JP4642658B2 - 直径のそろった単層カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フラーレンを昇華させて単層カーボンナノチューブ（以下ＳＷＮＴという）を製造する方法に関し、特に用いるフラーレンによってＳＷＮＴの直径を制御するＳＷＮＴの製造方法に関する。

カーボンナノチューブ（以下ＣＮＴという）はグラフェンシートが筒状になっている、断面の直径が１００ｎｍ以下の炭素クラスターである。特にグラフェンシートが一層の単層カーボンナノチューブは電気的あるいは化学的特性が特異であることからナノ構造材料として有用であることが数々報告されている。特に、ＳＷＮＴはそのカイラリティー（Ｃｈｉｒａｌｉｔｙ）によって半導体から金属の間の様々な性質を示すことが理論計算より判明しているので、製造時にカイラリティーの制御をするか、分離精製工程でカイラリティーを制御できれば、産業上の有用性が非常に高いことが期待される。

これらの試みは、学術上数々報告されているが、産業上実施可能な例は報告されていない。一方、ＳＷＮＴはグラフェンシートを筒状にした構造を持つため、ＳＷＮＴの直径を厳密に制御できれば、カイラリティーを直接制御するのでなくてもカイラリティーの制御をすることに近いことになる。一方、ＳＷＮＴの直径の範囲を狭めることにより、実質的にとりうるカイラリティーの幅が狭まる。
ＳＷＮＴの製造方法としては、アーク放電法、レーザーアブレーション法、高周波プラズマ法、化学熱分解法（化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、触媒化学蒸着（ＣＣＶＤ）法）が知られているが、ＳＷＮＴの直径制御については触媒や炉の温度を変える、不活性ガスの種類や圧力を変えるなど製造条件を調整することによって直径分布を制御することや、ＳＷＮＴ混合物を熱処理することによって特定の直径付近のＳＷＮＴだけを取り出そうとする学術的試みがあるものの、確実な分離にはいたっていない。

特開２０００−２０３８１９では、直線状の単層または多層カーボンナノチューブの混合物を、−Ｃ≡Ｃ−または−Ｃ＝Ｃ−を含んだ炭素材料プラズマ中で反応させることによって製造する方法を開示している。この方法はＣＮＴの長さを制御できると記載されている。
特開２００１−０５８８０５は、同種又は異種のフラーレン分子の混合体と遷移金属元素またはその合金を混合して、不活性ガス雰囲気下の減圧状態で、５００℃以上でＣＮＴを生成させる方法で簡易に、高収率で製造することを主題としている。
特開２００１−０８９１１７は、レーザーアブレーション法でＣＮＴを製造する際、レーザー照射ターゲットにフラーレン等の炭素の五員環結合を含ませ、さらにターゲットに触媒を混合することによって低い温度でＳＷＮＴ生成させるというものでＳＷＮＴの径の制御については記載がない。
特開２００２−０２９７１７は、フラーレンあるいはＣＮＴの少なくとも１つと非晶質炭素と混合して、加熱処理して非晶質炭素をフラーレンまたはＣＮＴに変える炭素材料の製造方法を開示している。ある長さのＣＮＴが得られるとの記載はあるが径については記載がない。

また、ＺｈａｎｇとＩｉｊｉｍａは、Ｃ_６０粉末に５ａｔ％のＮｉとＣｏを混ぜたものをレーザーオーブン法のレーザー照射ターゲットとして用いて、グラファイトを用いた場合には電気炉（オーブン）の温度を８５０℃程度にしないとＳＷＮＴが生成できないのに対して、電気炉温度４００℃でも微量かつアモルファスまみれであるが、生成できることを示した（Ｙ．Ｚｈａｎｇ，Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５（１９９９），３０８７）。この場合には、レーザー照射によって折角のフラーレン構造は破壊されていると考えられ、ＳＷＮＴの合成に役立っているのはレーザーで完全にバラバラとなっていない破片であると考えられている。レーザー蒸発をさせてしまえば、およそどんな炭素材料であってもＳＷＮＴの原料となると考えられ、結果として、フラーレンからのＳＷＮＴの合成方法とは言い難い。ちなみに、オーブン温度を４００℃としているのは、フラーレンが昇華してしまうのを防ぐためである。ＳＷＮＴの量が少なすぎてラマンスペクトルから直径がどの程度になっているのかの判断は難しいが、おおよそグラファイト材料を用いた場合と変わらないと考えられている。

