(57)【要約】  本発明のナノカーボン分離装置（１０）は、ナノカーボンを含む分散液を収容する分離槽（２０）と、分離槽（２０）内の上部に設けられた第１の電極（３０）と、分離槽（２０）内の下部に設けられた第２の電極（４０）と、分離槽（２０）内にて、分離槽（２０）の高さ方向に沿って延在し、第２の電極（４０）が内在する筒状部材（４１）を有する複数の電極管（５０）と、を備え、第２の電極（４０）は、筒状部材（４１）の下端部に配置される。
2019073532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノカーボンを含む分散液を収容する分離槽と、
前記分離槽内の上部に設けられた第１の電極と、
前記分離槽内の下部に設けられた第２の電極と、
前記分離槽内にて、前記分離槽の高さ方向に沿って延在する複数の電極管と、を備え、
前記第２の電極は、前記電極管の下端部に配置されたことを特徴とするナノカーボン分離装置。
【請求項２】
前記電極管は、前記分離槽を平面視した場合に等間隔に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン分離装置。
【請求項３】
前記第１の電極は、前記電極管を連結する導線からなることを特徴とする請求項１または２に記載のナノカーボン分離装置。
【請求項４】
前記第１の電極は、前記電極管を連結する金属板からなり、該金属板の下部には絶縁板が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のナノカーボン分離装置。
【請求項５】
前記第１の電極は、前記電極管を保持する網目状の金属部材からなることを特徴とする請求項１または２に記載のナノカーボン分離装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノカーボン分離装置を用いたナノカーボンの分離方法であって、
前記分離槽にナノカーボンを含む分散液を注入する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極に直流電圧を印加し、前記分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程と、を有することを特徴とするナノカーボンの分離方法。
【請求項７】
絶縁性の筒状部材と、該筒状部材内に挿入される絶縁性の柱状部材と、該柱状部材に外接する電極と、を備え、
前記筒状部材の一端部が、先端に向かって次第に径が拡がるテーパ形状をなし、
前記柱状部材における前記筒状部材の一端部側に配置される端部が、前記筒状部材の一端部に嵌合可能であり、
前記柱状部材における前記端部の近傍に、前記電極が配置され、
前記柱状部材は、前記筒状部材内に挿入された状態で、前記筒状部材の長さ方向に沿って移動可能であることを特徴とする電極管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノカーボン分離装置、ナノカーボンの分離方法、電極管に関する。
【背景技術】
【０００２】
単層カーボンナノチューブは、高い電子移動度を持ち、その機械的特性、電気的特性、化学的特性等から様々な分野への適用が期待されている。単層カーボンナノチューブは、半導体性と金属性の異なる性質を持つ材料が２：１の割合で含まれる混合物として合成されるため、工業的に応用するためには、性質毎に高純度かつ速やかに分離を行う必要がある。【０００３】
単層カーボンナノチューブの混合物を分離する方法としては、例えば、異なる複数の電荷を持つナノカーボンミセル群に分散した、ナノカーボン材料の分散溶液と、ナノカーボン材料と異なる比重を持つ保持溶液とを、電気泳動槽内に所定の方向に積層して導入配置する工程と、積層して導入配置した分散溶液と保持溶液に、直列方向に直流電圧を印加することにより、該ナノカーボンミセル群を２以上のナノカーボンミセル群に分離する工程と、を含むナノカーボン材料分離方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、単層カーボンナノチューブを非イオン性界面活性剤溶液中へ分散した単層カーボンナノチューブ含有ミセル分散溶液に対して縦型に設置された分離槽内で直流電圧を印加し、各ミセルが全体として正電荷を有する金属性単層カーボンナノチューブの濃縮されている単層カーボンナノチューブ含有ミセル分散液層と、各ミセルが全体としては極めて弱い電荷しか有しない半導体性単層カーボンナノチューブ含有ミセル分散液の層との、少なくとも２層に分離する工程を有する単層カーボンナノチューブ分離方法であって、直流電圧が、分離槽の上部に設置された陰極と、下部設置された陽極とにより印加され、電界の向きが重力方向と平行で上方に向いている単層カーボンナノチューブ分離方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５４１２８３号公報
【特許文献２】特許第５７１７２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および２に記載の分離方法では、直流電圧を印加すると、溶媒である水の電気分解が起こるため、陽極から酸素、陰極から水素が発生する。特許文献１および２に記載の分離方法では、下側の電極で発生した気体が気泡となって分離槽の上部に移動し、分離効率を著しく妨げるという課題があった。【０００６】
本発明は、ナノカーボンの混合物の分離において、分離効率を著しく妨げる、電極で発生する気泡を除去するナノカーボン分離装置、ナノカーボンの分離方法、電極管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のナノカーボン分離装置は、ナノカーボンを含む分散液を収容する分離槽と、前記分離槽内の上部に設けられた第１の電極と、前記分離槽内の下部に設けられた第２の電極と、前記分離槽内にて、前記分離槽の高さ方向に沿って延在する複数の電極管と、を備え、前記第２の電極は、前記電極管の下端部に配置される。【０００８】
本発明のナノカーボンの分離方法は、本発明のナノカーボン分離装置を用いたナノカーボンの分離方法であって、前記分離槽にナノカーボンを含む分散液を注入する工程と、前記第１の電極と前記第２の電極に直流電圧を印加し、前記分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程と、を有する。【０００９】
本発明の電極管は、絶縁性の筒状部材と、該筒状部材内に挿入される絶縁性の柱状部材と、該柱状部材に外接する電極と、を備え、前記筒状部材の一端部が、先端に向かって次第に径が拡がるテーパ形状をなし、前記柱状部材における前記筒状部材の一端部側に配置される端部の側面が、前記筒状部材の一端部の内側面と相似な形状をなしており、前記柱状部材における前記端部の近傍に、前記電極が配置され、前記柱状部材は、前記筒状部材内に挿入された状態で、前記筒状部材の長さ方向に沿って移動可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ナノカーボンの混合物の分離において、分離効率を著しく妨げる、電極で発生する気泡を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
【図２Ａ】第１の実施形態のナノカーボン分離装置における電極管を示す斜視図である。
【図２Ｂ】第１の実施形態のナノカーボン分離装置における電極管を示す断面図である。
【図３】本発明のナノカーボンの分離方法を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
【図５】第３の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
【図６】第４の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
【図７】第５の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
【図８】第６の実施形態のナノカーボン分離装置を示す平面図である。
【図９】第７の実施形態のナノカーボン分離装置を示す平面図である。
【図１０】第８の実施形態のナノカーボン分離装置を示す平面図である。
【図１１】第９の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
【図１２Ａ】第９の実施形態のナノカーボン分離装置における電極管を示す斜視図である。
【図１２Ｂ】第９の実施形態のナノカーボン分離装置における電極管を示す断面図である。
【図１３Ａ】第１０の実施形態の電極管を示す斜視図である。
【図１３Ｂ】第１０の実施形態の電極管を示す断面図である。
【図１４】第１１の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のナノカーボン分離装置、ナノカーボンの分離方法、電極管の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１３】
［第１の実施形態］
（ナノカーボン分離装置、電極管）
図１は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。図２Ａは、本実施形態のナノカーボン分離装置を構成する電極管を示す斜視図である。図２Ｂは、本実施形態のナノカーボン分離装置を構成する電極管を示す断面図である。
本実施形態のナノカーボン分離装置１０は、分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極３０と、分離槽２０内の下部に設けられた第２の電極４０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
本実施形態のナノカーボン分離装置１０では、第２の電極４０が、電極管５０の下端部に配置される。なお、電極管５０の下端部とは、電極管５０における分離槽２０の内底面２０ａ側に配置される端部である。
【００１４】
第１の電極３０は、分離槽２０内にて、その高さ方向の上方（分離槽２０内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽２０の内底面２０ａとは反対側の領域）に配置されている。
第２の電極４０は、分離槽２０内にて、その高さ方向の下方（分離槽２０内にて、その高さの半分より下の領域、分離槽２０の内底面２０ａ側の領域）に配置されている。
本実施形態のナノカーボン分離装置１０において、例えば、第１の電極３０が陰極、第２の電極４０が陽極である。この場合、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加すると、電界の向きが分離槽２０の下方から上方へ向かう。
【００１５】
分離槽２０は、高さ方向の上方から見た場合（以下、この方向から見た場合を「平面視」とする。）に長方形状をなしている。分離槽２０は、ナノカーボンを含む分散液（以下、「ナノカーボンの分散液」という。）８０を収容可能な空間を有する。分離槽２０は、分離対象であるナノカーボンの分散液８０を収容し、無担体電気泳動法により、ナノカーボンの混合物の分離を行うためのものである。分離槽２０は、ナノカーボンの分散液８０を収容できるものであれば、その形状や大きさは特に限定されない。
【００１６】
分離槽２０の材質は、ナノカーボンの分散液８０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。分離槽２０の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。
【００１７】
第１の電極３０および第２の電極４０としては、無担体電気泳動法に用いることができ、ナノカーボンの分散液８０に対して安定なものであれば特に限定されない。第１の電極３０および第２の電極４０としては、例えば、白金電極等が挙げられる。
【００１８】
第１の電極３０は、複数の電極管５０の間に配置されている。本実施形態のナノカーボン分離装置１０では、第１の電極３０の構造は、分離槽２０内の上部において、それぞれの電極管５０の近傍に設けられていれば特に限定されない。第１の電極３０の構造は、複数の電極管５０の上部に配置され、かつ分離槽２０内において、複数の電極管５０の外側の領域に配置されるものであれば特に限定されない。第１の電極３０および第２の電極４０の構造としては、例えば、分離槽２０の平面視において、円環状、円板状、棒状等が挙げられる。また、第１の電極３０および第２の電極４０の構造としては、多数の微細孔が均質に設けられた多孔板状が挙げられる。
【００１９】
電極管５０は、分離槽２０の平面視において等間隔に配置される。
電極管５０は、絶縁性の筒状部材４１と、筒状部材４１内に挿入される絶縁性の柱状部材４２と、を備える。第２の電極４０は、筒状部材４１内で柱状部材４２に外接している。
【００２０】
図２Ａにおいて、柱状部材４２は、筒状部材４１内に延在する軸部材４３と、軸部材４３の一端部、すなわち、軸部材４３における分離槽２０の内底面２０ａ側の端部に一体化して形成された先端部材４４とを有する。言い換えれば、先端部材４４は、軸部材４３の先端に突設されている。
【００２１】
また、柱状部材４２は、筒状部材４１内に挿入された状態で、筒状部材４１の長さ方向に沿って移動可能である。
従って、柱状部材４２を、筒状部材４１の上部側（分離槽２０の上部側）に引き上げる（移動させる）ことにより、筒状部材４１の下端部４１Ａに、柱状部材４２の先端部材４４が内接し、嵌合することができる。一方、柱状部材４２を筒状部材４１の下部側（分離槽２０の下部側）に押し下げる（移動させる）ことにより、図２Ｂにおいて、二点鎖線で示すように、筒状部材４１の下端部４１Ａと柱状部材４２の先端部材４４の間に隙間４７を設けることができる。
【００２２】
