硫化水素ガスを用いたSWNTの新規製法の開発

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単層カーボンナノチューブ(SWNTs)を大量に作製するための簡便で、高価ではなくしかも有効な方法を発展させることができた。この新しい方法で、長さが30cmにもなる純度70%以上め巨大な並んだSWNTsのネットを作製することができた。それは、Fe-1at%を含む炭素棒を水素とArの混合ガス中で直流アーク放電によって蒸発させて作製した。そのSWNTsの直径は、0.8〜2.5nmに分布しており、結晶性が高く表面はクリーンである。共存している触媒のFeのナノ粒子は極めて薄い炭素膜で包まれているので、二段階の精製プロセス(420℃で加熱したあと塩酸で処理)で容易に除去することができた。さらに、SWNTsを4mm×0.02mmのベルト状にして、1Nの力で引っ張り試験を行うことができ、さらに1.5A(40V)の電流にも耐えることができた。一方、純粋な水素ガス中で純粋な黒鉛棒を直流アーク放電で蒸発させることにより、結晶性が高く中心の穴の細い多層カーボンナノチューブ(MWNTs)を作製することができた。高分解能の透過型電子顕微鏡(HRTEM)観察によって、そのMWNTsの中心の穴の直径が0.7nmと細くなったとき,その中心に一連の炭素チェーンを含む新物質"カーボンナノチェーン(CNWs)"を見出すことができた。そのCNWsのラマンスペクトルでは、1850cm-1近傍に新しいラマンピークを見出した。ラマン散乱とHRTEMの研究で炭素原子100個以上からなる長い直線状の炭素チェーンがMWNTsの中に形成されていることが確認された。この新規な1次元の炭素の同素体はナノエレクトロニクス、ナノ力学やナノ材料として潜在的な応用の可能性を秘めている。