また、Ｃｈａｍｐｂｅｌｌらは、ＣＣＶＤ法でのナノチューブ生成を試みているが、生成できたのは多層のナノチューブであった（Ｌ．Ｐ．Ｂｉｒｏ，Ｒ．Ｅｈｌｉｃｈ，Ｒ．Ｔｅｌｌｇｍａｎｎ，Ａ．Ｇｒｏｍｏｖ，Ｎ．Ｋｒａｗｅｚ，Ｍ．Ｔｓｃｈａｐｌｙｇｕｉｎｅ，Ｍ．Ｍ．Ｐｏｈｌ，Ｅ．Ｚｓｏｌｄｏｓ，Ｚ．Ｖｅｒｔｅｓｙ，Ｚ．Ｅ．Ｈｏｒｖａｔｈ ａｎｄ Ｅ．Ｅ．Ｂ．Ｃｈａｍｂｅｌｌ：Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３０６（１９９９），１５５、Ｏ．Ａ．Ｎｅｒｕｓｈｅｖ，Ｒ．Ｅ．Ｍｏｒｊａｎ，Ｄ．Ｉ．Ｏｓｔｒｏｖｓｋｉｉ，Ｍ．Ｓｖｅｎｉｎｇｓｓｏｎ，Ｍ．Ｊｏｎｓｓｏｎ，Ｆ．Ｒｏｈｍｕｎｄ ａｎｄ Ｅ．Ｅ．Ｂ．Ｃｈａｍｐｂｅｌｌ：Ｐｈｙｓｉｃａ Ｂ ３２３（２００２），５１、Ｏ．Ａ．Ｎｅｒｕｓｈｅｖ，Ｓ．Ｄｉｔｔｍａｒ，Ｒ．Ｅ．Ｍｏｒｊａｎ，Ｆ．Ｒｏｈｍｕｎｄ ａｎｄ Ｅ．Ｅ．Ｂ．Ｃａｍｐｂｅｌｌ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９３（２００３），４１８５）。

フラーレンと触媒金属の多層薄膜を用いたナノチューブ合成も試みられ、多層のナノチューブともいえる構造が作られている（Ｅ．Ｃｚｅｒｗｏｓｚ，Ｐ．Ｄｌｕｚｅｗｓｋｉ，Ｇ．Ｄｍｏｗｓｋａ，Ｒ．Ｎｏｗａｋｏｗｓｋｉ，Ｅ．Ｓｔａｒｎａｗｓｋａ ａｎｄ Ｈ．Ｗｒｏｎｋａ：Ａｐｐｌ．Ｓｕｒｆ．Ｓｃｉ．１４１（１９９９），３５０、Ｅ．Ｃｚｅｒｗｏｓｚ，Ｐ．Ｄｌｕｚｅｗｓｋｉ：Ｄｉａｍｏｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒ．９（２０００），９０１）。その後、Ｃ６０とＮｉの多層膜を用いた場合にＳＷＮＴの単結晶ができるとの衝撃的な論文がＩＢＭのＧｉｍｚｅｗｓｋｉらのグループによってＳｃｉｅｎｃｅに発表された（Ｒ．Ｒ．Ｓｃｈｌｉｔｔｌｅｒ，Ｊ．Ｗ．Ｓｅｏ，Ｊ．Ｋ．Ｇｉｍｚｅｗｓｋｉ，Ｃ．Ｄｕｒｋａｎ，Ｍ．Ｓ．Ｍ．Ｓａｉｆｕｌｌａｈ ａｎｄ Ｍ．Ｅ．Ｗｅｌｌａｎｄ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９２（２００１），１１３６）。ただし、その後に、この論文の証拠となったＴＥＭ像が、モリブデンの酸化物の像であることが明らかとなり（Ｍ．Ｆ．Ｃｈｉｓｈｏｌｍ，Ｙ．Ｗａｎｇ，Ａ．Ｒ．Ｌｕｐｉｎｉ，Ｇ．Ｅｒｅｓ，Ａ．Ａ．Ｐｕｒｅｔｚｋｙ，Ｂ．Ｂｒｉｎｓｏｎ，Ａ．Ｖ．Ｍｅｌｅｃｈｋｏ，Ｄ．Ｂ．Ｇｅｏｈｅｇａｎ，Ｈ．Ｃｕｉ，Ｍ．Ｐ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｓ．Ｊ．Ｐｅｎｎｙｃｏｏｋ，Ｄ．Ｈ．Ｌｏｗｎｄｅｓ，Ｓ．Ａｒｅｐａｌｌｉ，Ｃ．Ｋｉｔｔｒｅｌｌ，Ｓ．Ｓｉｖａｒａｍ，Ｍ．Ｋｉｍ，Ｇ．Ｌａｖｉｎ，Ｊ．Ｋｏｎｏ，Ｒ．Ｈａｕｇｅ ａｎｄ Ｒ．Ｅ．Ｓｍａｌｌｅｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ３００（２００３），１２３６ｂ）、ＩＢＭのグループでもこれを認める発表を行っている（Ｍ．Ｅ．Ｗｅｌｌａｎｄ，Ｃ．Ｄｕｒｋａｎ，Ｍ．Ｓ．Ｍ．Ｓａｉｆｕｌｌａｈ，Ｊ．Ｗ．Ｓｅｏ，Ｒ．Ｒ．Ｓｃｈｌｉｔｔｌｅｒ ａｎｄ Ｊ．Ｋ．Ｇｉｍｚｅｗｓｋｉ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ３００（２００３），１２３６ｃ）。

