(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含み、カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が１：０．１ないし１：５である溶液を調製するステップを含む、
カーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離する方法。
【請求項２】
前記溶液から水と非極性溶媒を相分離して、前記カーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属性カーボンナノチューブを非極性溶媒中に分離し、前記半導体性カーボンナノチューブを水中に分離する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記非極性溶媒から前記金属性カーボンナノチューブを得て、前記水から前記半導体性カーボンナノチューブを得る段階をさらに含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記非極性溶媒は、ブタン、ヘキサン、オクタンまたはシクロヘキサンを含むアルカン化合物；トルエン、ジクロロベンゼンまたはヨードベンゼンを含む芳香族化合物；エチレングリコールモノメチルエーテルまたはトリエチレングリコールモノエチルエーテルを含むグリコールエーテル化合物；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を含むグリコールエーテルアセテート化合物；エチルアセテート、ブトキシエトキシエチルアセテート、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）またはジヒドロテルピネオールアセテート（ＤＨＴＡ）を含むアセテート化合物；クロロホルム、ジクロロエタンまたはジクロロエテンを含むハロゲン化合物；ニトロメタン、ニトロエタン、アセトニトリルまたはベンゾニトリルを含む窒素化合物；または前記化合物の内二つ以上の混合物を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含み、カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が１：０．１ないし１：５である溶液を調製するステップを含むカーボンナノチューブの分散方法。
【請求項７】
前記非極性溶媒は、ブタン、ヘキサン、オクタンまたはシクロヘキサンを含むアルカン化合物；トルエン、ジクロロベンゼンまたはヨードベンゼンを含む芳香族化合物；エチレングリコールモノメチルエーテルまたはトリエチレングリコールモノエチルエーテルを含むグリコールエーテル化合物；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を含むグリコールエーテルアセテート化合物；エチルアセテート、ブトキシエトキシエチルアセテート、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）またはジヒドロテルピネオールアセテート（ＤＨＴＡ）を含むアセテート化合物；クロロホルム、ジクロロエタンまたはジクロロエテンを含むハロゲン化合物；ニトロメタン、ニトロエタン、アセトニトリルまたはベンゾニトリルを含む窒素化合物；または前記化合物の内二つ以上の混合物を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含み、カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が１：０．１ないし１：５である組成物。
【請求項９】
前記非極性溶媒は、ブタン、ヘキサン、オクタンまたはシクロヘキサンを含むアルカン化合物；トルエン、ジクロロベンゼンまたはヨードベンゼンを含む芳香族化合物；エチレングリコールモノメチルエーテルまたはトリエチレングリコールモノエチルエーテルを含むグリコールエーテル化合物；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を含むグリコールエーテルアセテート化合物；エチルアセテート、ブトキシエトキシエチルアセテート、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）またはジヒドロテルピネオールアセテート（ＤＨＴＡ）を含むアセテート化合物；クロロホルム、ジクロロエタンまたはジクロロエテンを含むハロゲン化合物；ニトロメタン、ニトロエタン、アセトニトリルまたはベンゾニトリルを含む窒素化合物；または前記化合物の内二つ以上の混合物を含む請求項８に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブの分離方法と分散方法、及びこれら方法に用いられる組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、炭素原子が六角形状のハニカム構造に結合され、結果的にチューブ形態をなしている物質である。当該チューブの径はナノメートル（１ｎｍ＝１０−９ｍ）のレベルとしてナノ領域の物質である。チューブの径などによってエネルギーギャップが変化する。
