純度と結晶性を飛躍的に向上させた単層CNTの合成法を開発

摘要

カーボンナノチューブ（CNT）は炭素原子のみからなる、グラファイト、ダイヤモンドなどと同じ炭素の同素体であり、直径が0.4～50nm程度（1nm＝10億分の1m）、長さがおよそ1～数十μm程度の1次元性のナノ構造をしている。 グラファイト1層（グラフェンシート）を丸めてつなぎ合わせたチューブ状の構造で、このチューブが何層にも入れ子状に重なってできているものは多層CNTとよばれるのに対して、1層だけで構成されたものは単層CNTとよばれる。 この単層CNTはグラフェンシートの丸め方（らせん度）に依存して電子構造が金属的になったり半導体的になったりするのをはじめとして、さまざまな面で興味深い特性を示すことが理論的に予測され、実験的にも実証が進められており、ナノテクノロジーの中核素材として期待されている。 単層CNTの合成方法に関しても、これまで非常に活発な研究が行われてきており、装置構成、原料、加熱方法など合成に寄与するあらゆる要素に関して膨大な量の報告がなされており多岐にわたるが、おおよそ大別すると「アーク放電法」、「レーザーアプレーション法」、「化学気相成長（CVD）法」の3種類に分類できる。