[发明专利]单层碳纳米管的制造方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及单层碳纳米管的制造方法和单层碳纳米管应用装置的制造方法，例如，是适用于制造使用单层碳纳米管的电子元件的适当的方法。

背景技术

单层碳纳米管的分散吸引了许多研究兴趣。这是因为单层碳纳米管的分散和剥离是在纳米复合材料、电子学和其它领域中的更进一步的应用中不可缺少的缘故(参照非专利文献1、2)。刚合成后的单层碳纳米管由于实际上的范德华引力(～950meV/nm)而存在聚集成数十根或数百根单个单层碳纳米管的管束的倾向(参照非专利文献3)，难以将这些分散，更难以剥离成单个的单层碳纳米管。进而，根据情况，单个的单层碳纳米管存在除去超声波这样的机械力量时会再次聚集的倾向。为了增加单层碳纳米管在水或有机溶剂中的溶解度，提出了一些方法，这些主要被分为共价键式方法或非共价键式方法(参照非专利文献4、5)。共价键式方法是杂化从sp²向sp³变化和共轭的同时伴随有损失的化学改变方法。单层碳纳米管的固有的性质在该处理后受到干扰(参照非专利文献6)。非共价键式方法主要基于利用范德华力和π-堆积相互作用这样的吸引力的超分子复合化(参照非专利文献7)。然而，这些方法通常可将单层碳纳米管的管束分散，但是不能将管束剥离成被单个分散的单层碳纳米管。

已提出了一些用于将单层碳纳米管的管束分离为单个的单层碳纳米管的剥离方法。一个有效的方法是在十二烷基硫酸钠(SDS)(参照非专利文献8、9)和十二烷基苯磺酸钠(NaDDBS)(参照非专利文献10)或多糖(阿拉伯树胶)(参照非专利文献11)之类的表面活性剂的水溶液中进行超声波处理的方法。高速离心后，利用低温透射型电子显微镜(TEM)在上清液中可观察到被单个剥离的单层碳纳米管(参照非专利文献12)。另外，单个的单层碳纳米管悬浮在102％H₂SO₄之类的超强酸中时，发现了向列液晶结构(参照非专利文献13～15)。然而，收率相当低，且剥离是通过牺牲其固有的长的长度来达成的。此外，DNA、肽和蛋白质这样的生物分子也显示出在水中剥离单层碳纳米管并使之稳定的性质(参照非专利文献16～19)。

Zhu等报道了通过添加带强正电的ZrO₂纳米颗粒来分散单层碳纳米管(参照非专利文献20)。然而，该分散状态不像在SDS中那么好，无法明确地观察到由ZrO₂纳米颗粒引起的剥离效果。

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