フラーレンが、ＳＷＮＴの内部に並んだピーポッド（Ｐｅａｐｏｄ）を高温で熱処理することでＤＷＮＴになることが知られており（Ｂ．Ｗ．Ｓｍｉｔｈ，Ｍ．Ｍｏｎｔｈｉｏｕｘ ａｎｄ Ｄ．Ｅ．Ｌｕｚｚｉ：Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３１５（１９９９），３１）、この場合も内部のフラーレンがＳＷＮＴに変形したと考えられる。中にできるナノチューブがＳＷＮＴであったとしても、それを取り出すのは困難であることと、最大でも元々あったＳＷＮＴと同じだけしか生成できないことからフラーレンからのＳＷＮＴの生成技術とはなり得ない。
本発明は、ＣＣＶＤ法により直径の制御されたＳＷＮＴを製造することを目的とする。

本発明は、ＣＣＶＤ法によってＳＷＮＴを製造する方法において、フラーレン類を原料に、これを昇華させ、加熱した触媒に接触させてＳＷＮＴを合成するもので、使用するフラーレンによって生成するＳＷＮＴの直径を制御するＳＷＮＴの製造方法である。

上述した通り、従来のフラーレン原料を用いた公知技術におけるカーボンナノチューブの生成においては、多層カーボンナノチューブをフラーレンから生成するために、フラーレン気体の分圧の制御が不可欠であると考え、本発明の想到に至った。
まず、０．５Ｔｏｒｒ以下の真空にした反応装置の中で、１種類または１種類以上のフラーレンＣ_２ｎ（ｎはｎ≧１８なる整数、例としてＣ_６０、Ｃ_７０、Ｃ_７６、Ｃ_８２など）あるいは化学修飾フラーレンを、そのフラーレンの昇華温度以上で昇華させる。
フラーレンの蒸気圧については、パンカジャバリ（Ｐａｎｋａｊａｖａｌｌｉ）、Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，３１６（１９９８），１０１−１０８の表３に従来の実験データがまとめられて報告されており、表１に示す。
これを参照して、従来の実験の平均を用いると、例えば，フラーレンＣ_６０の蒸気圧は、以下の式で計算できる。
ｐ（Ｔｏｒｒ）＝７．５×１０^８×１０^{−９５００／Ｔ（Ｋ）}

一例として、フラーレンＣ_６０の蒸気圧を上記の式で計算した結果を表２に示す。

この昇華したフラーレン気体を、その蒸気圧を駆動力として反応装置下流に送り、気化温度以上に加熱された多孔質物質または無機物の酸化物の薄膜上に担持させた遷移金属触媒に接触させる。触媒と接触することによってフラーレンからＳＷＮＴが生成する。反応開始から所定の時間後、反応装置を冷却しＳＷＮＴを取り出す。
フラーレン気体の分圧（すなわちフラーレンの供給速度）が適当であれば、触媒粒子表面でフラーレンが分解して遷移状態のカーボン原子または分子として表面に析出した後、規則性を持った構造が形成され、単層カーボンナノチューブとして析出することができる。これは、フラーレン分子の５員環の向きと位置によって析出するカーボンナノチューブのカイラリティが決まると考えられるためである。従って、フラーレン分子の一部をそのままの形態で触媒粒子表面に残すことができる本方法では、カイラリティが揃った単層カーボンナノチューブを生成することができる。また、本発明の方法で生成されるカーボンナノチューブは、フラーレンの分子構造の規則性を引き継いでいるため、その直径分布を狭くすることができる。

