(57)【要約】【課題】  化学修飾された特定のカーボンナノチューブに限定されることのない、あらゆる種類のカーボンナノ物体を集積する方法並びにこの方法により得られる中空膜構造体の提供。【解決手段】  カーボンナノ物体を含有する液体を、固体表面に滴下する滴下工程と、光線を前記固体表面上に照射する照射工程からなり、前記照射工程が、前記光線を前記固体表面上又は該固体表面近傍で集光する段階を含むことを特徴とするカーボンナノ物体の集積方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノ物体を含有する液体を、固体表面に滴下する滴下工程と、
光線を前記固体表面上に照射する照射工程からなり、
前記照射工程が、前記光線を前記固体表面上又は該固体表面近傍で集光する段階を含むことを特徴とするカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項２】
カーボンナノ物体を含有する水を、疎水性液体に滴下する滴下工程と、
光線を前記疎水性液体中に照射する照射工程からなり、
前記照射工程が、前記光線を集光する段階を含むことを特徴とするカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項３】
前記照射工程が、前記光線の集光部分を撮像し、該撮像された部分をディスプレイに表示する段階と、
該ディスプレイに表示された像中のカーボンナノ物体の集積状態を観察し、該カーボンナノチューブの集積体が所定の大きさとなるまで、前記光線を照射し続ける段階を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項４】
前記カーボンナノ物体が、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバ、ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項５】
前記液体が、水であることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項６】
前記液体が、イオン性液体であることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項７】
前記照射工程が、前記光線の集光部分を撮像し、該撮像された部分をディスプレイに表示する段階と、
該ディスプレイに表示された像中のカーボンナノ物体の集積状態を観察し、該カーボンナノ物体の集積体が所定の大きさとなるまで、前記光線を照射し続ける段階を備え、
前記液体が粒子を含有し、
該粒子が、前記カーボンナノ物体の集積体の所定の大きさよりも小さな粒子径であり、
前記照射工程において、前記光線が前記粒子の近傍又は粒子上に照射されることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項８】
前記疎水性液体が、イオン性液体であることを特徴とする請求項２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項９】
前記疎水性液体が、液晶であることを特徴とする請求項２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１０】
前記照射工程が、前記光線の集光部分を撮像し、該撮像された部分をディスプレイに表示する段階と、
該ディスプレイに表示された像中のカーボンナノ物体の集積状態を観察し、該カーボンナノ物体の集積体が所定の大きさとなるまで、前記光線を照射し続ける段階を備え、
前記疎水性液体が粒子を含有し、
該粒子が、前記カーボンナノ物体の集積体の所定の大きさよりも小さな粒子径であり、
前記照射工程において、前記光線が前記粒子の近傍又は粒子上に照射されることを特徴とする請求項２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１１】
前記カーボンナノ物体の表面に官能基が付与されることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１２】
前記カーボンナノ物体の表面が、界面活性剤により被覆されることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１３】
前記光線が、紫外領域から赤外領域の波長を有することを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１４】
前記光線が、単一波長の光線であることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１５】
前記光線の出力が、その集光点において、１ｍＷ以上１０Ｗ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１６】
前記照射工程が、光線を移動させる段階を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１７】
光線を移動させる光線移動工程を更に備え、
前記照射工程を実行し、カーボンナノ物体を集積させた後に、前記光線移動工程が行われることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法。
【請求項１８】
内部に空洞部を備える略球状の外殻体を備え、
該外殻体は、複数のカーボンナノ物体が集積してなることを特徴とする中空膜構造体。
