶液を相対的に移動させる、
ことを特徴とするナノチューブ状物質の分離方法。 In a nanotube mixed solution containing a plurality of nanotube-like substances having different lengths, a pore having a pore diameter between a maximum value of the nanotube-like substance length and a minimum length of the nanotube-like substance is provided. Place the filter,
The nanotube mixed solution is subjected to a controlled electromagnetic action in a reference direction substantially parallel to the filter surface of the filter,
Orienting at least the nanotube-shaped substance in the vicinity of the filter in a direction substantially parallel to the reference direction,
Relatively moving the filter and the nanotube mixed solution;
A method for separating a nanotube-like substance.

前記電磁的作用は偏光方向を制御したレーザー光を照射するものであり、前記基準方向は前記偏光方向であることを特徴とする請求項１に記載のナノチューブ状物質の分離方法。 2. The method for separating nanotube-like substances according to claim 1, wherein the electromagnetic action is to irradiate a laser beam with a polarization direction controlled, and the reference direction is the polarization direction.

前記電磁的作用は交流電場を印加するものであり、前記基準方向は前記交流電場の振動方向であることを特徴とする請求項１に記載のナノチューブ状物質の分離方法。 2. The method for separating nanotube-like materials according to claim 1, wherein the electromagnetic action applies an alternating electric field, and the reference direction is a vibration direction of the alternating electric field.

前記ナノチューブ状物質は単層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のナノチューブ状物質の分離方法。 The method for separating a nanotube-like substance according to any one of claims 1 to 3, wherein the nanotube-like substance is a single-walled carbon nanotube.

長さが異なる複数のナノチューブ状物質を含むナノチューブ混合溶液中に、前記ナノチューブ状物質の長さの最大値と前記ナノチューブ状物質の長さの最小値との間の孔径を有する細孔を備えたフィルタを配置し、
前記ナノチューブ混合溶液に対して、前記フィルタのフィルタ面と略平行な基準方向に制御された電磁的作用を施し、
少なくとも前記フィルタ近傍の前記ナノチューブ状物質を前記基準方向と略平行な方向に配向させ、
前記フィルタと前記ナノチューブ混合溶液を相対的に移動させ、
前記フィルタを通過したナノチューブ混合溶液から、前記ナノチューブ状物質のうち、前記フィルタの前記孔径よりも小さい長さを有するナノチューブ状物質を回収する、
ことを特徴とするナノチューブ状物質の製造方法。 In a nanotube mixed solution containing a plurality of nanotube-like substances having different lengths, a pore having a pore diameter between a maximum value of the nanotube-like substance length and a minimum length of the nanotube-like substance is provided. Place the filter,
The nanotube mixed solution is subjected to a controlled electromagnetic action in a reference direction substantially parallel to the filter surface of the filter,
Orienting at least the nanotube-shaped substance in the vicinity of the filter in a direction substantially parallel to the reference direction,
Relatively moving the filter and the nanotube mixed solution;
From the nanotube mixed solution that has passed through the filter, the nanotube-like substance having a length smaller than the pore diameter of the filter is recovered from the nanotube-like substance.
A method for producing a nanotube-like substance characterized by the above.

長さが異なる複数のナノチューブ状物質を含むナノチューブ混合溶液を収容する収容部と、前記収容部に連結され、前記ナノチューブ状物質の一部を回収する回収部と、
前記収容部に設けられ、前記ナノチューブ状物質の長さの最大値と前記ナノチューブ状物質の長さの最小値との間の孔径を有する細孔を備えたフィルタと、
前記ナノチューブ混合溶液に対して、前記フィルタのフィルタ面と略平行な基準方向に制御された電磁的作用であって、少なくとも前記フィルタ近傍の前記ナノチューブ状物質を前記基準方向と略平行な方向に配向させる電磁的作用を発生させる電磁的作用発生装置と、
前記フィルタと前記ナノチューブ混合溶液を相対的に移動させる移動機構、
とを有することを特徴とするナノチューブ状物質の分離装置。 A container that contains a nanotube mixed solution containing a plurality of nanotube-like substances having different lengths, and a collection part that is connected to the container and collects a part of the nanotube-like substance;
A filter provided with a pore having a pore diameter between the maximum value of the length of the nanotube-like substance and the minimum value of the length of the nanotube-like substance, provided in the accommodating portion;
An electromagnetic action controlled in a reference direction substantially parallel to the filter surface of the filter with respect to the nanotube mixed solution, and at least the nanotube-like substance in the vicinity of the filter is oriented in a direction substantially parallel to the reference direction An electromagnetic action generator for generating an electromagnetic action, and
A moving mechanism for relatively moving the filter and the nanotube mixed solution;
An apparatus for separating a nanotube-like substance, comprising:

前記収容部は、前記ナノチューブ混合溶液を貯蔵する貯蔵容器と、前記ナノチューブ混合溶液を流通させる流路とを含み、
前記移動機構は、前記ナノチューブ混合溶液が前記貯蔵容器から流出して前記流路内を流動し、前記フィルタを通過するように前記貯蔵容器と前記流路が配置された構成を備える、
ことを特徴とする請求項６に記載のナノチューブ状物質の分離装置。 The container includes a storage container for storing the nanotube mixed solution, and a flow path for circulating the nanotube mixed solution,
The moving mechanism includes a configuration in which the storage container and the flow path are arranged so that the nanotube mixed solution flows out of the storage container and flows in the flow path, and passes through the filter.
The apparatus for separating a nanotube-like substance according to claim 6.

前記移動機構は、前記フィルタを前記収容部内で移動させるフィルタ移動装置を有することを特徴とする請求項６に記載のナノチューブ状物質の分離装置。 The nanotube-shaped substance separating apparatus according to claim 6, wherein the moving mechanism includes a filter moving device that moves the filter within the housing portion.

前記電磁的作用は偏光方向を制御したレーザー光を照射するものであり、前記電磁的作用発生装置は、前記偏光方向が前記基準方向と略平行なレーザー光を発生させるレーザー光発生装置であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のナノチューブ状物質の分離装置。 The electromagnetic action is to irradiate laser light whose polarization direction is controlled, and the electromagnetic action generator is a laser light generator that generates laser light whose polarization direction is substantially parallel to the reference direction. The nanotube-shaped substance separation device according to any one of claims 6 to 8, wherein

前記電磁的作用は交流電場を印加するものであり、前記電磁的作用発生装置は、電場の振動方向が前記基準方向と略平行な交流電場を発生させる交流電場発生装置であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のナノチューブ状物質の分離装置。 The electromagnetic action applies an alternating electric field, and the electromagnetic action generator is an alternating electric field generator that generates an alternating electric field whose vibration direction is substantially parallel to the reference direction. The separation device for nanotube-like substances according to any one of claims 6 to 8.

前記電磁的作用は交流電場を印加するものであり、前記電磁的作用発生装置は、電場の振動方向が前記基準方向と略平行な交流電場を誘導する交流磁場を発生させる交流磁場発生装置であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のナノチューブ状物質の分離装置。 The electromagnetic action applies an alternating electric field, and the electromagnetic action generator is an alternating magnetic field generator that generates an alternating magnetic field that induces an alternating electric field whose vibration direction is substantially parallel to the reference direction. The apparatus for separating a nanotube-like substance according to any one of claims 6 to 8, wherein