先端部材４４の側面４４ａには、少なくとも柱状部材４２側の領域に、シリコンゴム等の弾性体からなるＯリング４５を設けることが好ましい。これにより、柱状部材４２を、筒状部材４１の上部側に引き上げた場合に、筒状部材４１の下端部４１Ａの内側面４１ａに対する、先端部材４４の側面４４ａの密着度を向上することができる。
【００２３】
第２の電極４０は、柱状部材４２における先端部材４４の近傍に配置されている。詳細には、第２の電極４０は、軸部材４３における先端部材４４の近傍に巻き付けられた白金等の金属線からなる。すなわち、金属線の一端部が先端部材４４の近傍にて第２の電極４０を形成している。また、金属線における第２の電極４０以外の部分が軸部材４３に外接して配置され、筒状部材４１外へ導出されている。
【００２４】
筒状部材４１および柱状部材４２の材質は、ナノカーボンの分散液８０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。筒状部材４１および柱状部材４２の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。
【００２５】
本実施形態のナノカーボン分離装置１０では、図１に示すように、複数の電極管５０が、例えば、保持部材７０によって保持されていることが好ましい。ここでは、保持部材７０は、例えば、平面視において長方形の板状をなしている。これにより、分離槽２０内に、第２の電極４０を有する電極管５０が安定に配置される。また、保持部材７０には、複数の貫通穴（図示略）が、保持部材７０の平面視において等間隔に形成されている。保持部材７０の貫通穴に電極管５０を挿通することにより、複数の電極管５０は、保持部材７０の平面視において等間隔に配置される。
【００２６】
なお、保持部材７０の構造は、分離槽２０内において、複数の電極管５０を保持することができれば特に限定されない。保持部材７０の構造は、複数の電極管５０の上部に配置され、かつ分離槽２０内において、複数の電極管５０の外側の領域に配置されるものであれば特に限定されない。
保持部材７０の材質は、ナノカーボンの分散液８０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。保持部材７０の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。
【００２７】
本実施形態のナノカーボン分離装置１０は、分離槽２０内にナノカーボンの分散液８０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。注入口は、分離槽２０にて、その高さ方向の上方（分離槽２０にて、その高さの半分より上の領域、分離槽２０の内底面２０ａとは反対側の領域）に設けられていてもよい。分離槽２０の上端を開口部２０ｂとした場合、その開口部２０ｂが、分離槽２０内にナノカーボンの分散液８０を注入する注入口であってもよい。
【００２８】
本実施形態のナノカーボン分離装置１０は、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。回収口は、第２の電極４０の近傍に設けられていてもよい。すなわち、回収口は、分離槽２０にて、その高さ方向の下方（分離槽２０にて、その高さの半分より下の領域、分離槽２０の内底面２０ａ側の領域）に設けられていてもよい。
【００２９】
また、後述するナノカーボン分離装置１０を用いた、ナノカーボンの分離方法において、分離槽２０内に温度勾配が生じると、分離槽２０内にてナノカーボンの分散液８０の対流現象が生じることがある。その結果、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができなくなる。そこで、ナノカーボン分離装置１０は、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。温度調節手段としては、特に限定されず、容器内に収容された液体の温度を一定に保つことができるものであれば、例えば、水冷ジャケットの装着等、いかなる手段でも用いることができる。
【００３０】
本実施形態のナノカーボン分離装置１０では、第１の電極３０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置１０はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置１０にあっては、第１の電極３０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【００３１】
本実施形態のナノカーボン分離装置１０によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液８０の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にあるナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【００３２】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置１０によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０で水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液８０に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【００３３】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置１０によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極３０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極３０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【００３４】
（ナノカーボンの分離方法）
図１、図２Ａ、図２Ｂおよび図３を用いて、ナノカーボン分離装置１０を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置１０の作用を説明する。
図３は、本実施形態のナノカーボンの分離方法を示すフローチャートである。
【００３５】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入する工程（以下、「注入工程」という。）と、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程（以下、「分離工程」という。）と、を有する。
【００３６】
本実施形態のナノカーボンの分離方法では、分離槽２０内に、第１の電極３０と第２の電極４０が内在する電極管５０を設置する際に、筒状部材４１の下端部４１Ａに、柱状部材４２の先端部材４４を嵌合させる。この状態で、筒状部材４１内に電極液を注入する。電極液は、例えば、ナノカーボンの分散液８０に含まれる、界面活性剤と分散媒からなる溶液である。電極液を注入する量は、分離槽２０内に電極管５０を設置した場合に、筒状部材４１内の電極液の液面が、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０の液面と同じ高さかそれ以上となる量とする。これにより、後述する分離工程において、筒状部材４１の下端部４１Ａと柱状部材４２の先端部材４４の間に隙間４７を設けても、筒状部材４１内にナノカーボンの分散液８０が浸入することを防止できる。
【００３７】
本実施形態のナノカーボンの分離方法において、ナノカーボンとは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノツイス卜、グラフェン、フラーレン等の主に炭素から構成される炭素材料を意味する。本実施形態のナノカーボンの分離方法では、ナノカーボンとして単層カーボンナノチューブが分散した分散液から、半導体型単層カーボンナノチューブと、金属型単層カーボンナノチューブと、を分離する場合について詳述する。
【００３８】
単層カーボンナノチューブは、チューブの直径、巻き方によって金属型と半導体型という２つの異なる性質に分かれることが知られている。従来の製造方法を用いて単層カーボンナノチューブを合成すると、金属的な性質を有する金属型単層カーボンナノチューブと半導体的な性質を有する半導体型単層カーボンナノチューブが統計的に１：２の割合で含まれる単層カーボンナノチューブの混合物が得られる。
【００３９】
単層カーボンナノチューブの混合物は、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブとを含むものであれば特に制限されない。また、本実施形態における単層カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ単体であってもよいし、一部の炭素が任意の官能基で置換された単層カーボンナノチューブや、任意の官能基で修飾された単層カーボンナノチューブであってもよい。
【００４０】
まず、単層カーボンナノチューブの混合物が、界面活性剤とともに分散媒に分散した単層カーボンナノチューブ分散液を調製する。
【００４１】
分散媒としては、単層カーボンナノチューブの混合物を分散させることができるものであれば特に限定されない。分散媒としては、例えば、水、重水、有機溶媒、イオン液体等が挙げられる。これらの分散媒の中でも、単層カーボンナノチューブが変質しないことから、水または重水が好適に用いられる。
【００４２】
界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤等が用いられる。単層カーボンナノチューブにナトリウムイオン等のイオン性の不純物が混入することを防ぐためには、非イオン性界面活性剤を用いることが好ましい。
【００４３】
非イオン性界面活性剤としては、イオン化しない親水性部位とアルキル鎖等の疎水性部位とを有する非イオン性界面活性剤が用いられる。このような非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系に代表されるポリエチレングリコール構造を有する非イオン性界面活性剤が挙げられる。
このような非イオン性界面活性剤としては、下記式（１）で表わされるポリオキシエチレンアルキルエーテルが好適に用いられる。
ＣｎＨ２ｎ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｍＯＨ  （１）
（但し、ｎ＝１２〜１８、ｍ＝２０〜１００である。）
【００４４】
上記式（１）で表わされるポリオキシエチレンアルキルエーテルとしては、例えば、ポリオキシエチレン（２３）ラウリルエーテル（商品名：Ｂｒｉｊ Ｌ２３、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（２０）セチルエーテル（商品名：Ｂｒｉｊ Ｃ２０、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（２０）ステアリルエーテル（商品名：Ｂｒｉｊ Ｓ２０、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（２０）オレイルエーテル（商品名：Ｂｒｉｊ Ｏ２０、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（１００）ステアリルエーテル（商品名：Ｂｒｉｊ Ｓ１００、シグマアルドリッチ社製）等が挙げられる。
【００４５】
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアラート（分子式：Ｃ６４Ｈ１２６Ｏ２６、商品名：Ｔｗｅｅｎ ６０、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレンソルビタントリオレアート（分子式：Ｃ２４Ｈ４４Ｏ６、商品名：Ｔｗｅｅｎ ８５、シグマアルドリッチ社製）、オクチルフェノールエトキシレート（分子式：Ｃ１４Ｈ２２Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｎ、ｎ＝１〜１０、商品名：Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（４０）イソオクチルフェニルエーテル（分子式：Ｃ８Ｈ１７Ｃ６Ｈ４０（ＣＨ２ＣＨ２０）４０Ｈ、商品名：Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−４０５、シグマアルドリッチ社製）、ポロキサマー（分子式：Ｃ５Ｈ１０Ｏ２、商品名：Ｐｌｕｒｏｎｉｃ、シグマアルドリッチ社製）、ポリビニルピロリドン（分子式：（Ｃ６Ｈ９ＮＯ）ｎ、ｎ＝５〜１００、シグマアルドリッチ社製）等を用いることもできる。
【００４６】
単層カーボンナノチューブ分散液における非イオン性界面活性剤の含有量は、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以上２ｗｔ％以下であることがより好ましい。
非イオン性界面活性剤の含有量が０．１ｗｔ％以上であれば、無担体電気泳動法によって、分離槽２０内にて、単層カーボンナノチューブ分散液のｐＨ勾配を形成することができる。一方、非イオン性界面活性剤の含有量が５ｗｔ％以下であれば、単層カーボンナノチューブ分散液の粘度が高くなり過ぎることがなく、無担体電気泳動法によって容易に、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。
【００４７】
単層カーボンナノチューブ分散液における単層カーボンナノチューブの含有量は、１μｇ／ｍＬ以上１００μｇ／ｍＬ以下であることが好ましく、５μｇ／ｍＬ以上４０μｇ／ｍＬ以下であることがより好ましい。
