JPWO2018158826A1 - 単層カーボンナノチューブ分離装置、単層カーボンナノチューブ分離方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の単層カーボンナノチューブ分離装置(10)は、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型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分散液(30)を収容する分離槽(11)と、分離槽(11)内に設置された第1の電極(12)および第2の電極(13)と、分離槽(11)内にて第1の電極(12)と第2の電極(13)の間であって、分離槽(11)の高さ方向の下方に設置された隔壁(14)と、を備える。
Description
半導体型単層カーボンナノチューブは、電界効果やドーピング効果により外部から電気伝導性を変調できる。また、半導体型単層カーボンナノチューブは、分散媒に分散することにより半導体インクとして用いることができる。そのため、半導体型単層カーボンナノチューブは、印刷・塗布プロセスで作製できる薄膜トランジスタやセンサへの応用が期待されている。
金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する方法としては、例えば、直流電気泳動法を用いた分離方法(例えば、特許文献1参照)、誘電泳動法を用いた金属型単層カーボンナノチューブの分離方法(例えば、非特許文献1参照)、密度勾配遠心分離を用いた分離方法(例えば、非特許文献2参照)、DNAラッピングによるイオン吸着クロマトグラフィーを用いた分離方法(例えば、非特許文献3参照)、ゲル電気泳動を用いた分離方法(例えば、特許文献2参照)、ゲルへの吸着を用いた金属型・半導体型単層カーボンナノチューブの分離方法、無担体電気泳動法を用いた金属型・半導体型単層カーボンナノチューブの分離方法(例えば、特許文献3)等が知られている。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
(単層カーボンナノチューブ分離装置)
図1は、本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置を示す模式図である。
本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置10は、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型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分散液30を収容する分離槽11と、分離槽11内に設置された第1の電極12および第2の電極13と、分離槽11内にて第1の電極12と第2の電極13の間であって、分離槽11の高さ方向の下方に設置された隔壁14と、を備える。
第2の電極13は、分離槽11内にて、その高さ方向の下方(分離槽11内にて、その高さの半分より下の領域、分離槽11の底面11a側の領域)に、配置されている。
本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置10では、例えば、第1の電極12が陽極、第2の電極13が陰極である。
分離槽11の材質は、単層カーボンナノチューブ分散液30に対して安定なものであれば特に限定されないが、例えば、ガラス、アクリル樹脂等が挙げられる。
図1を用いて、単層カーボンナノチューブ分離装置10を用いた、単層カーボンナノチューブ分離方法を説明するとともに、単層カーボンナノチューブ分離装置10の作用を説明する。
本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置10において、処理対象となる単層カーボンナノチューブ分散液30は、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブの混合物(以下、「単層カーボンナノチューブ混合物」と言う。)が、界面活性剤を含む分散媒に分散されてなる分散液である。
分取の方法は、特に限定されず、分散液相Aと分散液相Bが拡散混合しない方法であればいかなる方法であってもよい。
分取の方法としては、例えば、第1の電極12と第2の電極13への電圧の印加を止め、それぞれの相から、静かにピペットにより少量ずつに吸い出す方法が挙げられる。
また、分取の方法としては、予め第1の電極12付近および第2の電極13付近に分散液の吸出口を設置し、第1の電極12と第2の電極13に電圧を印加したまま、連続的に吸出しを行う方法が挙げられる。この方法は、第1の電極12の近傍または第2の電極13の近傍において、単層カーボンナノチューブ分散液30における金属型単層カーボンナノチューブの含有量または半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなることを利用する方法である。
(単層カーボンナノチューブ分離装置)
図2は、本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置を示す模式図である。
本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置100は、単層カーボンナノチューブ分散液30を収容する分離槽110と、分離槽110内に設置された第1の電極120および第2の電極130と、分離槽110内にて第1の電極120と第2の電極130の間であって、分離槽110の高さ方向の下方に設置された隔壁140と、を備える。
第1の管111および第2の管112の高さ方向と垂直な断面の形状は、特に限定されないが、円形状であることが好ましい。すなわち、第1の管111および第2の管112は、円筒形状であることが好ましい。また、第1の管111と第2の管112は、同心円状に配置されていることが好ましい。
