(57)【要約】【課題】本発明は、２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法を提供することを課題とする。【解決手段】Ｃ６０粉末とＣ７０粉末を所定の仕込み量で混合してから、有機溶媒に分散して、混合溶液を調製する工程と、前記混合溶液に、等体積量のフラーレンの貧溶媒を静かに注いで、液−液界面を形成してから、前記液−液界面の強制混合を行い、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成する工程と、前記結晶核を均一に分散させた溶液を、１５℃で２日、静置して、前記結晶核を結晶成長させて、目的とする長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造する工程と、を有する２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法を用いることによって前記課題を解決できる。【選択図】図７
2014088305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ６０粉末とＣ７０粉末を所定の仕込み量で混合してから、有機溶媒に分散して、混合溶液を調製する工程と、
前記混合溶液に、等体積量のフラーレンの貧溶媒を静かに注いで、液−液界面を形成してから、前記液−液界面の強制混合を行い、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成する工程と、
前記結晶核を均一に分散させた溶液を、１５℃で２日、静置して、前記結晶核を結晶成長させて、目的とする長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造する工程と、を有することを特徴とする２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法。
【請求項２】
前記混合溶液を調製する工程で、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量ｘ（ｍａｓｓ％）と、得られた２成分フラーレンナノウィスカーの長さｙｌ（μｍ）及び直径ｙｒ（μｍ）との下記関係式（１）、（２）に基づき、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量（ｍａｓｓ％）を決定することを特徴とする請求項１に記載の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法。
【数１】
2014088305.tif 000005
【請求項３】
前記有機溶媒がトルエンであり、前記フラーレンの貧溶媒がイソプロピルアルコールであること特徴とする請求項１又は２に記載の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法。
【請求項４】
前記液−液界面の拡散混合が、手振りによる混合、超音波照射による混合、回転子による混合のいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、様々な２成分フラーレンナノウィスカーが合成されている。２成分フラーレンナノウィスカーとは、２種のフラーレンからなるナノウィスカーである。
【０００３】
例えば、特許文献１及び非特許文献１には、Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分フラーレンナノウィスカー（以下、Ｃ６０−Ｃ７０ＮＷと略す。）が記載されている。この２成分フラーレンナノウィスカーは、Ｃ６０−Ｃ７０ＮＷ合成の際に、液−液界面析出法を用い、液−液界面形成後静置する方法により製造されている。
【０００４】
また、非特許文献２には、中空のＣ６０−Ｃ７０ＮＷ、すなわち、Ｃ６０−Ｃ７０ナノチューブが記載されている。この２成分フラーレンナノウィスカーも、Ｃ６０−Ｃ７０ＮＷ合成の際に、液−液界面析出法を用い、液−液界面形成後静置する方法により製造されている。
【０００５】
非特許文献３には、Ｃ６０と（η２−Ｃ６０）Ｐｔ（ＰＰｈ３）２とからなる２成分ナノウィスカー（以下、Ｃ６０−（η２−Ｃ６０）Ｐｔ（ＰＰｈ３）２ＮＷと略す。）が記載されている。Ｃ６０−（η２−Ｃ６０）Ｐｔ（ＰＰｈ３）２ＮＷは、Ｃ６０母相に（η２−Ｃ６０）Ｐｔ（ＰＰｈ３）２を少量固溶させたものである。
【０００６】
非特許文献４には、（１）Ｃ６０とＣ６０（２−ｍｅｔｈｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ−Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ）２とからなる２成分ナノウィスカー（Ｃ６０−Ｃ６０（２−ｍｅｔｈｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ−Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ）２ＮＷと略す。）が記載されている。非特許文献７には、（２）Ｃ６０とＣ６０Ｃ３Ｈ７Ｎとからなる２成分ナノウィスカー（Ｃ６０−Ｃ６０Ｃ３Ｈ７Ｎ  ＮＷと略す。）が記載されている。非特許文献４には、（３）Ｃ６０−とＣ６０［Ｃ（ＣＯＯＣ２Ｈ５）２］とからなる２成分ナノウィスカー（Ｃ６０−Ｃ６０［Ｃ（ＣＯＯＣ２Ｈ５）２］ＮＷと略す。）が記載されている。これらはそれぞれ、Ｃ６０の母相に、（１）Ｃ６０（２−ｍｅｔｈｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ−Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ）２、（２）Ｃ６０Ｃ３Ｈ７Ｎ、（３）Ｃ６０［Ｃ（ＣＯＯＣ２Ｈ５）２］のＣ６０誘導体を添加したものである。