単層カーボンナノチューブの含有量が上記の範囲であれば、無担体電気泳動法によって容易に、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。
【００４８】
単層カーボンナノチューブ分散液を調製する方法としては、特に限定されず、公知の方法が用いられる。例えば、単層カーボンナノチューブの混合物と界面活性剤を含む分散媒の混合液を超音波処理して、分散媒に、単層カーボンナノチューブの混合物を分散させる方法が挙げられる。この超音波処理により、凝集していた金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブが充分に分離し、単層カーボンナノチューブ分散液は、分散媒に金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブが均一に分散したものとなる。したがって、後述する無担体電気泳動法により、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離し易くなる。なお、超音波処理により分散しなかった金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブは、超遠心分離により分離、除去することが好ましい。
【００４９】
次いで、注入工程にて、上述のように調製した単層カーボンナノチューブ分散液を、分離槽２０に注入する（ＳＴ１）。
また、分離槽２０に単層カーボンナノチューブ分散液を注入することにより、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極３０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極３０と第２の電極４０を浸漬した。
【００５０】
次いで、分離工程にて、無担体電気泳動法により、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する（ＳＴ２）。
【００５１】
分離工程にて、柱状部材４２を筒状部材４１の下部側に移動することにより、筒状部材４１の下端部４１Ａと柱状部材４２の先端部材４４の間に隙間４７を設ける。この状態で、無担体電気泳動法により、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する。なお、筒状部材４１の下端部４１Ａと柱状部材４２の先端部材４４の間に隙間４７を設けるように先端部材４４を筒状部材４１の下方に配置したとしても、第２の電極４０が筒状部材４１内にあるように、第２の電極４０を設けることが好ましい。
【００５２】
第１の電極３０と第２の電極４０に、所定時間（例えば、１時間〜２４時間）、直流電圧を印加することにより、分離槽２０内にて、電界を形成する。具体的には、電界の向きが分離槽２０の下方から上方へ向かうように電界を形成する。この電界と、単層カーボンナノチューブの電荷とにより生じる電気泳動力により、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる単層カーボンナノチューブの混合物が、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブとに分離される。
【００５３】
非イオン性界面活性剤を含む単層カーボンナノチューブ分散液中では、金属型単層カーボンナノチューブが正電荷を有し、半導体型単層カーボンナノチューブが極めて弱い負電荷を有する。
【００５４】
したがって、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加すると、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる単層カーボンナノチューブの混合物のうち、金属型単層カーボンナノチューブが第１の電極３０（陰極）側に移動し、半導体型単層カーボンナノチューブが第２の電極４０（陽極）側に移動する。その結果として、単層カーボンナノチューブ分散液は、相対的に金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多い分散液相（以下、「分散液相Ａ」という。）と、相対的に半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多い分散液相（以下、「分散液相Ｂ」という。）と、分散液相Ａと分散液相Ｂの間に形成され、相対的に金属型単層カーボンナノチューブおよび半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が少ない分散液相（以下、「分散液相Ｃ」という。）との３相に相分離する。
【００５５】
本実施形態では、第１の電極３０側に分散液相Ａが形成され、第２の電極４０側に分散液相Ｂが形成される。
【００５６】
第１の電極３０と第２の電極４０に印加する直流電圧は、特に限定されず、第１の電極３０と第２の電極４０との間の距離や単層カーボンナノチューブ分散液における単層カーボンナノチューブの混合物の含有量等に応じて適宜調整される。
【００５７】
単層カーボンナノチューブ分散液の分散媒として、水または重水を用いた場合、第１の電極３０と第２の電極４０に印加する直流電圧を、０Ｖより大きく、１０００Ｖ以下の間の任意の値とする。
【００５８】
例えば、第１の電極３０と第２の電極４０の距離（電極間距離）が３０ｃｍである場合、第１の電極３０と第２の電極４０に印加する直流電圧は、１５Ｖ以上４５０Ｖ以下であることが好ましく、３０Ｖ以上３００Ｖ以下であることがより好ましい。
第１の電極３０と第２の電極４０に印加する直流電圧が１５Ｖ以上であれば、分離槽２０内にて、単層カーボンナノチューブ分散液のｐＨ勾配を形成して、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。一方、第１の電極３０と第２の電極４０に印加する直流電圧が４５０Ｖ以下であれば、水または重水の電気分解による影響を抑えられる。
【００５９】
また、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加したとき、第１の電極３０と第２の電極４０の間の電界は、０．５Ｖ／ｃｍ以上１５Ｖ／ｃｍ以下であることが好ましく、１Ｖ／ｃｍ以上１０Ｖ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
第１の電極３０と第２の電極４０の間の電界が０．５Ｖ／ｃｍ以上であれば、分離槽２０内にて、単層カーボンナノチューブ分散液のｐＨ勾配を形成して、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。一方、第１の電極３０と第２の電極４０の間の電界が１５Ｖ／ｃｍ以下であれば、水または重水の電気分解による影響を抑えられる。
【００６０】
また、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加すると、水または重水が電気分解して、第１の電極３０では水素または重水素が発生し、第２の電極４０では酸素が発生する。従来の分離方法では、第２の電極４０で発生した酸素が、気泡となって分離槽２０の上部に移動すると、分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることがある。そこで、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、筒状部材４１の下端部４１Ａと柱状部材４２の先端部材４４の間に隙間４７を設けた状態で、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加して、無担体電気泳動法により、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する。すると、第２の電極４０で発生した酸素は電極管５０の筒状部材４１内を上昇して、筒状部材４１の上端から分離槽２０外に出る。また、筒状部材４１内の電極液と第１の電極３０は、接していない。従って、筒状部材４１内の電極液において、第１の電極３０と第２の電極４０の間で電位差が生じない。一方、筒状部材４１外部にある単層カーボンナノチューブ分散液において、第１の電極３０と第２の電極４０の間で電位差が生じる。これにより、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブの分離が分離槽２０内かつ電極管５０外に収容されている単層カーボンナノチューブ分散液において進行する。また、第２の電極４０で発生した気泡は単層カーボンナノチューブ分散液を通過しないため、第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【００６１】
また、無担体電気泳動法により、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブの分離を開始すると、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブが、分離槽２０の高さ方向に沿って移動するとともに、分離槽２０の高さ方向と垂直な方向にも移動する。これにより、単層カーボンナノチューブ分散液に、分離槽２０の高さ方向と垂直な方向（水平方向）に流れが生じる。単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じると、単層カーボンナノチューブ分散液を分散液相Ａと分散液相Ｂに相分離するための時間が長くなる。特に、分離槽２０の容積が大きくなるに伴って、分離槽２０の内径が拡大した場合、相分離に要する時間が長くなる。本実施形態では、分離槽２０内に、複数の電極管５０を設けて、分離槽２０内を複数の領域に区画している。これにより、分離工程において、無担体電気泳動法によって、分離槽２０内にて、単層カーボンナノチューブ分散液を相分離する際、複数の電極管５０により、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできる。その結果、内径が大きな分離槽２０を用いた場合にも、迅速かつ効率的に、単層カーボンナノチューブ分散液を分散液相Ａと分散液相Ｂに相分離することができる。
【００６２】
次いで、分離した分散液相Ａと分散液相Ｂとをそれぞれ回収（分取）する。
回収の方法は、特に限定されず、分散液相Ａと分散液相Ｂが拡散混合しない方法であればいかなる方法であってもよい。
回収の方法としては、例えば、第１の電極３０と第２の電極４０への直流電圧の印加を止め、それぞれの相から、ピペットにより静かに少量ずつ吸い出す方法が挙げられる。
また、回収の方法としては、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加したまま、分離槽２０の下方に設けた回収口から分散液相Ａの単層カーボンナノチューブ分散液を連続的に吸い出し、その回収口から分散液相Ｂの単層カーボンナノチューブ分散液を連続的に吸い出す方法が挙げられる。
【００６３】
回収した分散液を、再び、分離槽２０に収容し、上述と同様にして、無担体電気泳動法により、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する操作を繰り返し実施することにより、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【００６４】
回収した分散液の分離効率は、顕微Ｒａｍａｎ分光分析法（Ｒａｄｉａｌ  Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  Ｍｏｄｅ（ＲＢＭ）領域のＲａｍａｎスペクトルの変化、Ｂｒｅｉｔ−Ｗｉｇｎｅｒ−Ｆａｎｏ（ＢＷＦ）領域のＲａｍａｎスペクトル形状の変化）、および紫外可視近赤外吸光光度分析法（吸収スペクトルのピーク形状の変化）等の手法により評価することができる。また、単層カーボンナノチューブの電気的特性について評価することによっても、分散液の分離効率を評価することができる。例えば、電界効果トランジスタを作製して、そのトランジスタ特性を測定することによって、分散液の分離効率を評価することができる。
【００６５】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した、分離効率を著しく妨げる酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【００６６】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０により、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【００６７】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極３０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【００６８】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【００６９】
また、第１の電極３０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【００７０】
［第２の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図４は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
なお、図４において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極３０と、分離槽２０内の下部に設けられた第２の電極４０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
