(57)【要約】【課題】化学反応の反応速度を向上させつつ、その反応速度を維持し、かつ均一な反応速度の化学反応を試料に与えるマイクロリアクター及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のマイクロリアクター１０は、互いに距離をおいた一方の側壁１２ａと他方の側壁１２ｂとを有するマイクロ流路１１と、複数のカーボンナノチューブ２０とを備え、マイクロ流路１１の一方の側壁１２ａにカーボンナノチューブ２０の一端が支持され、他方の側壁１２ｂにカーボンナノチューブ２０の他端が支持されていることを特徴とする。【選択図】図２
2015047586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに距離をおいた一方の側壁と他方の側壁とを有するマイクロ流路と、
複数のカーボンナノチューブとを備え、
前記マイクロ流路の前記一方の側壁に前記カーボンナノチューブの一端が支持され、前記他方の側壁に前記カーボンナノチューブの他端が支持されている
ことを特徴とするマイクロリアクター。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブが、Ｓｉ、チタン、銅、鉄、ニッケル、アルミニウムまたはマグネシウムの単体の結晶、非晶質、酸化物または炭化物のうち、1種または2種以上の複合物からなる被覆膜で覆われている
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロリアクター。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブ、または前記被覆膜の表面に、試料の化学反応を促進するための触媒が担持されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロリアクター。
【請求項４】
基板に対して垂直となるように、複数のカーボンナノチューブを形成する生成工程と、
マイクロ流路の一方の側壁となる箇所に前記カーボンナノチューブの一端を接着させて、前記基板から前記一方の側壁となる箇所へ前記カーボンナノチューブを転写する転写工程と、
前記マイクロ流路の他方の側壁となる箇所に前記カーボンナノチューブの他端を接着させる接着工程とを有する
ことを特徴とするマイクロリアクターの製造方法。
【請求項５】
マイクロ流路の一方の側壁となる箇所に対して垂直となるように、複数のカーボンナノチューブを形成する生成工程と、
前記マイクロ流路の他方の側壁となる箇所に、前記一方の側壁に固定されたカーボンナノチューブの一端と反対側の他端を接着させる接着工程とを有する
ことを特徴とするマイクロリアクターの製造方法。
【請求項６】
前記転写工程の後に、前記カーボンナノチューブの表面にチタン、銅、鉄、ニッケル、アルミニウムまたはマグネシウムの単体の結晶、非晶質、酸化物または炭化物のうち、1種または2種以上の複合物からなる被覆膜を形成する被覆工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項４または５に記載のマイクロリアクターの製造方法。
【請求項７】
前記被覆工程の後に、前記被覆膜の表面に、試料の化学反応を促進するための触媒を担持させる担持工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロリアクターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学反応を行うために用いられるマイクロリアクター及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学反応を行うために用いられる反応器として、幅が数μｍ〜数百μｍの流路（マイクロ流路）に試料を通過させて、化学反応を行うマイクロリアクターは既に知られている。マイクロリアクターは、フラスコ等のバッチ反応器と比較して、エネルギー効率、反応速度、安全性等の面で優れているとされる。
【０００３】