カーボンナノチューブは、一般に異方性が極めて大きく、単層、多層、束などの様々な構造を有する。また、カーボンナノチューブは、優れた機械的特性、電導性、優れた電界放出特性、高効率の水素保存媒体の特性などを有する。
【０００３】
また、カーボンナノチューブは、炭素原子からなる六角形状のハニカム構造が配列される（巻き付けられる：巻き方）パターンによって半導体または金属の性質を示す。
カーボンナノチューブの合成方法としては、電気放電法、熱分解法、レーザー蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、熱化学気相蒸着法、及び電気分解方法などが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ビオロゲン化合物を用いてカーボンナノチューブの分散効果を増大させるとともに、カーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離することである。
【特許文献１】韓国特許公開第２００６―７７５７８号公報
【特許文献２】日本特許公開第２００７−３１２３８号公報
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態では、カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含み、カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が１：０．１ないし１：５である溶液を調製するステップを含むカーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離する方法を提供する。
【０００６】
本発明の一実施形態では、カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含み、カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が１：０．１ないし１：５である溶液を製造するステップを含むカーボンナノチューブの分散方法を提供する。
【０００７】
本発明の一実施形態では、カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含み、カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が１：０．１ないし１：５である組成物を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によって、ビオロゲンの酸化−還元反応による極性−非極性の差を用いてカーボンナノチューブの分散と分離を行うことができる。還元したビオロゲンは、金属性カーボンナノチューブとともに非極性溶媒に移動し、酸化したビオロゲンは、半導体性カーボンナノチューブとともに水に移動するようになる。ビオロゲンを用いることによって金属性と半導体性カーボンナノチューブを分散及び分離した後、水または非極性溶媒を採取すれば、分散及び分離されたカーボンナノチューブを素子に直接応用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施例を説明することにより、本発明を詳しく説明する。なお、本発明が次の実施例によって制限されるものではない。
【００１１】
本発明は、カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含む溶液を調製するステップを含む、カーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離する方法である。
【００１２】
本発明において、ビオロゲンは、４，４’−ビピリジル誘導体として第４級アミンを２個有する化合物である。ビオロゲンは、酸化−還元反応によって極性が変わる。すなわち、電子を受け入れて還元すると非極性に、電子を失って酸化すると極性に変わる（図１ａ参照）。
【００１３】
これにより、還元したビオロゲンは非極性溶媒と親和性を示し、酸化したビオロゲンは水などの極性溶媒と親和性を示す（図１ｂ参照）。
【００１４】
一方、カーボンナノチューブに対してビオロゲンで処理を施すと、金属性カーボンナノチューブは電子がリッチであるため、電子を失うことでビオロゲンを還元させることができ、半導体性カーボンナノチューブは、相対的に電子を引き寄せてビオロゲンを酸化させることができる。
【００１５】
したがって、金属性カーボンナノチューブは、還元したビオロゲンとともに非極性溶媒と親和性を示し、半導体性カーボンナノチューブは、酸化したビオロゲンとともに極性溶媒である水と親和性を示す。
【００１６】
これにより、カーボンナノチューブ、ビオロゲン、極性溶媒である水及び非極性溶媒を含む溶液に対し相分離する場合、カーボンナノチューブは半導体性カーボンナノチューブと金属性カーボンナノチューブとに分離され得る。即ち、半導体性カーボンナノチューブは酸化したビオロゲンと共に水（極性  溶媒）に移動し、金属性カーボンナノチューブは、還元されたビオロゲンと共に非極性溶媒に移動する。（図１ｃ参照）。
【００１７】