【０００７】
非特許文献５には、Ｓｃ３Ｎ＠Ｃ８０のナノウィスカーが記載されている。
また、非特許文献６には、Ｎ＠Ｃ６０を含有するＣ６０ナノウィスカーが記載されている。
【０００８】
これらの２成分フラーレンナノウィスカーは太陽電池産業、半導体装置産業等への応用が検討されている。しかし、２成分フラーレンナノウィスカーは、その特性のバラツキが多いという問題があった。特性のバラツキを少なくするように調整するためには、２成分フラーレンナノウィスカーの長さと径を制御できることが望ましい。
しかし、２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径を制御する方法については、上記のいずれの文献にも記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２８９７２６号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｋｕｎ’ｉｃｈｉ  Ｍｉｙａｚａｗａ，Ｍａｓａｈｉｓａ  Ｆｕｊｉｎｏ，Ｊｕｎ−ｉｃｈｉ  Ｍｉｎａｔｏ，Ｔｅｔｓｕｒｏ  Ｙｏｓｈｉｉ，Ｔｏｋｕｓｈｉ  Ｋｉｚｕｋａ  ａｎｄ  Ｔａｄａｔｏｍｏ  Ｓｕｇａ，“Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  ｎａｎｏｗｈｉｓｋｅｒｓ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｌｉｑｕｉｄ−ｌｉｑｕｉｄ  ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ”，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ  −−  Ｖｏｌｕｍｅ  ５６４８  Ｓｍａｒｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＩＩＩ．ＳＰＩＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｓｍａｒｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｎａｎｏ−，ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏ−Ｓｍａｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，１２−１５  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００４，ＵＮＳＷ  （Ｔｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｎｅｗ  Ｓｏｕｔｈ  Ｗａｌｅｓ），Ｓｙｄｎｅｙ，Ａｕｓｔｒａｌｉａ．
【非特許文献２】Ｋｕｎ’ｉｃｈｉ  Ｍｉｙａｚａｗａ，Ｊｕｎ−ｉｃｈｉ  Ｍｉｎａｔｏ，Ｔｅｔｓｕｒｏ  Ｙｏｓｈｉｉ，Ｍａｓａｈｉｓａ  Ｆｕｊｉｎｏ  ａｎｄ  Ｔａｄａｔｏｍｏ  Ｓｕｇａ，”  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｌｉｑｕｉｄ−ｌｉｑｕｉｄ  ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ”，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．２０［３］（２００５）６８８−６９５．
【非特許文献３】Ｋ．Ｍｉｙａｚａｗａ  ａｎｄ  Ｔ．Ｓｕｇａ，”Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  ｎａｎｏｗｈｉｓｋｅｒｓ  ａｎｄ  ｎｅｅｄｌｅ−ｌｉｋｅ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ  ｆｏｒｍｅｄ  ｂｙ  ｕｓｉｎｇ  Ｃ６０  ａｎｄ  （η２−Ｃ６０）Ｐｔ（ＰＰｈ３）２”，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，１９［８］（２００４）２４１０−２４１４．
【非特許文献４】Ｋ．Ｍｉｙａｚａｗａ，Ｊ．Ｍｉｎａｔｏ，Ｔ．Ｍａｓｈｉｎｏ，Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｍ．Ｆｕｊｉｎｏ  ａｎｄ  Ｔ．Ｓｕｇａ，“Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ  ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  ｎａｎｏｗｈｉｓｋｅｒｓ”，ＮＵＫＬＥＯＮＩＫＡ，５１  Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  １（２００６）Ｓ４１−Ｓ４８．