一般的に、マイクロリアクターのマイクロ流路内は、化学反応させる試料の量に対して、化学反応が行われる表面積（以下、比表面積と称す。）が大きいため、比表面積が小さい反応器と比較して、化学反応の反応速度が大きい。さらに化学反応の反応速度を大きくするために、例えば特許文献１に記載のマイクロリアクターが提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載のマイクロリアクターは、図５（ａ）に示すように、マイクロ流路１１の側壁１２に対して垂直となるように、複数のカーボンナノチューブ２０が配列されている。特許文献１に記載のマイクロリアクターによれば、マイクロ流路１１の側壁１２に対して垂直となるようにカーボンナノチューブ２０を配列させることで、マイクロリアクター１０の比表面積が大きくなるため、化学反応の反応速度をさらに高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６４３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のマイクロリアクターでは、図５（ａ）に示すように、配列されたカーボンナノチューブ２０の一端がマイクロ流路１１の一方の側壁１２ａに支持されているのみであり、カーボンナノチューブ２０の他端は支持されていない。
【０００７】
そのため、図５（ｂ）に示すように、マイクロ流路１１を通過する試料によって、側壁１２に支持されていないカーボンナノチューブ２０の他端は大きく変位する。カーボンナノチューブ２０の他端が大きく変位すれば、カーボンナノチューブ２０同士のバンドル化が発生するおそれがある（図５（ｂ）Ｘ参照）。カーボンナノチューブ２０同士のバンドル化が発生すると、比表面積が小さくなるため、化学反応の反応速度が低下する。
【０００８】
また、カーボンナノチューブ２０の他端がさらに大きく変位すれば、カーボンナノチューブ２０の一端がマイクロ流路１１の一方の側壁１２ａから脱離するおそれがある（図５（ｂ）Ｙ参照）。カーボンナノチューブ２０の一端が一方の側壁１２ａから脱離すると、マイクロリアクターの比表面積が小さくなるため、化学反応の反応速度が低下する。
【０００９】
さらに、カーボンナノチューブ２０の他端は他方の側壁１２ｂに支持されておらず、つまりカーボンナノチューブ２０に到達していないため、カーボンナノチューブ２０が存在する領域と、存在しない領域（図５（ｂ）Ｚ参照）とを有するため、試料がマイクロ流路のどこを通過するか、すなわち、試料がカーボンナノチューブ２０が存在する領域を通過するか、存在しない領域を通過するかによって反応速度にバラツキが生じることが考えられる。
【００１０】
そこで、本発明は、化学反応の反応速度を向上させつつ、その反応速度を維持し、かつ均一な反応速度の化学反応を試料に与えるマイクロリアクター及びその製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のマイクロリアクターは、互いに距離をおいた一方の側壁と他方の側壁とを有するマイクロ流路と、複数のカーボンナノチューブとを備え、前記マイクロ流路の前記一方の側壁に前記カーボンナノチューブの一端が支持され、前記他方の側壁に前記カーボンナノチューブの他端が支持されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のマイクロリアクターの製造方法は、基板に対して垂直となるように、複数のカーボンナノチューブを形成する生成工程と、マイクロ流路の一方の側壁となる箇所に前記カーボンナノチューブの一端を接着させて、前記基板から前記一方の側壁となる箇所へ前記カーボンナノチューブを転写する転写工程と、前記マイクロ流路の他方の側壁となる箇所に前記カーボンナノチューブの他端を接着させる接着工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
若しくは、本発明のマイクロリアクターの製造方法が、マイクロ流路の一方の側壁となる箇所に対して垂直となるように、複数のカーボンナノチューブを形成する生成工程と、前記マイクロ流路の他方の側壁となる箇所に、前記一方の側壁に固定されたカーボンナノチューブの一端と反対側の他端を接着させる接着工程とを有するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のマイクロリアクターによれば、カーボンナノチューブがマイクロ流路の一方の側壁と他方の側壁の両方に支持されているため、試料がマイクロ流路を通過してもカーボンナノチューブが大きく変位することはない。そのため、カーボンナノチューブ同士のバンドル化を防止でき、比表面積が減少することはなく、化学反応の反応速度を維持することができる。