【００７１】
本実施形態のナノカーボン分離装置１００が、第１の実施形態のナノカーボン分離装置１０と異なる点は、第１の電極３０と保持部材７０が一体化されている点である。
【００７２】
すなわち、第１の電極３０（保持部材７０）は、複数の電極管５０の間に配置され、電極管５０を保持している。本実施形態のナノカーボン分離装置１００では、図４に示すように、第１の電極３０は、平面視において長方形状をなす、板状の電極である。また、第１の電極３０は、その厚さ方向に貫通する多数の貫通穴３１を有する。多数の貫通穴３１は、第１の電極３０の平面視において等間隔に配置されていることが好ましい。第１の電極３０の貫通穴３１には、電極管５０が挿通され嵌合されている。これにより、分離槽２０内に、第２の電極４０を有する電極管５０が配置される。また、多数の貫通穴３１が、第１の電極３０の平面視において等間隔に配置されている場合、電極管５０は、第１の電極３０の平面視において等間隔に配置される。
【００７３】
本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内にナノカーボンの分散液８０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。
また、本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。
【００７４】
本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。
【００７５】
本実施形態のナノカーボン分離装置１００では、第１の電極３０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置１００はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置１００にあっては、第１の電極３０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【００７６】
本実施形態のナノカーボン分離装置１００によれば、第１の電極３０と保持部材７０が一体化されているため、分離槽２０内において、第１の電極３０と保持部材７０の構造を簡略化することができる。これにより、分離槽２０内において、ナノカーボンの分散液８０を収容する空間を充分に確保することができる。
【００７７】
本実施形態のナノカーボン分離装置１００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液８０の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にある金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【００７８】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置１００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０で水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液８０に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【００７９】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置１００によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極３０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極３０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【００８０】
（ナノカーボンの分離方法）
図４を用いて、ナノカーボン分離装置１００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置１００の作用を説明する。
【００８１】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入する工程（注入工程）と、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入することにより、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極３０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極３０と第２の電極４０を浸漬した。
【００８２】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した、分離効率を著しく妨げる酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【００８３】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０により、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【００８４】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極３０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【００８５】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【００８６】
また、第１の電極３０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【００８７】
［第３の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図５は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
なお、図５において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極３０と、分離槽２０内の下部に設けられた第２の電極４０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
【００８８】
本実施形態のナノカーボン分離装置２００が、第１の実施形態のナノカーボン分離装置１０と異なる点は、複数の電極管５０を保持する保持部材２０１が、図５に示すように、分離槽２０の水平方向に沿って並べられた複数の平板状の第１の部材２０２からなる第１の部材群２０３と、第１の部材群２０３に垂直に交わり、分離槽２０の水平方向に沿って並べられた複数の平板状の第２の部材２０４からなる第２の部材群２０５とを有する点である。保持部材２０１によって、分離槽２０内が複数の領域に区画されている。言い換えれば、分離槽２０は、保持部材２０１によって、平面視した場合に格子状をなす空間に区画されている。また、第１の部材２０２および第２の部材２０４は、分離槽２０の上下方向に延在する。
【００８９】
電極管５０は、第１の部材２０２と第２の部材２０４が交差する部分に設けられている。これにより、電極管５０は、分離槽２０の平面視において等間隔に配置される。
【００９０】
なお、本実施形態のナノカーボン分離装置２００において、第１の部材２０２と第２の部材２０４の構造は平板状に限定されない。第１の部材２０２と第２の部材２０４の構造は、多数の微細孔が均質に設けられた多孔板状であってもよい。
【００９１】
本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内にナノカーボンの分散液８０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。
また、本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。
【００９２】
本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。
【００９３】
本実施形態のナノカーボン分離装置２００では、第１の電極３０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置２００はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置２００にあっては、第１の電極３０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【００９４】
本実施形態のナノカーボン分離装置２００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液８０の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にある金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【００９５】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置２００によれば、分離槽２０の水平方向に沿って並べられた複数の平板状の第１の部材２０２からなる第１の部材群２０３と、第１の部材群２０３に垂直に交わり、分離槽２０の水平方向に沿って並べられた複数の平板状の第２の部材２０４からなる第２の部材群２０５とを有する保持部材２０１を設け、第１の部材２０２と第２の部材２０４が交差する部分に電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０で水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液８０に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。複数の平板状の第１の部材群２０３と第２の部材群２０５は、水平方向の流れを遮ることができれば高さ方向の長さは特に限定されず、分離槽２０の底面に接触していてもよい。
【００９６】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置２００によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極３０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極３０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【００９７】
（ナノカーボンの分離方法）
図５を用いて、ナノカーボン分離装置２００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置２００の作用を説明する。
【００９８】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入する工程（注入工程）と、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入することにより、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極３０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極３０と第２の電極４０を浸漬した。
【００９９】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した、分離効率を著しく妨げる酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【０１００】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽２０の水平方向に沿って並べられた複数の平板状の第１の部材２０２からなる第１の部材群２０３と、第１の部材群２０３に垂直に交わり、分離槽２０の水平方向に沿って並べられた複数の平板状の第２の部材２０４からなる第２の部材群２０５とを有する保持部材２０１を設け、第１の部材２０２と第２の部材２０４が交差する部分に電極管５０を設けることにより、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１０１】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極３０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【０１０３】
また、第１の電極３０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【０１０４】
［第４の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図６は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
なお、図６において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、平面視にて長方形状の分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極３１０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
【０１０５】