【非特許文献５】Ｔａｋａｔｓｕｇｕ  Ｗａｋａｈａｒａ，  Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ  Ｎｅｍｏｔｏ，  Ｍｉｎｇｓｈｅｎｇ  Ｘｕ，  Ｋｕｎ−ｉｃｈｉ  Ｍｉｙａｚａｗａ  ａｎｄ  Ｄａｉｓｕｋｅ  Ｆｕｊｉｔａ，“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｅｎｄｏｈｅｄｒａｌ  ｍｅｔａｌｌｏｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  ｎａｎｏｗｈｉｓｋｅｒｓ  ａｎｄ  ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ”，Ｃａｒｂｏｎ，４８  （２０１０）３３５９-３３６３．
【非特許文献６】Ｔａｋａｔｓｕｇｕ  Ｗａｋａｈａｒａ，Ｔａｔｓｕｈｉｓａ  Ｋａｔｏ，Ｋｕｎ’ｉｃｈｉ  Ｍｉｙａｚａｗａ  ａｎｄ  Ｗｏｌｆｇａｎｇ  Ｈａｒｎｅｉｔ，“Ｎ＠Ｃ６０  ａｓ  ａ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｐｒｏｂｅ  ｆｏｒ  ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ”，Ｃａｒｂｏｎ，５０（２０１２）１７０９−１７１２
【非特許文献７】Ｋｕｎ’ｉｃｈｉ  Ｍｉｙａｚａｗａ，Ｔａｄａｈｉｋｏ  Ｍａｓｈｉｎｏ  ａｎｄ  Ｔａｄａｔｏｍｏ  Ｓｕｇａ，“Ｌｉｑｕｉｄ  ｐｈａｓｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｎａｎｏｗｈｉｓｋｅｒｓ  ｏｆ  ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ”，Ｔｒａｎｓ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，２９［２］（２００４）５３７−５４０．
【非特許文献８】Ｈ．Ｗ．Ｋｒｏｔｏ、Ｊ．Ｒ．Ｈｅａｔｈ、Ｓ．Ｏ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ、Ｒ．Ｆ．Ｃｕｒｌ  ａｎｄ  Ｒ．Ｅ．Ｓｍａｌｌｅｙ、Ｎａｔｕｒｅ、３１８（１９８５）１６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、Ｃ６０ナノウィスカー（Ｃ６０ＮＷ）に不純物となるＣ７０を添加して、液−液界面形成後に、手振りにより強制混合して均一に核生成させてから、２成分ナノウィスカーを合成することにより、Ｃ６０ＮＷの長さと直径を制御できることを見出し、２成分ＮＷの長さと直径がＣ６０とＣ７０の組成に依存して変化することの発見に基づいて、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
【００１３】
（１）Ｃ６０粉末とＣ７０粉末を所定の仕込み量で混合してから、有機溶媒に分散して、混合溶液を調製する工程と、前記混合溶液に、等体積量のフラーレンの貧溶媒を静かに注いで、液−液界面を形成してから、前記液−液界面の強制混合を行い、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成する工程と、前記結晶核を均一に分散させた溶液を、１５℃で２日、静置して、前記結晶核を結晶成長させて、目的とする長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造する工程と、を有することを特徴とする２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法。
【００１４】
（２）前記混合溶液を調製する工程で、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量ｘ（ｍａｓｓ％）と、得られた２成分フラーレンナノウィスカーの長さｙｌ（μｍ）及び直径ｙｒ（μｍ）との下記関係式（１）、（２）に基づき、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量（ｍａｓｓ％）を決定することを特徴とする（１）に記載の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法。
【００１５】
【数１】
2014088305.tif 000003
【００１６】
（３）前記有機溶媒がトルエンであり、前記フラーレンの貧溶媒がイソプロピルアルコールであること特徴とする（１）又は（２）に記載の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法。