【請求項１９】
前記カーボンナノ物体が、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバ、ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２０】
前記カーボンナノ物体が、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバからなる群から選択され、
前記カーボンナノ物体それぞれが、前記外殻体中で放射状に配向してなることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２１】
前記空洞部に粒子を備えることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２２】
前記空洞部に液晶を備えることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２３】
前記空洞部にイオン性液体を備えることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２４】
前記中空膜構造体の直径が、１００ｎｍ以上１ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２５】
前記カーボンナノ物体が疎水性を有することを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２６】
前記カーボンナノ物体が親水性を有することを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２７】
前記カーボンナノ物体が官能基を付与されてなることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【請求項２８】
前記カーボンナノ物体が界面活性剤により被覆されてなることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノ物体の集積方法及びこの集積方法により得られる中空膜構造体に関する。より詳しくは、本発明は、レーザ光を照射することによりカーボンナノ物体、特に、カーボンナノチューブを集積する方法並びにこの集積方法により得られる中空膜構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブは、１９９１年に発見された比較的新しい物質であり、炭素原子のみを構成元素とするものである。
カーボンナノチューブは、炭素原子の六員環で構成されるグラフェンシートを巻いた一次元性を有する筒形状をなす。グラフェンシートが１枚の構造のカーボンナノチューブは、単層（シングルウォール）カーボンナノチューブ（SWNT: Single Wall Carbon Nano Tube）と称される。複数のグラフェンシートからなり、多層構造をなすものは、多層（マルチウォール）カーボンナノチューブ（MWNT: Multi-Wall Carbon Nano Tube）と称される。
カーボンナノチューブの電気特性は、原子配列の態様（カイラリティ）によって、金属的性質を示したり、半導体的性質を示したりする。また、機械的強度にも優れ、多くの産業分野で注目を集めている物質である。
【０００３】
産業上利用される形態として、特許文献１乃至７に開示される技術を挙げることができる。
特許文献１や特許文献２に開示される技術は、カーボンナノチューブの導電特性を利用して電気接点を構築したり、導電性樹脂組成物を形成するものである。また、特許文献３に開示される技術は、カーボンナノチューブの導電性特性を利用して、帯電防止シートを作り出すものである。
特許文献４や特許文献５は、カーボンナノチューブの電界電子放出特性を利用し、蛍光発光型表示器を作り出すことや電子放出源を構築することを目的とする技術を開示する。
特許文献６に開示される技術は、カーボンナノチューブの優れた放熱特性を利用し、放熱板、熱交換器などを構築することを目的とするものである。
特許文献７に開示される技術は、カーボンナノチューブの高い機械的強度並びに耐腐食性を利用し、燃料電池用の熱可塑性樹脂組成物を作り出すことを目的とするものである。
【０００４】
カーボンナノチューブは、大きなアスペクト比を有する特異的構造をなす。したがって、カーボンナノチューブを配向して集積体構造を形成することにより、カーボンナノチューブの所望の電気的特性、機械的特性、熱的特性又は光学的特性を引き出すことが可能である。このため、カーボンナノチューブの配向を制御する方法に関して、数多くの研究がなされている。
【０００５】
特許文献８に開示される方法は、予め形成された細孔に電気泳動法によりカーボンナノチューブを誘導し、カーボンナノチューブの一端部を細孔に挿入する形態である。特許文献９、特許文献１０、および特許文献１１に開示される方法は、基板上で配向性カーボンナノチューブ膜を形成する方法である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７５１０２号公報
【特許文献２】特開２００３−３４７５１号公報
【特許文献３】特開２００２−６７２０９号公報
【特許文献４】特開２００１−３５３６２号公報
【特許文献５】特開２００３−６３８１４号公報
【特許文献６】特開平１０−１６８５０２号公報
【特許文献７】特開２００２−９７３７５号公報
【特許文献８】特開２００１−３１２９５３号公報