本発明に係るビオロゲンは、図１ａ〜図１ｃに示される構造式に限らず特に制限されるものではないが、具体的には、１，１’−ジベンジル−４，４’−ビピリジニウムジクロライド（ＤＢＤＣ）、１，１’−ビス（２，４−ジニトロフェニル）−４，４’−ビピリジニウムジクロライド、１，１’−ジ−ｎ−ヘプチル−４，４’−ビピリジニウムジブロド、１，１’−ジ−ｎ−オクチル−４，４’−ビピリジニウムジブロド、１，１’−ジベンジル−４，４’−ビピリジニウムジクロライド  ハイドレート、１，１’−ジメチル−４，４’−ビピリジニウムジクロライド  ハイドレート、１，１’−ジメチル−４，４’−ビピリジニウムジクロライド、１，１’−ジフェニル−４，４’−ビピリジニウムジクロライド、４，４’−ビピリジルなどが挙げられる。
【００１８】
上述したように、カーボンナノチューブは、ビオロゲンの酸化−還元反応によって金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離され得る。
【００１９】
本発明に係る非極性溶媒は、有機溶媒であることが好ましい。前記有機溶媒としては、たとえば、ブタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサンなどのアルカン類；トルエン、ジクロロベンゼン、ヨードベンゼンなどの芳香族化合物；エチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などのグリコールエーテルアセテート類；エチルアセテート、ブトキシエトキシエチルアセテート、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）、ジヒドロテルピネオールアセテート（ＤＨＴＡ）などのアセテート類；クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロエテンなどのハロゲン化合物；ニトロメタン、ニトロエタン、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどの窒素化合物などを単独で用いまたは混合して用いることができる。
【００２０】
本発明に係るカーボンナノチューブは、金属性及び半導体性カーボンナノチューブを有する単一層カーボンナノチューブであることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るカーボンナノチューブは、市販のものを購入しても、アーク放電法、レーザーオープン法、触媒ＣＶＤ法、アルコールＣＣＶＤ法、ＨｉＰｃｏ法などの公知の方法で製造したものを使用してもよい。
【００２２】
また、本発明に係るカーボンナノチューブの直径は、０．５〜１０ｎｍであることが好ましく、０．８〜５ｎｍであることがより好ましく、０．８〜２ｎｍであることが特に好ましい。カーボンナノチューブの直径が０．５ｎｍ未満であると、成長が難しく、カーボンナノチューブの直径が１０ｎｍ超であると、多層ＣＮＴへと成長し易い。
【００２３】
なお、一般にカーボンナノチューブは、グラフェンシートの巻き方、すなわちカーボンナノチューブの直径やカイラリティ（またはカイラル指数）により電気的特性が変化し、金属的性質を示すカーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと称し、半導体的性質を示すカーボンナノチューブを半導体性カーボンナノチューブと称する。
【００２４】
本発明において、分散の観点からカーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が１：０．１以上であることが好ましく、１：０．１〜１：５０がより好ましく、１：１〜１：３０が特に好ましい。
【００２５】
混合質量比の範囲が１：０．１未満の量であると、ビオロゲンの量が少なく、好適なカーボンナノチューブの分散効果が得られない。
【００２６】
また、分離効率の観点をさらに考慮し際カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が、１：０．１ないし１：５の場合がより好ましい。すなわち前記混合質量比が１未満のビオロゲンの量が少ないと、好適なカーボンナノチューブの分散効果が得られなく、逆に、ビオロゲンの量が５より多いと、ビオロゲンによる選択性が落ちることで分離効率が劣化し得る。水と非極性溶媒との混合比は、任意に選択して用いればよいが、好ましくは、１：１である。
【００２７】
また、本発明に係る溶液、すなわちカーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含む溶液において、当該溶液全体の質量に対して、カーボンナノチューブは０．０１〜１質量％、ビオロゲンは０．０１〜５質量％、水は１０〜９０質量％、非極性溶媒は１０〜９０質量％が好ましく、カーボンナノチューブは０．１〜０．５質量％、ビオロゲンは０．１〜２．５質量％、水は３０〜７０質量％、非極性溶媒は３０〜７０質量％がより好ましい。
【００２８】
以下、本発明に係るカーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離する方法について好ましい形態の一例を説明するが、必ずしも本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００２９】