（４）前記液−液界面の拡散混合が、手振りによる混合、超音波照射による混合、回転子による混合のいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、Ｃ６０粉末とＣ７０粉末を所定の仕込み量で混合してから、有機溶媒に分散して、混合溶液を調製する工程と、前記混合溶液に、等体積量のフラーレンの貧溶媒を静かに注いで、液−液界面を形成してから、前記液−液界面の強制混合を行い、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成する工程と、前記結晶核を均一に分散させた溶液を、１５℃で２日、静置して、前記結晶核を結晶成長させて、目的とする長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造する工程と、を有する構成なので、２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御ができ、所定の長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のフラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法を用いて製造した２成分フラーレンナノウィスカーの一例を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図２】本発明の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図３】Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化（１回目、測定本数１００本）を示すグラフである。
【図４】Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化（２回目、測定本数１００本）を示すグラフである。
【図５】Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化（３回目、測定本数１００本）を示すグラフである。
【図６】Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化（図３〜５の全データのまとめ。測定本数３００本）を示すグラフである。
【図７】（ａ）Ｃ６０−５ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー、（ｂ）Ｃ６０−１０ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー、（ｃ）Ｃ６０−１５ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカーの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【図８】（ａ）Ｃ７０粉末、（ｂ）Ｃ６０−５ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー粉末、（ｃ）Ｃ６０−１０ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー粉末、（ｄ）Ｃ６０−１５ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー粉末のラマンスペクトルである。
【図９】Ｃ６０−Ｃ７０２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（本発明の実施形態）
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態である２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法について説明する。
【００２０】
＜２成分フラーレンナノウィスカー＞
図１は、本発明の実施形態であるフラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法を用いて製造した２成分フラーレンナノウィスカーの一例を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。
図１に示すように、この２成分フラーレンナノウィスカーは、断面視六角形状の棒状体とされており、径ｄ０、長さｌとされている、Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分フラーレンナノウィスカー（以下、Ｃ６０−Ｃ７０ＮＷと略す。）である。
Ｃ６０とＣ７０はいずれも、炭素原子からなるかご状の分子である。Ｃ６０は略球状であり、径０．７１ｎｍとされており、Ｃ７０は断面視略楕円形状、すなわち、略ラグビーボール状であり、長径０．８５ｎｍ、短径０．７２ｎｍとされている（非特許文献８）。
【００２１】
この２成分フラーレンナノウィスカーは、Ｃ６０が７５ｍａｓｓ％（仕込み量）超とされており、主として、Ｃ６０からなる針状結晶である。
２５ｍａｓｓ％（仕込み量）以下のＣ７０は、Ｃ６０の間に固溶されて存在している。
【００２２】
＜２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法＞
図２は、本発明の実施形態である２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法の一例を示すフローチャート図である。
図２に示すように、本発明の実施形態である２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び径の制御方法は、混合溶液調製工程Ｓ１と、結晶核生成工程Ｓ２と、２成分フラーレンナノウィスカー製造工程Ｓ３と、を有する。
【００２３】
（混合溶液調製工程Ｓ１）
Ｃ６０粉末とＣ７０粉末を所定の仕込み量で混合してから、有機溶媒に分散して、混合溶液を調製する。
【００２４】
Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量（ｍａｓｓ％）と、得られた２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径との関係に基づき、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量（ｍａｓｓ％）を決定する。これにより、目的とする長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造することができる。
具体的には、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量ｘ（ｍａｓｓ％）と、得られた２成分フラーレンナノウィスカーの長さｙｌ（μｍ）及び直径ｙｒ（μｍ）との下記関係式（１）、（２）に基づき、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量（ｍａｓｓ％）を決定する。
【００２５】
【数２】
2014088305.tif 000004
【００２６】
Ｃ６０の結晶成長に対するＣ７０の働きは、径方向と長さ方向とで異なる。
径方向では、Ｃ７０が０以上２５ｍａｓｓ％以下の範囲では、Ｃ７０は、結晶成長促進因子としての働きが強く、Ｃ７０は結晶成長を促進する。
長さ方向では、Ｃ７０が０以上２５ｍａｓｓ％以下の範囲では、Ｃ７０は、Ｃ６０に対するＣ７０の相対濃度に応じて、結晶成長抑制因子及び結晶成長促進因子の働きをし、Ｃ６０に対するＣ７０の相対濃度が低い場合は、結晶成長抑制因子の働きが強く、Ｃ７０は結晶成長を抑制する。また、Ｃ７０の相対濃度が高い場合は、結晶成長促進因子の働きが強く、Ｃ７０は結晶成長を促進する。
働きを分けるＣ７０濃度は、１１ｍａｓｓ％（仕込み量）程度である。
前記有機溶媒として、トルエンを挙げることができる。この溶媒を用いることにより、Ｃ６０粉末、Ｃ７０粉末を高濃度で分散させることができる。
【００２７】
（結晶核生成工程Ｓ２）
前記混合溶液に、等体積量のフラーレンの貧溶媒を静かに注いで、液−液界面を形成してから、前記液−液界面の強制混合を行い、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成する。
【００２８】
前記フラーレンの貧溶媒として、イソプロピルアルコールを挙げることができる。この溶媒を用いることにより、短時間で、液−液界面を形成できる。
【００２９】
前記液−液界面の強制混合として、手振りによる混合、超音波照射による混合、回転子による混合のいずれか又はこれらの組み合わせを挙げることができる。手振りによる混合は、３０回以上、手振り混合を行う処理である。これにより、短時間で、前記液−液界面の強制混合を行うことができ、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成することができる。
【００３０】
（２成分フラーレンナノウィスカー製造工程Ｓ３）
前記結晶核を均一に分散させた溶液を、１５℃で２日、静置して、前記結晶核をゆっくりと結晶成長させる。これにより、目的とする長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造できる。
【００３１】
本発明の実施形態であるフラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、Ｃ６０−Ｃ７０ＮＷだけでなく、Ｃ６０−Ｃ７０ナノチューブにも適用可能であると考えられる。
Ｃ６０−Ｃ７０ナノチューブの製造方法は、Ｃ６０−Ｃ７０ＮＷ合成の際に、液−液界面析出法を用い、液−液界面形成後、静置する（非特許文献２）。この方法で、液−液界面形成後に、手振りにより強制混合して均一に核生成させる強制混合工程を導入することによって、本発明と同様に、Ｃ６０−Ｃ７０ナノチューブの長さ及び直径を制御できると考えられる。
【００３２】
また、本発明の実施形態であるフラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、Ｃ７０以外のフラーレン誘導体や内包フラーレンも適用できると考えられる。
例えば、Ｃ６０との２成分ナノウィスカーが合成されていることから、Ｃ７０以外のフラーレン誘導体や内包フラーレンとしては、（η２−Ｃ６０）Ｐｔ（ＰＰｈ３）２（非特許文献３）、Ｃ６０（２−ｍｅｔｈｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ−Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ）２（非特許文献４）、Ｃ６０Ｃ３Ｈ７Ｎ（非特許文献４）、Ｃ６０［Ｃ（ＣＯＯＣ２Ｈ５）２］（非特許文献４）、Ｓｃ３Ｎ＠Ｃ８０（非特許文献５）、Ｎ＠Ｃ６０（非特許文献６）を挙げることができる。
【００３３】
本発明の実施形態である２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、Ｃ６０粉末とＣ７０粉末を所定の仕込み量で混合してから、有機溶媒に分散して、混合溶液を調製する工程Ｓ１と、前記混合溶液に、等体積量のフラーレンの貧溶媒を静かに注いで、液−液界面を形成してから、前記液−液界面の強制混合を行い、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成する工程Ｓ２と、前記結晶核を均一に分散させた溶液を、１５℃で２日、静置して、前記結晶核を結晶成長させて、目的とする長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造する工程Ｓ３と、を有する構成なので、２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御ができ、所定の長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造することができる。