ただし、フラーレン気体の分圧を高く（供給速度が速く）する生成条件は、単層カーボンナノチューブの生成には適切な条件とはなりえない。これは、触媒粒子表面に遷移状態のカーボンの量が多くなり、規則性を持ったシートが複数枚重なった多層カーボンナノチューブのような構造が形成されるためである。さらに、カーボン原子の配列が規則性を有する前に固体として析出するため、非晶質カーボンが析出するためである。
なお、本発明の方法では、粒子径の揃った触媒粒子を有する基板上に単層カーボンナノチューブの生成を行うようにしている。触媒粒子の大きさは、そこから析出する単層カーボンナノチューブの直径を決める要因であるため、触媒粒子の大きさを揃えることにより、そこから析出する単層カーボンナノチューブの直径の分布をさらに狭くすることができる。

実施例１のＳＷＮＴの生成装置の概略を示す図である。 実施例１で生成したＳＷＮＴの透過型電子顕微鏡写真である。 実施例１で生成したＳＷＮＴのラマン分光スペクトル図である。 実施例２のＳＷＮＴの生成装置の概略を示す図である。 実施例２で生成したＳＷＮＴのラマン分光スペクトル図である。 実施例３のＳＷＮＴの生成装置の概略を示す図である。 実施例３におけるフラーレンの昇温曲線と蒸気圧の変化を示す図である。 実施例３で生成したＳＷＮＴの透過型電子顕微鏡写真である。 実施例３で生成したＳＷＮＴの透過型電子顕微鏡写真である。 実施例３で生成したＳＷＮＴのラマン分光スペクトル図である。 実施例４で生成したＳＷＮＴのラマン分光スペクトル図である。 実施例３及び４で生成したＳＷＮＴと比較例１で生成したＳＷＮＴのラマン分光スペクトル図である。

図１は本発明を実施するための反応装置の１例を示す概略図である。
本発明の方法では、０．５Ｔｏｒｒ以下の真空にする。好ましくは０．０５Ｔｏｒｒ以下の真空状態にした反応装置の中で、１種類または１種類以上のフラーレンＣ_２ｎ（ｎはｎ≧１８なる整数）を、そのフラーレンの昇華温度以上で昇華させる。フラーレン類の蒸発部は、エフュージョンセルか小径の石英管に置く。外部の反応管との間に大きな流動抵抗があるため、その内部の圧力は、おおよそ設定温度におけるフラーレンの蒸気圧になる。
この昇華させたフラーレン気体を整流管を用いてガイドして後流の触媒にふれさせる。図１でフラーレン気体の流れを制御する方法は、片側を封じた石英管内の閉塞側に気化させるフラーレンを置き、真空装置側に開放端を向けて、加熱気化させたフラーレンをフラーレン蒸気圧を駆動力として流動させる。
フラーレン気体の圧力の制御はその加熱温度で行うが、この温度の制御が重要である。反応装置背圧が０．０５Ｔｏｒｒであれば、フラーレンの蒸気圧として最低でも背圧と同様の０．０５Ｔｏｒｒは必要となり、６６０℃での加熱が必要となる。一方、背圧が０．５Ｔｏｒｒであると、蒸気圧を０．５Ｔｏｒｒとするには７６０℃での加熱が必要となる。