【００１５】
また、カーボンナノチューブがマイクロ流路の一方の側壁と他方の側壁の両方に支持されているため、、カーボンナノチューブが大きく変位することによって、カーボンナノチューブが側壁から脱離することを防止できる。そのため、カーボンナノチューブが脱離することによって、比表面積が減少することはなく、化学反応の反応速度を維持することができる。
【００１６】
さらに、カーボンナノチューブがマイクロ流路の両方の側壁に支持されているため、カーボンナノチューブが存在しない領域がなく、マイクロ流路を通過する試料は、必ずカーボンナノチューブが存在する領域を通過する。そのため、試料がマイクロ流路のどこを通過しても、均一な反応速度の化学反応を試料に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るマイクロリアクターのマイクロ流路の一部を示す斜視図である。
【図２】同マイクロリアクターのマイクロ流路の断面図（ａ）及び試料が同マイクロ流路を通過する際の同マイクロ流路の断面図（ｂ）である。
【図３】同マイクロリアクターのマイクロ流路の断面図であって、カーボンナノチューブの表面状態の例を示す図である。
【図４】同マイクロリアクターの製造方法を示す図である。
【図５】従来のマイクロリアクターのマイクロ流路の断面図（ａ）及び試料が同マイクロ流路を通過する際の同マイクロ流路の断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施の形態に係るマイクロリアクターを図面を用いて説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係るマイクロリアクター１０は、マイクロ流路１１を備えている。マイクロ流路１１は一方の側壁１２ａと、他方の側壁１２ｂとで囲まれて、通路断面が矩形となるように構成されている。
【００１９】
詳しく説明すると、一方の側壁１２ａは溝を有しており、他方の側壁１２ｂは板状であり、一方の側壁１２ａの溝にフタをするように構成されている。また、一方の側壁１２ａと他方の側壁１２ｂの形状を逆にして、他方の側壁１２ｂが溝を有しており、一方の側壁１２ａが板状であって、他方の側壁１２ｂの溝にフタをするように構成しても良い。マイクロ流路１１は、一方の側壁１２ａ及び他方の側壁１２ｂとで形成された溝と板とで囲まれている。
【００２０】
なお、図１において、実際は試料が通過する方向にマイクロ流路１１が続いているが、説明のためマイクロ流路の一部を切り取って描かれている。また、マイクロ流路１１の内部を説明するために、他方の側壁１２ｂは破線で描かれている。
【００２１】
また、マイクロリアクター１０は、複数のカーボンナノチューブ２０を備えている。カーボンナノチューブ２０は、一方の側壁１２ａおよび他方の側壁１２ｂに対して垂直となるように、互いに一定間隔をおいて配列されている。また、複数のカーボンナノチューブ２０は、それぞれ一端がマイクロ流路１１の一方の側壁１２ａに支持されており、他端がマイクロ流路１１の他方の側壁１２ｂに支持されている。
【００２２】
また、図３（ａ）に示すように、カーボンナノチューブ２０の表面及び側壁１２が耐酸化性を有する被覆膜３０で覆われていても良い。さらに、図３（ｂ）に示すように、被覆膜３０の表面に、白金やニッケルなど、試料の化学反応を促進させる触媒４０が担持されていても良い。触媒４０は、例えば分子間力によって被覆膜３０に担持されている。
【００２３】
以下、本実施の形態に係るマイクロリアクターの製造方法を、図４（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、基板Ｓにカーボンナノチューブ２０を生成する。このとき、カーボンナノチューブ２０同士が互いに一定の間隔をおいて、基板Ｓに対して垂直に配列（以下、このような構造を配向構造と称す。）するようにする。