【００３４】
本発明の実施形態である２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、前記混合溶液を調製する工程Ｓ１で、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量ｘ（ｍａｓｓ％）と、得られた２成分フラーレンナノウィスカーの長さｙｌ（μｍ）及び直径ｙｒ（μｍ）との先に記載の関係式（１）、（２）に基づき、Ｃ６０粉末に対するＣ７０粉末の仕込み量（ｍａｓｓ％）を決定する構成なので、所定の長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを再現性高く製造することができる。
【００３５】
本発明の実施形態である２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、前記有機溶媒がトルエンであり、前記フラーレンの貧溶媒がイソプロピルアルコールである構成なので、所望の液−液界面を速やかに形成でき、これを強制混合することにより、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成でき、これから、所定の長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造することができる。
【００３６】
本発明の実施形態である２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、前記液−液界面の拡散混合が、手振りによる混合、超音波照射による混合、回転子による混合のいずれか又はこれらの組み合わせである構成なので、溶液中に均一にＣ６０の結晶核を生成することができ、これから、所定の長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを製造することができる。
【００３７】
本発明の実施形態である２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
まず、フラーレン粉末として、Ｃ６０（純度９９．５％、ＭＴＲ  Ｌｔｄ．）とＣ７０（純度９８＋％、ＭＴＲ，Ｌｔｄ．）を用意した。
次に、めのう乳鉢にてＣ６０−Ｃ７０混合粉末（Ｃ６０−５ｍａｓｓ％Ｃ７０）を調製した。
次に、この混合粉末を２．８ｍｇ／ｍＬの濃度となるようにして、３０分から１時間、超音波照射を施してトルエン（特級、９９．５％、和光純株式会社）溶液を調製した。
さらに、溶け残りを濾過して、Ｃ６０−Ｃ７０２成分トルエン飽和溶液を調製した。
【００３９】
２成分ＮＷの合成は、強制混合液−液界面析出法（強制混合ＬＬＩＰ法）を用いた。
合成温度は１５℃とした。フラーレンの貧溶媒としてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）（特級、９９．５％、和光純薬株式会社）を用いた。
まず、上記Ｃ６０−Ｃ７０混合粉末のトルエン飽和溶液をガラスビン（内径１８ｍｍ、首下４０ｍｍ）に入れた。
次に、トルエン溶液と等量のＩＰＡを静かに注いで液−液界面を形成した。
次に、３０回、手振り混合を行い、結晶核の均一な生成を施した。
次に、このガラスビンを、１５℃に保った恒温槽中に２日間保管した。
以上のようにして、２成分ＮＷ（実施例１試料）を合成した。この２成分ＮＷを、ピペットを用いてＩＰＡ中に入れて成長を停止させた。
【００４０】
（実施例２）
Ｃ６０−Ｃ７０混合粉末（Ｃ６０−１０ｍａｓｓ％Ｃ７０）を調製した他は実施例１と同様にして、２成分ＮＷ（実施例２試料）を合成した。
【００４１】
（実施例３）
Ｃ６０−Ｃ７０混合粉末（Ｃ６０−１５ｍａｓｓ％Ｃ７０）を調製した他は実施例１と同様にして、２成分ＮＷ（実施例３試料）を合成した。
【００４２】
次に、各試料を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＮＢ５０００）で観察し、サイズを調べた。
図３〜５は、２成分ＮＷの長さ（ａ）と直径（ｂ）のＣ７０含有量（質量％）依存性を示すグラフであって、測定１回目〜３回目である。
Ｃ７０含有量は、最初に秤量したＣ６０−Ｃ７０混合粉末の仕込み組成である。
図の各点は１００本の測定値の平均値である。
【００４３】
つまり、図３は、Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化（１回目、測定本数１００本）を示すグラフである。
図４は、Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化（２回目、測定本数１００本）を示すグラフである。
図５は、Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化（３回目、測定本数１００本）を示すグラフである。
【００４４】
図３〜５の何れにおいても、「２成分ＮＷの長さはＣ７０添加量の単調増加関数ではなく、ほぼ仕込み組成１０％のところに極小値を示し（ａ）」、「２成分ＮＷの直径はＣ７０添加量が増加するにつれて増加した（ｂ）」。この傾向は、３回の実験において再現性があった。
【００４５】
図６は、図３〜５のデータを全て使った場合のプロットであり、合計３００本の２成分ＮＷの測定値を示している。