【特許文献９】特開２００２−３３８２２１号公報
【特許文献１０】特表２００５−５２１５６３号公報
【特許文献１１】特開２００４−３２３３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献８に開示の発明によれば、細孔を形成された鋳型が必要不可欠な要素となるという問題点が存する。即ち、カーボンナノチューブの集積体は、鋳型に必ず付随するものとなり、鋳型が存しない状態で構築することはできない。
特許文献８に開示の発明を応用して、シリカゲル表面に化学修飾したカーボンナノチューブを自己集積させる方法を挙げることができる。自己集積の後にエッチング処理にてシリカゲルを除去することにより、カーボンナノチューブのみからなる集積体を構築可能であるが、エッチング処理の手間を生ずるものとなる。
【０００８】
特許文献９に開示の発明によれば、配向膜を得る工程において、７００℃程度の加熱工程を必要とする。このことは、使用される基板の材料の選択幅を制限する結果となる。例えば、特許文献９に開示の発明を、ガラス基板を有するディスプレイに適用することはできない。なぜなら、ガラス基板の融点は６５０℃以下であるからである。
特許文献１０に開示の発明によれば、結晶化が実現する狭いプロセス条件においては、基板や鋳型なしで集積体を得ることも可能と考えられるが、非常に厳格なプロセス条件の制御が要求される。
特許文献１１に開示の発明によれば、イオン液体中にカーボンナノチューブを分散させて、イオン液体中に電場を印加する方法を挙げることができるが、十分な分散状態を得るため、カーボンナノチューブ試料の精製や、混合の際に乳鉢で十分にすりつぶすなどの前工程が必要となる。
【０００９】
上述の如く、カーボンナノチューブやその他カーボンナノ物体の集積化技術には、未だ多くの煩雑な工程が要求されている。本発明は、化学修飾された特定のカーボンナノチューブに限定されることなく、あらゆる種類のカーボンナノ物体を集積する方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、基板や鋳型の補助を要することなくカーボンナノ物体を集積する方法を提供することである。
更には、本発明は、上述の優れた方法から得られる中空膜構造体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】
【００１０】
請求項１記載の発明は、カーボンナノ物体を含有する液体を、固体表面に滴下する滴下工程と、光線を前記固体表面上に照射する照射工程からなり、前記照射工程が、前記光線を前記固体表面上又は該固体表面近傍で集光する段階を含むことを特徴とするカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項２記載の発明は、カーボンナノ物体を含有する水を、疎水性液体に滴下する滴下工程と、光線を前記疎水性液体中に照射する照射工程からなり、前記照射工程が、前記光線を集光する段階を含むことを特徴とするカーボンナノ物体の集積方法である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記照射工程が、前記光線の集光部分を撮像し、該撮像された部分をディスプレイに表示する段階と、該ディスプレイに表示された像中のカーボンナノ物体の集積状態を観察し、該カーボンナノチューブの集積体が所定の大きさとなるまで、前記光線を照射し続ける段階を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項４記載の発明は、前記カーボンナノ物体が、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバ、ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記液体が、水であることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項６記載の発明は、前記液体が、イオン性液体であることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項７記載の発明は、前記照射工程が、前記光線の集光部分を撮像し、該撮像された部分をディスプレイに表示する段階と、該ディスプレイに表示された像中のカーボンナノ物体の集積状態を観察し、該カーボンナノ物体の集積体が所定の大きさとなるまで、前記光線を照射し続ける段階を備え、前記液体が粒子を含有し、該粒子が、前記カーボンナノ物体の集積体の所定の大きさよりも小さな粒子径であり、前記照射工程において、前記光線が前記粒子の近傍又は粒子上に照射されることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
【００１３】
請求項８記載の発明は、前記疎水性液体が、イオン性液体であることを特徴とする請求項２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項９記載の発明は、前記疎水性液体が、液晶であることを特徴とする請求項２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項１０記載の発明は、前記照射工程が、前記光線の集光部分を撮像し、該撮像された部分をディスプレイに表示する段階と、該ディスプレイに表示された像中のカーボンナノ物体の集積状態を観察し、該カーボンナノ物体の集積体が所定の大きさとなるまで、前記光線を照射し続ける段階を備え、前記疎水性液体が粒子を含有し、該粒子が、前記カーボンナノ物体の集積体の所定の大きさよりも小さな粒子径であり、前記照射工程において、前記光線が前記粒子の近傍又は粒子上に照射されることを特徴とする請求項２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