【００２４】
生成方法は、ＣＶＤ法（化学気相成長法）やＳｉＣ熱分解法が考えられる。ＣＶＤ法は、鉄などの触媒粒子を有する基板に、熱せられた炭化水素ガスを供給することで、触媒粒子上に配向構造のカーボンナノチューブ２０を成長させる方法である。基板Ｓ上の触媒粒子同士の間隔に応じて、カーボンナノチューブ２０同士の間隔を制御することができる。ＳｉＣ熱分解法は、高温下にＳｉＣの基板Ｓを曝すことで基板Ｓの表面の結合が破壊され、配向構造のカーボンナノチューブ２０を成長させる方法である。ＳｉＣ熱分解法では、例えば、ＳｉＣ基板上にマスクを設け、カーボンナノチューブを成長させることで、一定間隔のカーボンナノチューブを得ることができる。
【００２５】
一例としては、ＳｉＣ基板上にフォトレジストでパターニングをした後、その上にカーボンを蒸着することで、カーボンドットマスクを形成する。その後、カーボンナノチューブを成長させることで、ＳｉＣ基板上のフォトレジストを有しない箇所のみが成長して、一定間隔のカーボンナノチューブを得ることができる。
【００２６】
次に、図４（ｂ）に示すように、マイクロ流路１１の一方の側壁となる箇所（以下、単に一方の側壁１２ａと称す。）に接着剤Ａを塗布し、配向構造のカーボンナノチューブ２０の一端を一方の側壁１２ａに押し付けて、基板Ｓから一方の側壁１２ａへとカーボンナノチューブ２０を転写する。接着材Ａとしては、本実施の形態ではシリコン樹脂系の接着剤を用いたが、これに限定されず、例えばエポキシ系の接着剤を用いても良い。
【００２７】
そして、図４（ｃ）に示すように、マイクロ流路１１の他方の側壁となる箇所（以下、単に他方の側壁１２ｂと称す。）に接着剤Ａを塗布し、配向構造のカーボンナノチューブ２０の他端を、他方の側壁１２ｂに接着させる。これにより、本実施の形態に係るマイクロリアクターを製造することができる。接着剤Ａとしては、上記と同様にシリコン樹脂系の接着剤を用いた。
【００２８】
なお、側壁１２が低融点の材質、例えばＡｌやＭｇやプラスチック等である場合、マイクロ流路１１の一方の側壁１２ａにカーボンナノチューブ２０の一端を転写する工程（図４（ｂ））またはマイクロ流路１１の他方の側壁１２ｂにカーボンナノチューブ２０の他端を接着させる工程（図４（ｃ））の際に、ホットプレスによって直接転写または接着することができる。詳しく説明すると、側壁１２を加熱して側壁１２の表面が軟化した状態でカーボンナノチューブ２０を押さえつけ、その後冷却されることで側壁１２の表面が硬化して、カーボンナノチューブ２０を転写または接着する。この時の注意点として、カーボンナノチューブは４００℃以上で酸化するため、ホットプレスの際は、設定温度を４００℃未満にするか、酸素に曝されてカーボンナノチューブが酸化することを防止するために、不活性ガスを放射するか、真空雰囲気中で行う必要がある。ただし、カーボンナノチューブ２０を、耐熱性を有する保護膜等で覆っている場合は、４００℃以上であってもホットプレスによって直接転写することができる。
【００２９】
また、カーボンナノチューブ２０の表面及びマイクロ流路１１の一方の側壁１２ａ、他方の側壁１２ｂの表面に、被覆膜３０としてＳｉＣ被覆膜を形成する場合は、図４（ｄ）に示すように、側壁１２及びカーボンナノチューブ２０を含む構造体を炭素膜３１で被覆する。炭素膜３１の被覆方法は、アセチレンなどの炭素源となるガスを高温雰囲気下で、この構造体へ供給することによって、カーボンナノチューブ２０の表面及びマイクロ流路１１の一方の側壁１２ａ、他方の側壁１２ｂの表面に炭素を堆積させることができる。この時の加熱温度は、炭素源となるガスの種類によって異なるが、アセチレンの場合は４００℃以上にすればよい。また、カーボンを含む液体を流し込んで、めっき等の湿式成膜で炭素膜３１を形成することもできる。
【００３０】
なお、図４（ｄ）ではカーボンナノチューブ２０の表面および側壁１２の表面が炭素膜３１で覆われている場合が描かれているが、カーボンナノチューブ２０の表面に炭素膜３１が成膜されていなくとも、炭素膜３１が少なくともカーボンナノチューブ２０と側壁１２との接着部分が成膜されていればよい。
【００３１】