第１の電極３１０は、電極管５０間を連結する第１の導線３２０と第２の導線３４０からなる。詳細には、第１の電極３１０は、等間隔に配置された複数の第１の導線３２０からなる第１の導線群３３０と、第１の導線群３３０に垂直に交わり、等間隔に配置された複数の第２の導線３４０からなる第２の導線群３５０とからなる。
【０１０６】
第１の電極３１０は、分離槽２０内にて、その高さ方向の上方（分離槽２０内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽２０の内底面２０ａとは反対側の領域）に配置されている。
本実施形態のナノカーボン分離装置３００において、第１の電極３１０が陰極、第２の電極４０が陽極である。
【０１０７】
第１の電極３１０は、平面視において格子状をなす、線状の電極である。第１の電極３１０における格子は、平面視において正方形状または長方形状をなしている。また、第１の電極３１０は、電極管５０の筒状部材４１の外周に沿って設けられている。言い換えれば、第１の電極３１０は、第１の導線３２０と第２の導線３４０の交点において、第１の導線３２０または第２の導線３４０からなる多数の環状部３６０を有し、その環状部１６０に電極管５０が挿通されている。多数の環状部３６０は、第１の電極３１０の平面視において等間隔に配置されていることが好ましい。多数の環状部３６０が、第１の電極３１０の平面視において等間隔に配置されている場合、電極管５０は、第１の電極３１０の平面視において等間隔に配置される。
【０１０８】
第１の導線３２０および第２の導線３４０としては、無担体電気泳動法に用いることができ、ナノカーボンの分散液８０に対して安定なものであれば特に限定されない。第１の導線３２０および第２の導線３４０としては、例えば、白金電極等が挙げられる。
【０１０９】
本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内にナノカーボンの分散液８０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。
また、本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。
【０１１０】
本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。
【０１１１】
本実施形態のナノカーボン分離装置３００では、第１の電極３１０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置３００はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置３００にあっては、第１の電極３１０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【０１１２】
本実施形態のナノカーボン分離装置３００によれば、第１の導線３２０と第２の導線３４０からなる第１の電極３１０が、第１の導線３２０と第２の導線３４０の交点において、電極管５０の筒状部材４１の外周に沿って設けられているため、分離槽２０内において、第１の電極３１０が電極管５０の保持部材としても機能し、分離槽２０内の構造を簡略化することができる。これにより、分離槽２０内において、ナノカーボンの分散液８０を収容する空間を充分に確保することができる。
【０１１３】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置３００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液８０の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にあるナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１１４】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置３００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０で水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液８０に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１１５】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置３００によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極３１０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３１０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極３１０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３１０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【０１１６】
（ナノカーボンの分離方法）
図６を用いて、ナノカーボン分離装置３００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置３００の作用を説明する。
【０１１７】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入する工程（注入工程）と、第１の電極３１０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入することにより、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極３１０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極３１０と第２の電極４０を浸漬した。
【０１１８】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【０１１９】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０により、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１２０】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極３１０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【０１２１】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【０１２２】
また、第１の電極３１０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【０１２３】
［第５の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図７は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
なお、図７において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、平面視にて長方形状の分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極４１０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
【０１２４】
第１の電極４１０は、電極管５０間を連結する第１の金属板４２０と第２の金属板４４０からなる。詳細には、第１の電極４１０は、等間隔に配置された複数の第１の金属板４２０からなる第１の金属板群４３０と、第１の金属板群４３０に垂直に交わり、等間隔に配置された複数の第２の金属板４４０からなる第２の金属板群４５０とからなる。
また、第１の金属板４２０の下部（分離槽２０の内底面２０ａ側）には、絶縁板４６０が設けられている。第２の金属板４４０の下部（分離槽２０の内底面２０ａ側）には、絶縁板４７０が連設されている。絶縁板４６０と絶縁板４７０も垂直に交わっている。
【０１２５】
第１の電極４１０は、分離槽２０内にて、その高さ方向の上方（分離槽２０内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽２０の内底面２０ａとは反対側の領域）に配置されている。
絶縁板４６０と絶縁板４７０は、分離槽２０内にて、水平方向の流れを遮ることができれば、設置位置や高さ方向の長さは特に限定されず、分離槽２０の底面に接触していてもよい。
本実施形態のナノカーボン分離装置４００において、例えば、第１の電極４１０が陰極、第２の電極４０が陽極である。
【０１２６】
第１の電極４１０は、平面視において格子状をなす、板状の電極である。第１の電極４１０における格子は、平面視において正方形状または長方形状をなしている。また、第１の電極４１０は、電極管５０の筒状部材４１の外周に沿って設けられている。言い換えれば、第１の電極４１０は、第１の金属板４２０と第２の金属板４４０の交点において、第１の金属板４２０または第２の金属板４４０からなる多数の環状部４８０と、絶縁板４６０または絶縁板４７０からなる多数の環状部４９０とを有する。環状部４８０と環状部４９０は連通しており、環状部４８０および環状部４９０に電極管５０が挿通されている。多数の環状部４８０および環状部４９０は、第１の電極４１０の平面視において等間隔に配置されていることが好ましい。多数の環状部４８０および環状部４９０が、第１の電極４１０の平面視において等間隔に配置されている場合、電極管５０は、第１の電極４１０の平面視において等間隔に配置される。
【０１２７】
第１の金属板４２０および第２の金属板４４０としては、無担体電気泳動法に用いることができ、ナノカーボンの分散液８０に対して安定なものであれば特に限定されない。第１の金属板４２０および第２の金属板４４０としては、例えば、白金電極等が挙げられる。
【０１２８】
絶縁板４６０および絶縁板４７０の材質は、ナノカーボンの分散液８０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。絶縁板４６０および絶縁板４７０の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。
【０１２９】
本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内にナノカーボンの分散液８０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。
また、本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。
【０１３０】
本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。
【０１３１】
本実施形態のナノカーボン分離装置４００では、第１の電極４１０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置４００はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置４００にあっては、第１の電極４１０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【０１３２】
本実施形態のナノカーボン分離装置４００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液８０の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にあるナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１３３】
本実施形態のナノカーボン分離装置４００によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０と、第１の電極４１０を構成する第１の金属板４２０、第２の金属板４４０、絶縁板４６０および絶縁板２７０とを設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０と、第１の電極４１０を構成する第１の金属板４２０、第２の金属板４４０、絶縁板４６０および絶縁板２７０とで水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液８０に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１３４】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置４００によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極４１０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極４１０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極４１０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極４１０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【０１３５】
（ナノカーボンの分離方法）
図７を用いて、ナノカーボン分離装置４００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置４００の作用を説明する。