【００１４】
請求項１１記載の発明は、前記カーボンナノ物体の表面に官能基が付与されることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項１２記載の発明は、前記カーボンナノ物体の表面が、界面活性剤により被覆されることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
【００１５】
請求項１３記載の発明は、前記光線が、紫外領域から赤外領域の波長を有することを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項１４記載の発明は、前記光線が、単一波長の光線であることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項１５記載の発明は、前記光線の出力が、その集光点において、１ｍＷ以上１０Ｗ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
【００１６】
請求項１６記載の発明は、前記照射工程が、光線を移動させる段階を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
請求項１７記載の発明は、光線を移動させる光線移動工程を更に備え、前記照射工程を実行し、カーボンナノ物体を集積させた後に、前記光線移動工程が行われることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノ物体の集積方法である。
【００１７】
請求項１８記載の発明は、内部に空洞部を備える略球状の外殻体を備え、該外殻体は、複数のカーボンナノ物体が集積してなることを特徴とする中空膜構造体である。
請求項１９記載の発明は、前記カーボンナノ物体が、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバ、ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
請求項２０記載の発明は、前記カーボンナノ物体が、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバからなる群から選択され、前記カーボンナノ物体それぞれが、前記外殻体中で放射状に配向してなることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
【００１８】
請求項２１記載の発明は、前記空洞部に粒子を備えることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
請求項２２記載の発明は、前記空洞部に液晶を備えることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
請求項２３記載の発明は、前記空洞部にイオン性液体を備えることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
請求項２４記載の発明は、前記中空膜構造体の直径が、１００ｎｍ以上１ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
【００１９】
請求項２５記載の発明は、前記カーボンナノ物体が疎水性を有することを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
請求項２６記載の発明は、前記カーボンナノ物体が親水性を有することを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
請求項２７記載の発明は、前記カーボンナノ物体が官能基を付与されてなることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
請求項２８記載の発明は、前記カーボンナノ物体が界面活性剤により被覆されてなることを特徴とする請求項１８記載の中空膜構造体である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のある実施形態によれば、固体表面にカーボンナノ物体を含有する液体を滴下する工程と、液体が滴下された固体表面に光線を照射する工程により、カーボンナノ物体を集積させることが可能である。
本明細書中で用いられるカーボンナノ物体との用語は、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバ、ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセルなどのカーボンナノ構造体を総称した概念である。本発明に使用されるカーボンナノ物体は、これらのカーボンナノ構造体のうち特定の１つの種類のものであってもよいし、これらを混合したものであってもよい。
【００２１】
光線を照射する工程において、照射される光線は固体表面上又はその近傍で集光される。集光部分は、ビデオカメラなどの撮像装置で撮像され、撮像装置により得られた動画がコンピュータディスプレイなどの表示手段に表示される。