Ｃ_６０のきわめて純粋な固体を、純粋なＡｒ中で１０分間加熱した場合、９５９℃以上で熱分解が開始され、９７７℃以上では、ほぼ完全に熱分解するとの報告がある（Ｍ．Ｒ．Ｓｔｅｔｚｅｒ ｅｔ ａｌ．Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｃ_６０，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ．Ｖｏｌ５５（１９９７），ｐｐ１２７−１３１）。一方、わずかな溶媒やＣ_７０などの他のフラーレン、酸素などが存在した場合には、上記の場合よりもかなり低い温度で熱分解が進むと考えられ、比較的高純度の原料を用いても、以下の文献に示されるように７１８℃で既に熱分解が進んでいると報告されている（Ｙ．Ｐｉａｃｅｎｔｅ ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｖｏｌ９９（１９９５），ｐｐ１４０５２−１４０５７）。
従って、７００℃以上とするとＣ_６０の分解が進むと考えられ、フラーレンを加熱する温度には上限があり、背圧を下げ昇華温度を低くすることが好ましい。

蒸発部から移動したフラーレンが遷移金属触媒に衝突して、その分子構造の一部を保存したまま、単層カーボンナノチューブの初期核になることによって，金属触媒から単層カーボンナノチューブが成長する。初期核ができればその後のＳＷＮＴの成長は比較的早いと考えられる。このため、フラーレン蒸発開始からの温度上昇の速度が重要となる。触媒はフラーレンからＳＷＮＴへの核生成に必要な高温に加熱する。好ましくは７５０℃〜９００℃である。
操作温度に耐え得る基板上に、多孔質物質または無機物の酸化物を塗布または製膜させた上に１種以上の金属微粒子を担持させる。上記の昇華したフラーレンをこの基板上を通過させる。
遷移金属はＦｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔのいずれか単体、または、その混合物が好ましい。より好ましくはＦｅ、Ｃｏ、Ｍｏである。金属粒子の径は小さいほどよく、０．１μｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がより好ましく、さらには３ｎｍ以下であるものがより一層好ましい。

多孔質物質は、上記金属微粒子を担持でき、かつ装置内の反応温度で変化を起こさないものであれば材質に限定はないが、金属酸化物またはその他の無機物の多孔質体が好ましい。中でも、ゼオライト、マグネシア、アルミナ、シリカ、メソポーラスシリカ等の多孔体がより好ましく、特にＹ型ゼオライトが好ましい。無機物の酸化物の薄膜も好ましく使用でき、特にシリコン酸化膜が好ましい。
これらの多孔質を載せた基板または無機物の酸化膜を形成させた基板（以下基板という）はフラーレンガス流の流れ方向に対し平行に置く。もしくは、反応管内壁に沿った形に加工した板が好ましい。
生成反応開始後、所定時間経過後にこの基板を冷却する。冷却の方法は、反応管の加熱を停止して、外からファンにて室温の空気を当てて反応管を速やかに冷却し、室温到達後に該板を取り出すと板上にＳＷＮＴを得る。
この製造方法によると、直径のそろったＳＷＮＴを得ることが可能である。

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
[実施例１]
図１に示すように、加熱炉の中に置かれた内径２６ｍｍの石英管（反応管）の中に、内径４．５ｍｍ、長さ２００ｍｍの片側を封止した石英管にフラーレンＣ_６０５００ｍｇを封止側に詰めたものを、フラーレン部分が第一加熱炉の中央に来るように設置する。第二加熱炉内に、Ｆｅ／Ｃｏ触媒微粒子（粒径１〜２ｎｍ）を担持したＹ型ゼオライト粒子（粒径０．３〜１μｍ）を均一に塗りつけた石英板を流れ方向に平行に置いた。反応管内をロータリーポンプで、０．５Ｔｏｒｒ以下の真空にした。第一加熱炉は長さ２０ｃｍ、第二加熱炉は長さ３０ｃｍである。第一加熱炉を２０ｃｍ石英管に沿って第二加熱炉の反対方向にずらし、フラーレンを加熱しない状態で、アルゴンを３５０Ｔｏｒｒ、２００ｓｃｃｍ程度で流しながら第一加熱炉を８５０℃、第二加熱炉を９００℃に昇温した。昇温後にアルゴンを止めて再び０．５Ｔｏｒｒ以下の真空にした。その後，第一加熱炉を所定に戻してフラーレンの加熱を開始する。上記条件で１０分操作を続けた後、加熱を停止し、ファンで室温の空気を当てて反応炉を冷却した。冷却後、ゼオライトを塗布した石英板を取り出し、ＳＷＮＴを得た。