【０１３６】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入する工程（注入工程）と、第１の電極４１０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入することにより、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極４１０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極４１０と第２の電極４０を浸漬した。
【０１３７】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した、分離効率を著しく妨げる酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【０１３８】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０と、第１の電極４１０を構成する第１の金属板４２０、第２の金属板４４０、絶縁板４６０および絶縁板４７０とにより、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１３９】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極４１０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【０１４０】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【０１４１】
また、第１の電極４１０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【０１４２】
［第６の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図８は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す平面図である。
なお、図８において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置５００は、平面視において長方形状の分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極５１０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
【０１４３】
第１の電極５１０は、電極管５０間を連結する第１の導電体５２０と第２の導電体５４０からなる。詳細には、第１の電極５１０は、等間隔に配置された複数の第１の導電体５２０からなる第１の導電体群５３０と、第１の導電体群５３０に斜めに交わり、等間隔に配置された複数の第２の導電体５４０からなる第２の導電体群５５０とからなる。
【０１４４】
第１の導電体５２０としては、第４の実施形態における第１の導線３２０と同様の構成、または、第５の実施形態における第１の金属板４２０と同様の構成のものが用いられる。
第２の導電体５４０としては、第４の実施形態における第２の導線３４０と同様の構成、または、第５の実施形態における第２の金属板４４０と同様の構成のものが用いられる。
【０１４５】
第１の電極５１０は、分離槽２０内にて、その高さ方向の上方（分離槽２０内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽２０の内底面２０ａとは反対側の領域）に配置されている。
本実施形態のナノカーボン分離装置５００において、第１の電極５１０が陰極、第２の電極４０が陽極である。
【０１４６】
第１の電極５１０は、平面視において格子状をなす、線状または板状の電極である。第１の電極５１０における格子は、平面視において菱形状をなしている。また、第１の電極５１０は、電極管５０の筒状部材４１の外周に沿って設けられている。言い換えれば、第１の電極５１０は、第１の導電体５２０と第２の導電体５４０の交点において、第１の導電体５２０または第２の導電体５４０からなる多数の環状部５６０を有し、その環状部５６０に電極管５０が挿通されている。多数の環状部５６０は、第１の電極５１０の平面視において等間隔に配置されていることが好ましい。多数の環状部５６０が、第１の電極５１０の平面視において等間隔に配置されている場合、電極管５０は、第１の電極５１０の平面視において等間隔に配置される。
【０１４７】
本実施形態のナノカーボン分離装置５００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内にナノカーボンの分散液を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。
また、本実施形態のナノカーボン分離装置５００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。
【０１４８】
本実施形態のナノカーボン分離装置５００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内の単層カーボンナノチューブ分散液の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。
【０１４９】
本実施形態のナノカーボン分離装置５００では、第１の電極５１０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置５００はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置５００にあっては、第１の電極５１０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【０１５０】
本実施形態のナノカーボン分離装置５００によれば、第１の電極５１０が、電極管５０間を連結する第１の導電体５２０と第２の導電体５４０からなるため、分離槽２０内において、第１の電極５１０が電極管５０の保持部材としても機能し、分離槽２０内の構造を簡略化することができる。これにより、分離槽２０内において、ナノカーボンの分散液を収容する空間を充分に確保することができる。
【０１５１】
本実施形態のナノカーボン分離装置５００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にあるナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１５２】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置５００によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０と、第１の導電体５２０および第２の導電体５４０とにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０と、第１の導電体５２０および第２の導電体５４０とで水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１５３】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置５００によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極３０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極５１０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極５１０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極５１０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【０１５４】
（ナノカーボンの分離方法）
図８を用いて、ナノカーボン分離装置５００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置５００の作用を説明する。
【０１５５】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０に単層カーボンナノチューブ分散液を注入する工程（注入工程）と、第１の電極５１０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽２０に単層カーボンナノチューブ分散液を注入することにより、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極５１０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極５１０と第２の電極４０を浸漬した。
【０１５６】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【０１５７】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０と、第１の導電体５２０および第２の導電体５４０とにより、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１５８】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極５１０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【０１５９】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【０１６０】
また、第１の電極５１０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【０１６１】
［第７の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図９は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す平面図である。
なお、図９において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置６００は、平面視にて円形状の分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極６１０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
【０１６２】
第１の電極６１０は、電極管５０間を連結する第１の導電体６２０と第２の導電体６４０からなる。詳細には、第１の電極６１０は、同心円状に配置された複数の平面視円形状の第１の導電体６２０からなる第１の導電体群６３０と、第１の導電体群６３０に直交し、等間隔に配置された複数の平面視直線状の第２の導電体６４０からなる第２の導電体群６５０とからなる。
本実施形態のナノカーボン分離装置６００では、第１の導電体６２０からなる円が、４本の第２の導電体６４０によって等間隔に、８個の領域に区画されている。
【０１６３】
第１の導電体６２０としては、第２の実施形態における第４の導線３２０と同様の構成、または、第５の実施形態における第１の金属板４２０と同様の構成のものが用いられる。
第２の導電体６４０としては、第４の実施形態における第２の導線３４０と同様の構成、または、第５の実施形態における第２の金属板４４０と同様の構成のものが用いられる。
【０１６４】
第１の電極６１０は、分離槽２０内にて、その高さ方向の上方（分離槽２０内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽２０の内底面２０ａとは反対側の領域）に配置されている。
本実施形態のナノカーボン分離装置６００において、第１の電極６１０が陰極、第２の電極４０が陽極である。
【０１６５】
第１の電極６１０は、平面視において格子状をなす、線状または板状の電極である。第１の電極６１０における格子は、平面視において扇状をなしている。また、第１の電極６１０は、電極管５０の筒状部材４１の外周に沿って設けられている。言い換えれば、第１の電極６１０は、第１の導電体６２０と第２の導電体６４０の交点において、第１の導電体６２０または第２の導電体６４０からなる多数の環状部６６０を有し、その環状部６６０に電極管５０が挿通されている。多数の環状部６６０は、第１の電極５１０の平面視において等間隔に配置されていることが好ましい。多数の環状部６６０が、第１の電極５１０の平面視において等間隔に配置されている場合、電極管５０は、第１の電極５１０の平面視において等間隔に配置される。
【０１６６】
本実施形態のナノカーボン分離装置６００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内にナノカーボンの分散液を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。
また、本実施形態のナノカーボン分離装置６００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。
【０１６７】
本実施形態のナノカーボン分離装置６００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。
【０１６８】
本実施形態のナノカーボン分離装置６００では、第１の電極６１０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置６００はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置６００にあっては、第１の電極６１０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【０１６９】