その後、図４（ｅ）に示すように、側壁１２、カーボンナノチューブ２０及び炭素膜３１を含む構造体を真空環境下で粉末シリコンと同時に加熱する。この時の真空度は１．０×１０-３〜１．３×１０−６Ｐａ以下とした。これにより、熱昇華したＳｉ原子と、被覆した炭素膜３１の炭素原子、またはカーボンナノチューブ２０の表面の炭素原子とが反応して、ＳｉＣ被覆膜３２が形成される。この時の加熱温度は１１００℃〜１４００℃である。なお、マイクロ流路１１の壁がシリコンの場合、壁のシリコンが熱昇華してＳｉ原子が供給されるので、粉末シリコンを別途用意する必要がなく、さらに、一か所に集められた粉末シリコンを熱昇華させる場合と比較して、カーボンナノチューブ２０の表面とマイクロ流路１１の側壁１２を均一に被覆することができる。
【００３２】
なお、酸素膜３１は、５〜１０ｎｍ以下とした。炭素膜３１が厚すぎると、炭素膜の外層部分の炭素原子とＳｉ原子とが反応して、炭素膜の内層部分の炭素原子がＳｉ原子が反応しない。そのため、炭素とＳｉＣとで被覆膜が二重となってしまうおそれがあるからである。
【００３３】
さらに、図４（ｆ）に示すように、被覆膜３０の表面に、白金などの触媒４０を担持させる工程を有していてもよい。側壁１２、カーボンナノチューブ２０及びＳｉＣ被覆膜３２を含む構造体を触媒４０を分散させた液体に浸漬させて、その後、その液体から引き揚げて乾燥させることによって、被覆膜３０の表面に触媒４０を担持させることができる。触媒４０を分散させる液体は例えばエタノールであり、エタノールの場合は、乾燥温度を８０℃程度とすればよい。この場合、被覆膜３０は、触媒４０を担持することとなる。
【００３４】
なお、被腹膜３０として、Ｓｉ被覆膜を形成する場合は、ＳｉＣ被覆膜３２を形成し、さらにＳｉ原子を供給して熱昇華させればよい。また、ＳｉＯ２被覆膜を形成する場合は、上記のようにＳｉ原子を供給してＳｉ被覆膜を形成し、その後熱酸化させればよい。
【００３５】
他にも、被覆膜３０として、チタン、銅、鉄、ニッケル、アルミニウムまたはマグネシウムの単体の結晶、非晶質、酸化物または炭化物のうち、１種または２種以上の複合物であってもよい。これらの材質の被覆膜３０の製造方法については、熱昇華させる材料としてＳｉの代わりに、チタン、銅、鉄、ニッケル、アルミニウムまたはマグネシウムを用いればよい。
【００３６】
ここで、結晶質の被覆膜を形成する場合は、熱昇華させる温度を高くすればよい。例えばＳｉの場合は１３００℃程度である。また、非晶質の被覆膜を形成する場合は、熱昇華させる温度を低くすればよい。例えば、Ｓｉの場合は１１００℃程度である。
【００３７】
なお、基板Ｓを用いず、直接一方の側壁１２ａに配向構造のカーボンナノチューブ２０を生成してもよい。この場合、一方の側壁１２ａに配向構造のカーボンナノチューブ２０を転写する工程（図４（ｂ））を省略することができる。
【００３８】
すなわち、図４（ａ）において、基板Ｓの代わりに一方の側壁１２ａを用いて、一方の側壁１２ａに配向構造のカーボンナノチューブ２０を生成し、次に図４（ｃ）に示すように、一方の側壁１２ａに固定されたカーボンナノチューブ２０の先端を、他方の側壁１２ｂに接着させることにより、本実施の形態に係るマイクロリアクターを製造することができる。
【００３９】
その後、カーボンナノチューブ２０の表面および一方の側壁１２ａ、他方の側壁１２ｂの表面を被覆膜３０で覆う場合は、図４（ｄ）、図４（ｅ）の工程を行う。さらに、被覆膜３０の表面に、試料の化学反応を促進させる触媒４０を担持させる場合は、図４（ｆ）の工程を行う。
【００４０】
本実施の形態に係るマイクロリアクター１０によれば、カーボンナノチューブ２０がマイクロ流路１１の一方の側壁１２ａと他方の側壁１２ｂの両方に支持されているため、図２（ｂ）に示すように、試料がマイクロ流路１１を通過してもカーボンナノチューブ２０が大きく変位することはない。そのため、カーボンナノチューブ２０同士のバンドル化を防止できる。よって、バンドル化によって比表面積が減少することはなく、化学反応の反応速度を維持することができる。
【００４１】
さらに、カーボンナノチューブ２０がマイクロ流路１１の一方の側壁１２ａ及び他方の側壁１２ｂに支持されているため、カーボンナノチューブが存在しない領域がなく、マイクロ流路１１を通過する試料は必ずカーボンナノチューブが存在する領域を通過する。そのため、試料がマイクロ流路１１のどこを通過しても、均一な反応速度の化学反応を試料に与えることができる。