本発明に係るカーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離する方法において、カーボンナノチューブ水溶液を調製するステップを含むことが好ましい。
【００３０】
（Ｉ．カーボンナノチューブ水溶液の調製するステップ）
カーボンナノチューブを所定量、バイアルに入れ、硝酸と硫酸の混合物（たとえば、１：３のような所定体積比）を所定量（たとえば、１０ｍＬ）入れて、所定時間（たとえば、１０時間）超音波処理し、カーボンナノチューブ含有溶液を調製する。次いで、当該カーボンナノチューブ含有溶液を所定の円錐チューブなどに入れ、所定条件（たとえば、１００００ｒｐｍで１０分間）に遠心分離し、カーボンナノチューブを得る。当該得られたカーボンナノチューブを蒸留水などで所定回（たとえば、５回）洗浄し、所定量の蒸留水に再分散させてカーボンナノチューブ水溶液を調製する。
【００３１】
（ＩＩ．カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒とを含む溶液を調製するステップ）
ビオロゲンを水に溶解させて、好ましくは０．０１〜１質量％、より好ましくは０．０１〜０．５質量％のビオロゲン含有水溶液を調製する。上記カーボンナノチューブ水溶液と、当該ビオロゲン含有水溶液とを、１：１〜１：９９になるよう混合し、カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合質量比が、１：０．１以上なるように水で調節して、カーボンナノチューブ水溶液とビオロゲン水溶液との混合物を調製する。さらに、非極性溶媒を水溶液の１倍〜９倍（ｖｏｌ％）で添加した後、５０００〜１０００００ｒｐｍで１〜６０分間、常温で撹拌してから、１０〜６０分間、常温で静置し、水と非極性溶媒とに分離させる。
【００３２】
これにより、カーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離する。
【００３３】
本発明のもう一つの実施形態は、ビオロゲンはカーボンナノチューブの分散性を向上させるために用いられる。
【００３４】
より詳しくは、ビオロゲンは、カーボンナノチューブと溶媒とを含む溶液に添加され、前記溶液中のカーボンナノチューブの分散性を増加させる。そこで、例えば、カーボンナノチューブが半導体性カーボンナノチューブである場合は、水（極性溶媒）が溶媒として使用されることが好ましい。また、カーボンナノチューブが金属性カーボンナノチューブである場合は、非極性溶媒を使用できる。
【００３５】
ビオロゲンがカーボンナノチューブに添加される場合、ビオロゲンの芳香族リングとカーボンナノチューブとの間にπ−πインタラクションが形成されることができる。
【００３６】
前記インタラクションは、カーボンナノチューブとビオロゲンとの間に電子移動が発生することによってより強くなる。このようなインタラクションは、それぞれのカーボンナノチューブ間において分散性を向上させる。さらに、前記電子移動によりインタラクションが強まれば分散性がより増加することもある。
【００３７】
本発明に係るカーボンナノチューブは、一般的な方式で製造されたものであり、凝集体形態で知られるバンドル状で存在する。当該カーボンナノチューブを分散させることにより、要するに、カーボンナノチューブをバンドルから分離し個別的に分散させることにより、カーボンナノチューブを含む複合体またはマトリックスにおいてカーボンナノチューブの優れた機械的特性を得ることができる。
【００３８】
上述したとおり、ビオロゲンを用いることによりカーボンナノチューブの分離が得られると同時にカーボンナノチューブの分散性の向上を図れる。
【００３９】
前記分離及び／または分散したカーボンナノチューブは様々に応用される。例えば、前記分離及び／または分散した金属性カーボンナノチューブは、ディスプレイ装置にコーティングされ透明な電導性電極を形成できる。前記分離／または分散された半導体性カーボンナノチューブは、トランジスタ装置製造のためにも使用される。
【００４０】
本発明の一実施形態では、カーボンナノチューブを少なくとも金属性カーボンナノチューブと、半導体性カーボンナノチューブとに分離する方法は、カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水（極性溶媒）及び／または非極性溶媒とを含む溶液を形成する段階を含むことが好ましい。以下においては極性溶媒として水を例に挙げ説明する。
【００４１】
前記実施形態においては、カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水と、非極性溶媒からなる前記溶液から水と非極性溶媒とを相分離させ、前記カーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブとに分離する。
【００４２】
即ち、金属性カーボンナノチューブを含む水及び半導体性ナノチューブを含む非極性溶媒は濾過法または傾斜法等の分離法用いることにより分離されることができる。
【００４３】
前記金属性カーボンナノチューブを含む水と前記半導体性ナノチューブを含む非極性溶媒とを分離した後、前記金属性または半導体性カーボンナノチューブが得られる。前記方法は、前記相分離後、非極性溶媒から金属性カーボンナノチューブを得、水から半導体性カーボンナノチューブを得る方法をさらに含む。