本実施形態のナノカーボン分離装置６００によれば、第１の電極６１０が平面視において格子状をなし、電極管５０の外周に沿って設けられているため、分離槽２０内において、第１の電極６１０が電極管５０の保持部材としても機能し、分離槽２０内の構造を簡略化することができる。これにより、分離槽２０内において、ナノカーボンの分散液を収容する空間を充分に確保することができる。
【０１７０】
本実施形態のナノカーボン分離装置６００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にあるナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１７１】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置６００によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０と、第１の導電体６２０および第２の導電体６４０とにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０と、第１の導電体６２０および第２の導電体６４０とで水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１７２】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置６００によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極６１０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極６１０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極６１０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極６１０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【０１７３】
（ナノカーボンの分離方法）
図９を用いて、ナノカーボン分離装置６００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置６００の作用を説明する。
【０１７４】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０に単層カーボンナノチューブ分散液を注入する工程（注入工程）と、第１の電極６１０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽２０に単層カーボンナノチューブ分散液を注入することにより、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極６１０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極６１０と第２の電極４０を浸漬した。
【０１７５】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した、分離効率を著しく妨げる酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【０１７６】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０と、第１の導電体６２０および第２の導電体６４０とにより、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１７７】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極６１０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【０１７８】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【０１７９】
また、第１の電極６１０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【０１８０】
［第８の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図１０は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す平面図である。
なお、図１０において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置７００は、平面視長方形状の分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極７１０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
【０１８１】
第１の電極７１０は、複数の電極管５０の間に配置され、電極管５０を保持している。本実施形態のナノカーボン分離装置７００では、第１の電極７１０は、平面視において長方形状をなす、網目状の電極である。また、第１の電極７１０は、その厚さ方向に貫通する多数の貫通穴７２０を有する。多数の貫通穴７２０は、第１の電極７１０の平面視において等間隔に配置されていることが好ましい。第１の電極７１０の貫通穴７２０には、電極管５０が挿通されている。これにより、分離槽２０内に、第２の電極４０を有する電極管５０が配置される。また、多数の貫通穴７２０が、第１の電極７１０の平面視において等間隔に配置されている場合、電極管５０は、第１の電極７１０の平面視において等間隔に配置される。
【０１８２】
第１の電極７１０は、分離槽２０内にて、その高さ方向の上方（分離槽２０内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽２０の内底面２０ａとは反対側の領域）に配置されている。
本実施形態のナノカーボン分離装置７００において、第１の電極７１０が陰極、第２の電極４０が陽極である。
【０１８３】
第１の電極７１０としては、無担体電気泳動法に用いることができ、ナノカーボンの分散液に対して安定なものであれば特に限定されない。第１の電極７１０としては、例えば、白金電極等が挙げられる。
【０１８４】
本実施形態のナノカーボン分離装置７００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内にナノカーボンの分散液を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。
また、本実施形態のナノカーボン分離装置７００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。
【０１８５】
本実施形態のナノカーボン分離装置７００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。
【０１８６】
本実施形態のナノカーボン分離装置７００では、第１の電極７１０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置７００はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置７００にあっては、第１の電極７１０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【０１８７】
本実施形態のナノカーボン分離装置７００によれば、第１の電極７１０が網目状の電極をなし、電極管５０の外周に沿って設けられているため、分離槽２０内において、第１の電極７１０が電極管５０の保持部材としても機能し、分離槽２０内の構造を簡略化することができる。これにより、分離槽２０内において、ナノカーボンの分散液を収容する空間を充分に確保することができる。
【０１８８】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置７００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にあるナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１８９】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置７００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０で水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１９０】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置７００によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極７１０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極７１０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極７１０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極７１０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【０１９１】
（ナノカーボンの分離方法）
図１０を用いて、ナノカーボン分離装置７００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置７００の作用を説明する。
【０１９２】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０に単層カーボンナノチューブ分散液を注入する工程（注入工程）と、第１の電極７１０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽２０に単層カーボンナノチューブ分散液を注入することにより、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極７１０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極７１０と第２の電極４０を浸漬した。
【０１９３】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した、分離効率を著しく妨げる酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【０１９４】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０により、単層カーボンナノチューブ分散液に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０１９５】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極７１０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【０１９６】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【０１９７】
また、第１の電極７１０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。
【０１９８】
［第９の実施形態］
（ナノカーボン分離装置、電極管）
図１１は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。図１２Ａは、本実施形態のナノカーボン分離装置を構成する電極管を示す斜視図である。図１２Ｂは、本実施形態のナノカーボン分離装置を構成する電極管を示す断面図である。
なお、図１１において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図１２Ａおよび図１２Ｂにおいて、図２Ａおよび図２Ｂに示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置における電極管と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１９９】
本実施形態のナノカーボン分離装置８００は、分離槽（電気泳動槽）２０と、分離槽２０内の上部に設けられた第１の電極３０と、分離槽２０内の下部に設けられた第２の電極４０と、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０と、を備える。
【０２００】
本実施形態のナノカーボン分離装置８００において、例えば、第１の電極３０が陰極、第２の電極４０が陽極である。この場合、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加すると、電界の向きが分離槽２０の下方から上方へ向かう。
【０２０１】
第１の電極３０は、第２の実施形態と同様の構造を有する。
【０２０２】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、筒状部材４１の一端部、すなわち、筒状部材４１の分離槽２０の内底面２０ａ側に配置される端部（下端部）４１Ａが、先端（分離槽２０の内底面２０ａ側）に向かって次第に径が拡がるテーパ形状をなしている。筒状部材４１およびその下端部４１Ａの形状は角が少ない構造になっており、第２の電極である４０から発生する気泡が滞留し難い。
【０２０３】
柱状部材４２における、筒状部材４１の一端部側、すなわち、筒状部材４１の下端部４１Ａに配置される、先端部材４４は、先端（分離槽２０の内底面２０ａ側）に向かって次第に径が拡がるテーパ形状をなしている。