第2の電極130は、第1の管111と第2の管112の隙間113に設置されている。また、第2の電極130は、第2の管112内にて、その高さ方向の上方(第2の管112(分離槽110)内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽110の底面110aとは反対側の領域、図2では、第2の管112における分離槽110の開口部110b側の端部)に設置されている。
本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置100では、例えば、第1の電極120が陽極、第2の電極130が陰極である。
第1の電極120および第2の電極130としては、上記の第1の電極12および第2の電極13と同様のものが用いられる。
隔壁140としては、上記の隔壁14と同様のものが用いられる。
図2を用いて、単層カーボンナノチューブ分離装置100を用いた、単層カーボンナノチューブ分離方法を説明するとともに、単層カーボンナノチューブ分離装置100の作用を説明する。
(単層カーボンナノチューブ分離装置)
図3は、本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置を示す模式図である。
本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置200は、単層カーボンナノチューブ分散液30を収容する分離槽210と、分離槽210内に設置された第1の電極220および第2の電極230と、分離槽210内にて第1の電極220と第2の電極230の間であって、分離槽210の高さ方向の下方に設置された隔壁240と、を備える。
第2の電極230は、第1の管211と第2の管212の隙間213に設置されている。また、第2の電極230は、第2の管212内にて、その高さ方向の上方(第2の管212(分離槽210)内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽210の底面210aとは反対側の領域、図3では、第2の管212における分離槽210の開口部210b側の端部)に設置されている。
本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置200では、例えば、第1の電極220が陰極、第2の電極230が陽極である。
第1の電極220および第2の電極230としては、上記の第1の電極12および第2の電極13と同様のものが用いられる。
隔壁240としては、上記の隔壁14と同様のものが用いられる。
図3を用いて、単層カーボンナノチューブ分離装置200を用いた、単層カーボンナノチューブ分離方法を説明するとともに、単層カーボンナノチューブ分離装置200の作用を説明する。
(単層カーボンナノチューブ分離装置)
図4は、本実施形態の単層カーボンナノチューブ分離装置を示す模式図である。図4において、図3に示した第3の実施形態に係る単層カーボンナノチューブ分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図4を用いて、単層カーボンナノチューブ分離装置300を用いた、単層カーボンナノチューブ分離方法を説明するとともに、単層カーボンナノチューブ分離装置300の作用を説明する。
このようにして、分離槽210内に単層カーボンナノチューブ分散液30を注入することにより、より効率的に金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。
11,110,210・・・分離槽、
12,120,220・・・第1の電極、
13,130,230・・・第2の電極、
14,140,240・・・隔壁、
21,151,251・・・第1の領域、
22,152,252・・・第2の領域、
30・・・単層カーボンナノチューブ分散液、
111,211・・・第1の管、
112,212・・・第2の管、
113,213・・・隙間、
310・・・分散液注入管。
Claims (5)
- 金属型単層カーボンナノチューブと半導体型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分散液を収容する分離槽と、前記分離槽内に設置された第1の電極および第2の電極と、前記分離槽内にて前記第1の電極と前記第2の電極の間であって、前記分離槽の高さ方向の下方に設置された隔壁と、を備えたことを特徴とする単層カーボンナノチューブ分離装置。
- 前記分離槽は、第1の管と、前記第1の管の外周を囲むように設けられた第2の管とからなる二重管構造をなし、
前記第1の管と前記第2の管は、前記分離槽の底面側において連通しており、
前記第1の管内に前記第1の電極が設置され、
前記第1の管と前記第2の管の隙間に前記第2の電極が設置された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分離装置。 - 前記分離槽の底面側において、前記第1の管の一端部に前記隔壁が設置されていることを特徴とする請求項2に記載の単層カーボンナノチューブ分離装置。
- 前記隔壁の内部に、前記単層カーボンナノチューブ分散液の注入口が設置されていることを特徴とする請求項3に記載の単層カーボンナノチューブ分離装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の単層カーボンナノチューブ分離装置を用いた単層カーボンナノチューブ分離方法であって、
無担体電気泳動法により、前記単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することを特徴とする単層カーボンナノチューブ分離方法。
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