【００４４】
前記実施形態において、前記溶液は水（極性溶媒）または非極性溶媒及びビオロゲンからなる溶液と、非極性溶媒および／または水（極性溶媒）及びカーボンナノチューブからなる溶液を混合し製造できる。即ち、前記カーボンナノチューブの溶液が水溶性溶液である場合は、前記ビオロゲン溶液は非極性溶液であり、前記カーボンナノチューブの溶液が非極性溶液であれば、前記ビオロゲン溶液は水溶性溶液であることができる。また、水（極性溶媒）及び非極性溶媒からなる溶液にビオロゲンとカーボンナノチューブを添加し前記溶液を製造できる。
【００４５】
本発明の一実施形態では、カーボンナノチューブ少なくとも金属性カーボンナノチューブと、半導体性カーボンナノチューブとに分離する組成物が水（極性溶媒）、非極性溶媒、ビオロゲン及びカーボンナノチューブを含む溶液を含む。
【００４６】
前記実施形態において、カーボンナノチューブとビオロゲンとの混合重量比は、上記の混合比と同様であるためここでは省略する。
【００４７】
本発明の実施の一つの形態によれば、カーボンナノチューブの分散方法は、カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、溶媒とを含む溶液を調製するステップを含むことが好ましい。ここで、前記溶媒は、水（極性溶媒）及び／または非極性溶媒を含む。
【００４８】
たとえば、前記溶液はビオロゲンと、半導体性カーボンナノチューブと、水（極性溶媒）を含むことができる。また、前記溶液はビオロゲンと、金属性カーボンナノチューブと、非極性溶媒を含むことができる。
【００４９】
本発明に係るカーボンナノチューブの分散用組成物は、カーボンナノチューブと、ビオロゲンと、水および／または非極性溶媒とを含むことが好ましい。
【００５０】
また、当該分散用組成物の全体の質量に対して、カーボンナノチューブは０．０１〜１質量％、ビオロゲンは０．０１〜５質量％、水は１０〜９０質量％、非極性溶媒は１０〜９０質量％が好ましく、カーボンナノチューブは０．１〜０．５質量％、ビオロゲンは０．１〜２．５質量％、水は３０〜７０質量％、非極性溶媒は３０〜７０質量％がより好ましい。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例と比較例を挙げてさらに詳しく説明するが、これら実施例と比較例は、単に説明上の便宜のためのものであって、本発明の保護範囲を制限するものと解釈されてはいけない。
【００５２】
カーボンナノチューブ水溶液の調製
単層カーボンナノチューブ（ＡＳＰ−１００Ｅ、日進ナノテック社製）５ｍｇを４０ｍＬのバイアルに入れ、硝酸と硫酸の混合物（硝酸と硫酸の体積比１：３）３０ｍＬを入れてから３時間超音波処理を行った。
【００５３】
その後、カーボンナノチューブ溶液を５０ｍＬの円錐チューブに入れ、１０，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離し、カーボンナノチューブを回収した。
【００５４】
該収得したカーボンナノチューブを蒸留水で５回洗浄し、蒸留水３０ｍＬに再分散させてカーボンナノチューブ水溶液を調製した。
【００５５】
カーボンナノチューブ水溶液とビオロゲン水溶液との混合
代表的なビオロゲンであるＤＢＤＣ（１，１’−ｄｉｂｅｎｚｙｌ−４，４’−ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ  ｄｉｃｈｌｏｒｉｄｅ）（Ａｌｄｒｉｃｈ）を水に溶かして１０ｍＭの濃度のＤＢＤＣ水溶液を調製した。
【００５６】
予め用意しておいたカーボンナノチューブ水溶液１ｍＬに１０ｍＭ  ＤＢＤＣ水溶液０．１ｍＬ（実施例１）、０．２ｍＬ（実施例２）、０．５ｍＬ（比較例３）をそれぞれ混合した後、全体積が３ｍＬになるように水を加えた。
【００５７】
また、予め用意しておいたカーボンナノチューブ水溶液２ｍＬに１０ｍＭ  ＤＢＤＣ水溶液０．１ｍＬ（実施例３）、０．２ｍＬ（実施例４）、０．５ｍＬ（比較例４）をそれぞれ混合した後、全体積が３ｍＬになるように水を加えた。
【００５８】
非極性溶媒の添加
予め用意しておいたカーボンナノチューブ水溶液とビオロゲン水溶液との混合物にトルエン３ｍＬを添加した後、１時間ほど撹拌してから静置し、水とトルエンとに分離させた。
【００５９】
図２ａは、カーボンナノチューブ水溶液１ｍＬとビオロゲン水溶液との混合物にトルエンを添加することで分離された水とトルエンを示す写真図である。
【００６０】
図２ｂは、カーボンナノチューブ水溶液２ｍＬとビオロゲン水溶液との混合物にトルエンを添加することで分離された水とトルエンを示す写真図である。
【００６１】
図２ａ及び図２ｂにおいて、一番目のバイアルはビオロゲン水溶液が添加されていない比較例を示す。参考として、図２ａに比較例１はＣＮＴ溶液１ｍＬを使用したものであり、図２ｂの比較例２は、ＣＮＴ溶液２ｍＬを使用したものである。
【００６２】
図２ａ及び図２ｂに示すように、ビオロゲン溶液の量がそれぞれ０．１ｍＬ、０．２ｍＬの場合は、水とトルエンの両方にカーボンナノチューブがある程度存在することが分かるが（実施例１、２、３、４）、ビオロゲンの量が増大してカーボンナノチューブに対するビオロゲンの混合重量比が１：１．５を超えると（比較例３及び４の場合）、選択的に分離されることなく金属性カーボンナノチューブ及び半導体性カーボンナノチューブの両方ともトルエンに移動した。