【０２０４】
先端部材４４の先端（分離槽２０の内底面２０ａと対向する部分）４４ｂは、図１２Ｂに示すように、円錐状をなしていることが好ましい。このようにすれば、第２の電極４０で気泡が発生したとしても、先端部材４４の先端４４ｂに気泡が滞留することなく筒状部材４１内へ移動する。これにより、気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を通じて、分離槽２０外へ排出することができる。
【０２０５】
本実施形態のナノカーボン分離装置８００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内にナノカーボンの分散液８０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。
また、本実施形態のナノカーボン分離装置８００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０を回収する回収口（図示略）を備えていてもよい。
【０２０６】
本実施形態のナノカーボン分離装置８００は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０内のナノカーボンの分散液８０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。
【０２０７】
本実施形態のナノカーボン分離装置８００では、第１の電極３０が陰極、第２の電極４０が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置８００はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置８００にあっては、第１の電極３０が陽極、第２の電極４０が陰極であってもよい。
【０２０８】
本実施形態のナノカーボン分離装置８００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離中に第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって、ナノカーボンの分散液８０の対流現象が生じることを防止できる。すなわち、ナノカーボンの分離において、分離効率を著しく妨げる、第２の電極４０で発生する気泡を、電極管５０を通して分離槽２０外へ除去することができる。その結果、分離槽２０内で電極管５０の外にあるナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０２０９】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置８００によれば、分離槽２０内にて、分離槽２０の高さ方向に沿って延在する複数の電極管５０を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、複数の電極管５０で水平方向の流れを遮ることにより、ナノカーボンの分散液８０に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０２１０】
また、本実施形態のナノカーボン分離装置８００によれば、分離槽２０内の上部に第１の電極３０（陰極）を設け、分離槽２０内の下部に第２の電極４０（陽極）を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
なお、第１の電極３０が陽極、第２の電極４０が陰極の場合には、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、第１の電極３０の近傍にて、半導体型ナノカーボンの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、金属型ナノカーボンの含有量が多くなるため、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができる。
【０２１１】
なお、本実形態における電極管５０は、上述の第１の実施形態〜第８の実施形態および後述する第１１の実施形態にも適用することができる。
【０２１２】
（ナノカーボンの分離方法）
図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂを用いて、ナノカーボン分離装置８００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置８００の作用を説明する。
【０２１３】
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入する工程（注入工程）と、第１の電極３０と第２の電極４０に直流電圧を印加し、ナノカーボンの分散液８０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽２０にナノカーボンの分散液８０を注入することにより、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極７１０と第２の電極４０が接する。本実施形態では、ナノカーボンの分散液８０に第１の電極７１０と第２の電極４０を浸漬した。
【０２１４】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第２の電極４０で発生した酸素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した酸素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液の対流現象が生じることを防止できる。結果として、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。
【０２１５】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内にて、複数の電極管５０により、単層カーボンナノチューブ分散液８０に水平方向の流れが生じるのを抑制することもできるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。
【０２１６】
また、本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極３０の近傍にて、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなり、第２の電極４０の近傍にて、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多くなるため、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを安定に分離することができる。
【０２１７】
なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽２０内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。
【０２１８】
また、第１の電極３０を陽極、第２の電極４０を陰極とした場合、第２の電極４０で発生した水素の気泡を、電極管５０の筒状部材４１内を上昇させて、分離槽２０外に放出することにより、第２の電極４０で発生した水素の気泡によって分離中の単層カーボンナノチューブ分散液８０の対流現象が生じることを防止できる。
【０２１９】
［第１０の実施形態］
（電極管の変形例）
図１３Ａは、本実施形態の電極管を示す斜視図である。図１３Ｂは、本実施形態の電極管を示す断面図である。
なお、図１３Ａおよび図１３Ｂにおいて、図２Ａおよび図２Ｂに示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置における電極管と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０２２０】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、筒状部材４１の下端部４１Ａの内側面４１ａが、先端に向かって次第に径が拡がるテーパ形状をなしている。筒状部材４１およびその下端部４１Ａの形状は角が少ない構造になっており、第２の電極である４０から発生する気泡が滞留し難い。
【０２２１】
本実施形態の電極管５０は、筒状部材４１の下端部４１Ａの内側面４１ａのみがテーパ形状をなしているため、第９の実施形態における電極管５０のように筒状部材４１の下端部４１Ａ全体をテーパ形状とするよりも容易に作製することができる。
【０２２２】
本実形態における電極管５０は、上述の第１の実施形態〜第８の実施形態および後述する第１１の実施形態にも適用することができる。
【０２２３】
［第１１の実施形態］
（ナノカーボンの分離方法）
図１４を用いて、ナノカーボン分離装置１０を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明する。
まず、水と、非イオン性界面活性剤を溶解した水溶液に単層カーボンナノチューブの混合物を分散させた単層カーボンナノチューブ分散液と、非イオン性界面活性剤の含有量が２ｗｔ％の水溶液を調製する。
次いで、例えば、分離槽２０の下端に設けられた注入／回収口（図示略）から分離槽２０内へ、ペリスタポンプ等を用いて水を静かに注入する。
次いで、同様に、分離槽２０内へ、単層カーボンナノチューブ分散液を注入する。
次いで、同様に、分離槽２０内へ、非イオン性界面活性剤の含有量が２ｗｔ％の水溶液を注入する。
これにより、図１４に示すように、第１の電極３０に接する領域は水、第２の電極４０に接する領域は２ｗｔ％の水溶液、中間の領域は単層カーボンナノチューブ分散液である、３層の溶液の積層構造を形成した。
このとき、第１の電極３０は水のみに接し、第２の電極４０は２ｗｔ％の水溶液のみに接している。また、第１の電極３０および第２の電極４０は単層カーボンナノチューブ分散液に接していない。
【０２２４】
以下、第１の実施形態と同様にして、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する。
【０２２５】
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽２０内において界面活性剤の移動を少なくでき、分離効率の向上に効果がある。
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、上述の第１〜第１０の実施形態にも適用できる。
【０２２６】
以上、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合に適用することができる実施形態を説明したが、多層カーボンナノチューブの混合物、二層カーボンナノチューブの混合物、グラフェンの混合物等を分離する場合にも、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２２７】
本発明のナノカーボン分離装置は、ナノカーボンの混合物の分離において、分離効率を著しく妨げる、電極で発生する気泡を除去することができる。
【符号の説明】
【０２２８】
１０，１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００・・・ナノカーボン分離装置、
２０・・・分離槽、
３０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０・・・第１の電極、
３１，７２０・・・貫通穴、
４０・・・第２の電極、
４１・・・筒状部材、
４２・・・柱状部材、
４３・・・軸部材、
４４・・・先端部材、
４５・・・Ｏリング、
４７・・・隙間、
５０・・・電極管、
７０，２１０・・・保持部材、
８０・・・ナノカーボンの分散液、
３２０・・・第１の導線、
３３０・・・第１の導線群、
３４０・・・第２の導線、
３５０・・・第２の導線群、
３６０，４８０，４９０，５６０，６６０・・・環状部、
２０２・・・第１の部材、
２０３・・・第１の部材群、
２０４・・・第２の部材、
２０５・・・第２の部材群、
４２０・・・第１の金属板、
４３０・・・第１の金属板群、
４４０・・・第２の金属板、
４５０・・・第２の金属板群、
４６０，４７０・・・絶縁板、
５２０，６２・・・第１の導電体、
５３０，６３０・・・第１の導電体群、
５４０，６４０・・・第２の導電体、
５５０，６５０・・・第２の導電体群。
【図１】
2019073532.tif 000003
【図２Ａ】
2019073532.tif 000004
【図２Ｂ】
2019073532.tif 000005
【図３】
2019073532.tif 000006
【図４】
2019073532.tif 000007
【図５】
2019073532.tif 000008
【図６】
2019073532.tif 000009
【図７】
2019073532.tif 000010
【図８】
2019073532.tif 000011
【図９】
2019073532.tif 000012
【図１０】
2019073532.tif 000013
【図１１】
2019073532.tif 000014
【図１２Ａ】
2019073532.tif 000015
【図１２Ｂ】
2019073532.tif 000016
【図１３Ａ】
2019073532.tif 000017
【図１３Ｂ】
2019073532.tif 000018
【図１４】
2019073532.tif 000019
【国際調査報告】
2019073532.tif 000020
2019073532.tif 000021
2019073532.tif 000022
2019073532.tif 000023