生成した試料をトルエン中で超音波処理して、フラーレンを溶解、除去した後に、透視型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、ラマンスペクトルで分析した。
図２にＴＥＭ写真、図３にラマン分光スペクトルを示す。
図２から副生物がなく、径がそろったＳＷＮＴが生成していることが分かる。
図３ではグラファイト由来のピーク（１５９０ｃｍ^−１）とＳＷＮＴに特徴的な１５０〜３００ｃｍ^−１付近のピークがみられる。また、図にはＳＷＮＴの直径とラマンシフトとの関係（Ｊｏｒｉｏ ｅｔ ａｌ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ８６（２００１），ｐｐ１１１８）
ｄ（ｎｍ）＝２４８／ν（ｃｍ^−１）
から見積もった直径が示されてあり、ほぼ１ｎｍ程度であることが分かる。

[実施例２]
図４に使用した装置の概略図を示す。
実施例１と同様に実施したが、背圧を０．０５Ｔｏｒｒにし、ゼオライトを塗布した石英板は反応管内壁に沿った形の半円筒型にしたものを使用した。フラーレンを封入した石英管は、直径は実施例１と同じであるが、長さを１００ｍｍとした。また、第一加熱炉の温度を６８０℃、第二加熱炉の温度を８２５℃とした。
図５に、生成したＳＷＮＴのラマン分光スペクトルを示す。

[実施例３]
図６に使用した装置の概略図を示す。
実施例２と同様に実施したが、フラーレンを封入した石英管に熱電対を取り付け、フラーレンの昇温条件を測定した。
図７に実験開始からのフラーレンを封入した石英管の温度変化とフラーレンの蒸気圧の変化を示す。
図８、９には、生成したＳＷＮＴのＴＥＭ写真、図１０にラマン分光スペクトルを示す。

[実施例４]
実施例３と同様に実施したが、原料としてフラーレンＣ_６０に変えてフラーレンＣ_７０を用いた。
生成したＳＷＮＴのラマン分光スペクトルを図１１に示す。
Ｃ_６０の場合と同様のＳＷＮＴが出来ているのが分かる。

[比較例１]
図１２にアルコールからＣＣＶＤ法によって生成したＳＷＮＴのラマン分光スペクトル図を示す。
アルコールからのＳＷＮＴと実施例３（Ｃ_６０）および実施例４（Ｃ_７０）で生成したＳＷＮＴとの直径分布の比較をラマン分光スペクトルにより示す。アルコールからのＳＷＮＴでは、ピークの数が多く、明らかにフラーレンから生成したＳＷＮＴの直径分布は狭くなっている。

本発明で得られるＳＷＮＴは、ＦＥＤディスプレイ、燃料電池、電子顕微鏡、超高強度材料、電気伝導性複合材料等に広く利用することができる。

Claims (11)

1. 圧力が０．５Ｔｏｒｒ以下の真空に保持された反応装置内で、少なくとも１種類の触媒金属からなる多数の微粒子が形成された基板上で単層カーボンナノチューブを製造する方法であって、少なくとも１種類のフラーレンＣ_２ｎ（ｎはｎ≧１８なる整数）を所定の温度以上で昇華させて、分圧が制御されたフラーレン気体を生成し、このフラーレン気体を前記フラーレンの昇華温度以上に加熱された前記基板上に輸送し、前記フラーレン気体を前記触媒金属微粒子に接触させて単層カーボンナノチューブを生成することを特徴とする単層カーボンナノチューブの製造方法。
2. 前記反応装置内の圧力が、０．０５Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１に記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
3. 前記所定の温度が、７００℃以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
4. 前記触媒金属は、元素の周期律表の５Ａ族、６Ａ族および８族に属する遷移金属であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
5. 前記遷移金属が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔのいずれか一種の単体または一種以上の混合物であることを特徴とする請求項４記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
6. 前記基板は、多孔質物質あるいは無機酸化物の少なくとも一方からなる薄膜を有し、前記微粒子は、該薄膜上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし５項のいずれかに記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
7. 前記多孔質物質が、無機多孔質であることを特徴とする請求項６記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
8. 前記無機多孔質が、ゼオライトであることを特徴とする請求項７記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
9. 前記ゼオライトが、Ｙ型であることを特徴とする請求項８記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
10. 前記無機酸化物が、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項６記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。
11. 前記微粒子の粒子径が、０．５〜１０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の単層カーボンナノチューブの製造方法。

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