【００６３】
図３は、水中のカーボンナノチューブに対してＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ吸光度を示すグラフである。なお、吸光度は、ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（Ｃａｒｙ  ５０００）を用いて２００〜２４００ｎｍでの吸光度を測定したものである。
【００６４】
図３から、ビオロゲンの量が増大するにつれて水中のカーボンナノチューブの吸光度が減少することが示される。ビオロゲンの量が所定のレベル以上に増大すると、ビオロゲンの選択性がなくなることでカーボンナノチューブがトルエンに多く移動し、吸光度が減少すると考えられる。
【００６５】
水中のカーボンナノチューブの分析
前記相分離された水中のカーボンナノチューブに対してＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ吸光度を測定した。
【００６６】
図４は、水中のカーボンナノチューブに対してＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ吸光度度を示すグラフである。
【００６７】
図４に示すように、ビオロゲンが添加された水中のカーボンナノチューブからは、カーボンナノチューブ水溶液の調製ステップで酸処理を施したカーボンナノチューブからは見られなかったサブバンドが見られることが分かる。これは、ビオロゲンによってカーボンナノチューブの分散度が増大したことを意味する。
【００６８】
図５ａは、水中のカーボンナノチューブに対してＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ吸光度を示すグラフであって、図５ｂは、図５ａの  ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルからバックグラウンド数値を除去した後のグラフを示す。すなわち、図５ａより得られたスペクトラムの比較を容易にするためにベースラインを補正して正規化し、図５ｂに示した。
【００６９】
図５ａにおいてＭ１１と示される部分は、金属性カーボンナノチューブに該当する特性ピークであり、Ｓ２２で表示された部分は半導体性カーボンナノチューブに該当する特性ピークである。
【００７０】
図５ａ及び５ｂに示すように、ビオロゲンが添加された水中のカーボンナノチューブからは、半導体性カーボンナノチューブの吸光度が増大することが分かるところ、これは水中に分離された半導体性カーボンナノチューブの量が増大したことを意味する。
【００７１】
図５ａにおけるＭ１１とＳ２２の面積比を計算してみると、次の表１のとおりである。下記の表において金属性カーボンナノチューブの含量（％）は、下記の式より得られる。
【００７２】
【数１】
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【００７３】
Ｍ１１及びＳ２２の面積は、図５ｂに、Ｍ１１状態を表すピーク及びＳ２２状態を表すピークの面積からそれぞれ計算される。
【００７４】
表１から、水中の金属性カーボンナノチューブは、約６％程度減少したことが分かる。
【００７５】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１ａ】ビオロゲンの酸化、還元反応による極性の変化を示す。
【図１ｂ】酸化、還元したビオロゲンを溶媒とともに示す。
【図１ｃ】水及び非極性溶媒中での金属性カーボンナノチューブと半導体性カーボンナノチューブの分離挙動を図式的に示す図である。
【図２ａ】カーボンナノチューブとビオロゲンの濃度による相分離現象を示す図である。
【図２ｂ】カーボンナノチューブとビオロゲンの濃度による相分離現象を示す図である。
【図３】水中のカーボンナノチューブに対してＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ吸光度を示すグラフであって、ビオロゲンの量が増大するにつれて水中のカーボンナノチューブの吸光度が劣化することを示している。
【図４】水中のカーボンナノチューブに対してＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ吸光度を示すグラフであって、ビオロゲンによってカーボンナノチューブの分散度が増大したことを示している。
【図５ａ】水中のカーボンナノチューブに対してＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ吸光度を示すグラフである。
【図５ｂ】図５ａのＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルからバックグラウンド数値を除去した後を示すグラフである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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