つまり、図６は、Ｃ６０とＣ７０とからなる２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％）に対する変化（図３〜５の全データのまとめ。測定本数３００本）を示すグラフである。
【００４６】
図６においては、「長さが１０％のＣ７０添加量のところで極小になる（ａ）」傾向を示した。この傾向から、この２成分系では、Ｃ６０ＮＷの長さを短くしたいときは、Ｃ７０を約１０％とすればよく、逆に、Ｃ６０ＮＷの長さを長くしたいときは、Ｃ７０を約５％又は約１５％とすればよい。この傾向を用いて、Ｃ６０に対するＣ７０の添加量を制御することによってフラーレンナノウィスカーの長さを制御できる。
なお、長さについては、Ｃ７０の濃度が小さいときは、Ｃ７０は主としてＣ６０ＮＷの成長を阻害する不純物として働くが、Ｃ７０の濃度が高くなると、Ｃ７０は、Ｃ６０ＮＷの成長促進因子として働くと考察した。
【００４７】
また、図６においては、「直径はＣ７０添加量の増加とともに増加する（ｂ）」傾向を示した。直径については、Ｃ７０の添加量とともに増加しており、Ｃ７０添加量が５〜１５質量％までの範囲においては、Ｃ７０添加量の増加とともに直径が単調に増加することを示した。２成分ＮＷの直径をＣ７０添加によって制御できた。
【００４８】
図７に、（ａ）Ｃ６０−５ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー、（ｂ）Ｃ６０−１０ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー、（ｃ）Ｃ６０−１５ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカーの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察例を示す。
いずれのＳＥＭ像においても、直線性に優れた２成分ＮＷが合成できていた。
【００４９】
図８に、（ａ）Ｃ７０粉末、（ｂ）Ｃ６０−５ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー粉末、（ｃ）Ｃ６０−１０ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー粉末、（ｄ）Ｃ６０−１５ｍａｓｓ％Ｃ７０ナノウィスカー粉末のラマンスペクトルを示す。
ここで粉末とは２成分ＮＷ複数本を含む領域を指し、図８のデータはそれらの領域からのラマンスペクトルである。（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の何れの図においても、Ｃ７０に特徴的な１１７６ｃｍ−１と１２２３ｃｍ−１のピークが観察された。これらのピークはＣ７０の含有量の増加につれて増大していた。以上により、Ｃ６０母相にＣ７０が固溶したフラーレンナノウィスカーが生じていることを確認できた。
【００５０】
（実施例４）
Ｃ６０粉末、すなわち、Ｃ６０−Ｃ７０混合粉末（Ｃ６０−０ｍａｓｓ％Ｃ７０）を調製した他は実施例１と同様にして、２成分ＮＷ（実施例４試料）を合成した。
【００５１】
（実施例５）
Ｃ６０−Ｃ７０混合粉末（Ｃ６０−２０ｍａｓｓ％Ｃ７０）を調製した他は実施例１と同様にして、２成分ＮＷ（実施例５試料）を合成した。
【００５２】
（実施例６）
Ｃ６０−Ｃ７０混合粉末（Ｃ６０−２５ｍａｓｓ％Ｃ７０）を調製した他は実施例１と同様にして、２成分ＮＷ（実施例６試料）を合成した。
【００５３】
次に、各試料を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＮＢ５０００）で観察し、サイズを調べた。
【００５４】
図９は、Ｃ６０−Ｃ７０２成分ナノウィスカーの長さと直径のＣ７０含有量（質量％：ｍａｓｓ％）に対する変化を示すグラフであり、Ｃ７０の添加量が０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％の場合の長さと直径のプロットを示す。なお、Ｃ７０含有量は仕込み量としている。
長さと直径のいずれも、添加量の二次曲線でフィットすることができた。
図９（ａ）でＣ７０の含有量をｘ（ｍａｓｓ％）、長さをｙｌ（μｍ）とすると、ｙｌ＝１０．７−１．２５ｘ＋０．０５４９ｘ２となり、ｘ＝１１．４、すなわち、Ｃ６０−１１．４ｍａｓｓ％Ｃ７０の組成で、２成分ＮＷの長さが極小になっていることがわかった。
図９（ｂ）で、直径ｙｒ（μｍ）とＣ７０の含有量ｘ（ｍａｓｓ％）との関係は、ｙｒ＝０．５３５＋４．８８×１０−３ｘ＋２．５１×１０−４ｘ２であり、２成分ＮＷの直径は、組成の増加とともに単調に増加していた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の２成分フラーレンナノウィスカーの長さ及び直径の制御方法は、所望の長さ及び直径の２成分フラーレンナノウィスカーを再現性高く、工業的に量産可能な方法であり、２成分フラーレンナノウィスカーの特性のバラツキを少なくでき、太陽電池産業、半導体装置産業等において利用可能性がある。
【符号の説明】
【００５６】
Ｓ１…混合溶液調製工程、Ｓ２…結晶核生成工程、Ｓ３…２成分フラーレンナノウィスカー製造工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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