【００４２】
また、カーボンナノチューブ２０の表面及び側壁１２が被覆膜３０で覆われている場合、マイクロリアクター１０は、化学反応の反応速度をさらに向上させることができ、その反応速度を維持することができる。以下、詳細を説明する。
【００４３】
例えば、側壁１２とカーボンナノチューブ２０との接着箇所の接着強度が弱い場合、試料がマイクロ流路１１を通過する際などに、カーボンナノチューブ２０が側壁１２から脱離することがある。カーボンナノチューブ２０が側壁１２から脱離すると、マイクロリアクターの比表面積が小さくなるため、化学反応の反応速度が低下する。さらには、脱離したカーボンナノチューブがマイクロ流路を閉塞させて、マイクロリアクターを破損させるおそれがある。
【００４４】
この点、カーボンナノチューブ２０の表面及び側壁１２の表面を、被覆膜３０で覆うことによって、カーボンナノチューブ２０と側壁１２とが固められて、カーボンナノチューブ２０と側壁１２との支持強度を向上させることができ、カーボンナノチューブ２０が側壁１２から脱離することを防止できる。カーボンナノチューブ２０が側壁１２から脱離することを防止できれば、比表面積が小さくなることはなく、化学反応の反応速度を維持することができ、さらには、マイクロ流路１１の閉塞によるマイクロリアクター１０の破損をも防止することができる。
【００４５】
また、カーボンナノチューブ２０の表面を、耐熱性を有する被覆膜３０で覆うことによって、カーボンナノチューブ２０の焼失を防止し、ひいては化学反応の反応速度を維持することができる。例えば、１０００℃以上の耐熱性を有する被覆膜３０で覆われている場合、試料の化学反応によって発熱して、マイクロ流路１１の温度が４００℃を超えた場合であっても、大気から遮断されるため、カーボンナノチューブ２０が焼失することを防止できる。カーボンナノチューブが焼失すれば、マイクロリアクターの比表面積が小さくなるため、化学反応の反応速度が低下するが、カーボンナノチューブ２０の焼失を防止できるため、化学反応の反応速度を維持することができる。
【００４６】
化学反応前の試料または化学反応後の試料が酸性の物質である場合、例えば、過酸化水素の生成する場合、カーボンナノチューブ２０の表面が腐食することで、カーボンナノチューブ２０の消失、脱離が発生する可能性があるが、耐酸化性を有する被覆膜３０でカーボンナノチューブ２０を覆うことでカーボンナノチューブ２０の焼失・剥離を防止し、化学反応の反応速度を維持することができる。
【００４７】
その他、カーボンナノチューブ２０の表面が被覆膜３０で覆われていることので、触媒等を担持させる場合は担持性が向上する。ここで、被覆膜３０が触媒等の機能を持つ材料（例えば、コバルト、ニッケル、パラジウム、ラドン、白金、銀、金、ロジウム、鉄）であれば、触媒の担持を省くことができる。
【００４８】
また、カーボンナノチューブは撥水性であり、水溶液系の反応物を流す場合は、通過する試料をはじくことによって、最悪の場合は流路が閉塞される可能性がある。以下、詳細を説明する。
【００４９】
水溶液系の反応物である試料がマイクロ流路を通過した場合、カーボンナノチューブの撥水性によって、その試料ははじかれて球状となる。仮に、この球状の試料のサイズがカーボンナノチューブ同士の間隔よりも大きい場合、マイクロ流路を通過する試料がカーボンナノチューブに引っかかってしまう。そのため、高圧力で試料を押し込んだ場合を除いて、試料はマイクロ流路を通過することができず、マイクロ流路を閉塞するおそれがある。
【００５０】
この点、カーボンナノチューブ２０の表面が被覆膜３０で覆われている場合、カーボンナノチューブ２０と試料とが直接接触せず、カーボンナノチューブ２０が試料をはじくことはない。そのため、試料は球状とはならず、マイクロ流路１１を通過する試料がカーボンナノチューブ２０に引っかかって、試料がマイクロ流路を閉塞することを防止できる。
【００５１】
また、被腹膜３０の表面に、試料の化学反応を促進する触媒４０が担持されている場合、カーボンナノチューブ２０と触媒４０との作用によって、さらに化学反応の反応速度を向上させつつ、均一な反応速度の化学反応を試料に与えることができる。
【００５２】
例えば、マイクロ流路にカーボンナノチューブを有さない場合であって、化学反応の反応速度を向上させるために、マイクロ流路の側壁に、試料の化学反応を促進する触媒を担持させた場合、マイクロ流路の側壁近傍を通過する試料は、触媒の作用を受けて反応速度が大きく、マイクロ流路の中央を通過する試料は、触媒の作用を受けにくいため反応速度が小さい。そのため、試料がマイクロ流路のどこを通過するかによって反応速度にバラツキが生じる。
【００５３】
この点、カーボンナノチューブ２０を被覆した被覆膜３０の表面に、試料の化学反応を促進する触媒４０が担持された場合、前述したように、マイクロ流路１１を通過する試料は、必ずカーボンナノチューブ２０が存在する領域を通過するため、試料がマイクロ流路１１のどこを通過しても触媒４０の作用を受けて化学反応の反応速度を向上させることができる。すなわち、化学反応の反応速度を向上させつつ、均一な反応速度の化学反応を試料に与えることができる。
【００５４】
以下、各構成要素の具体的な態様について説明する。
マイクロリアクター１０の側壁１２は、耐熱性があり不活性な材料で形成されており、例えばガラス、シリコン、ＳｉＣ、アルミナ、マグネシア、鉄、銅、チタン、プラスチックなどで形成されている。
【００５５】
基板Ｓの材質は、一般的にはＳｉが用いられるが、これに限られず、例えばガラス等が用いられても良い。ただし、ＳｉＣ熱分解法でカーボンナノチューブ２０を生成する場合、基板Ｓの材質はＳｉＣである。
【００５６】
カーボンナノチューブ２０の長さは、マイクロ流路１１の両方の側壁１２から支持されるように、側壁１２同士の距離と同程度から側壁１２同士の距離の１．０５倍程度とすればよい。カーボンナノチューブの長さは、カーボンナノチューブを成長させる時間に依存する。すなわち、カーボンナノチューブを成長させる時間が長いほど、カーボンナノチューブの長さも大きくなる。
【００５７】
また、カーボンナノチューブ２０の直径は、強度を保ちつつ、比表面積を大きくするため、１０ｎｍ〜１０００ｎｍとすればよい。なお、配向構造のカーボンナノチューブ２０をＣＶＤ法で生成した場合、カーボンナノチューブの直径は、カーボンナノチューブ２０を成長させるための触媒粒子のサイズに依存する。すなわち、触媒粒子のサイズが大きいほど、カーボンナノチューブ２０の直径も大きくなる。
【００５８】
カーボンナノチューブ２０同士の間隔は、試料とカーボンナノチューブ２０との濡れ性から接触角を求めて、球状となった試料のサイズよりも大きくすればよい。これにより、試料がカーボンナノチューブ２０に引っかかって、マイクロ流路１１を閉塞することを防止できる。
【００５９】
また、カーボンナノチューブ２０を被覆膜３０で覆う場合は、試料と被覆膜３０との濡れ性から接触角を求めて、同様にしてカーボンナノチューブ２０同士の間隔を決定すればよい。
【００６０】
被覆膜３０は、シリコン、チタン、銅、鉄、ニッケルなどの金属や無機物であり、単体の結晶や酸化状態若しくは炭化状態である。
なお、配向構造のカーボンナノチューブについて説明したが、結晶表面からその外側に向けて髭状に成長したウィスカー構造のものであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０                    マイクロリアクター
１１                    マイクロ流路
１２、１２ａ、１２ｂ    側壁
２０                    カーボンナノチューブ
３０                    被覆膜
３１                    炭素膜
３２                    ＳｉＣ被覆膜
４０                    触媒
Ｓ                      基板
Ａ                      接着剤
【図１】
2015047586.tif 000003
【図２】
2015047586.tif 000004
【図３】
2015047586.tif 000005
【図４】
2015047586.tif 000006
【図５】
2015047586.tif 000007