カーボンナノ物体は、集光部分を中心として集積し、集積体（中空膜構造体）を形成する。集積体の大きさは、光線の照射時間により定まる。即ち、光線の照射時間が長くなれば、集積体の大きさは増大する。光線の照射時間を調整することにより、集積体の大きさを１００ｎｍ以上１ｃｍ以下の範囲で制御可能となる。
【００２２】
集積体の形状は、略球状であり、外殻はカーボンナノ物体で構成され、内部に空洞部が形成される。カーボンナノ物体がアスペクト比の高い物質、即ち、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル或いはカーボンファイバである場合、これらのカーボンナノ物体は、放射状に配向する。
【００２３】
ある実施形態において、固体表面に滴下される液体は水である。他の実施形態において、固体表面に滴下される液体はイオン性液体である。固体表面に滴下される液体が水である場合、集積体内部の空洞部には水が配されることとなる。一方、固体表面に滴下される液体がイオン性液体である場合には、集積体内部の空洞部にはイオン性液体が配されることとなる。
ある実施形態において、固体表面に滴下される液体中には粒子が含有される。粒子の大きさは、形成しようとする集積体の大きさよりも小さな大きさである。固体表面上に滴下された粒子近傍で光線を集光させることで、集積体内部の空洞部には粒子を配することが可能となる。
集積体外殻をなすカーボンナノ物体が上記のアスペクト比の高い物質であるとき、集積体内部に配されたイオン性液体、粒子等に集中的に熱エネルギ、電気エネルギを加えることが可能となる。
集積体外殻をなすカーボンナノ物体に官能基を付与することにより、集積体に所望の特性を与えることが可能となる。したがって、集積体を疎水性とすることや親水性とすることも適宜行なうことができる。或いは、カーボンナノ物体表面を界面活性剤で被覆することにより分散性を向上させ、集積体の分散性を向上させることが可能となる。
このように、鋳型や基板の補助を要することなく集積して形成された集積体（中空膜構造体）は、例えば、電気二重層キャパシタ材料（特開２００５−７９５０５号公報参照）、電磁波受信装置用素子（特開２００６−８６７３６号公報参照）、電磁波侵入防止空間形成用材料（特開２００５−１９１３８４号公報参照）、電界電子放出素子（特開２００６−１８２６０１号公報参照）、薬剤搬送用カプセル（特開２００４−１８２６０１号公報参照）、細胞培養用担体（特開２００６−２２３２７３号公報参照）などに適用可能である。
【００２４】
ある実施形態において、照射される光線は、紫外領域から赤外領域の波長を有する。また、ある実施形態において、照射される光線は、単一波長である。これら光線の中で特に好ましくは、赤外レーザ光（例えば、ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ））である。赤外レーザを用いることにより、レーザ光と水との相互作用を最小限に抑えることが可能となる。
また、光線の集光点における出力が１ｍＷ以上１０Ｗ以下であることが好ましい。１ｍＷ未満又は１０Ｗを超える範囲であると、十分な集積作用を得られなくなるためである。
【００２５】
ある実施形態において、照射される光線の位置は可変である。これにより、カーボンナノ物体が分散した液体中の所望の位置で、カーボンナノ物体の集積体を形成可能である。ある実施形態においては、カーボンナノ物体の集積体を形成した後、光線照射位置が変更される。光線の移動に伴い、集積体は液体中を移動することとなる。したがって、形成された集積体を液体中所望の位置に移動させることが可能である。
【００２６】
ある実施形態においては、カーボンナノ物体を含有する水を、疎水性液体に滴下する工程と、光線を疎水性液体に照射する工程により、カーボンナノ物体集積体を形成する。疎水性液体は、イオン性液体であってもよく、液晶であってもよい。また、疎水性液体が粒子を含有するものであってもよい。
この手法によっても、上述の効果と同様の作用を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係るカーボンナノ物体の集積方法及び中空膜構造体の実施形態について、図を参照しつつ説明する。
図１は、中空膜構造体の模式図であり、図１（ａ）は、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバ等のアスペクト比の高いカーボンナノ物体からなる中空膜構造体を示し、図１（ｂ）は、その他のカーボンナノ物体（ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセル）からなる中空膜構造体を示す。
ここで、カーボンナノ物体との用語は、単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、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバ、ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセルなどのカーボンナノ構造体を総称した概念である。
【００２８】
中空膜構造体（１）は、全体として、球形状をなし、所定肉厚の外殻体（２）を備える。外殻体（２）は球形状をなし、その中心部分には、空洞部（３）が形成される。
図１（ａ）に示す如く、アスペクト比の高いカーボンナノ物体で中空膜構造体（１）の外殻体（２）を形成する場合、外殻体（２）中のカーボンナノ物体は、長手方向軸が中空膜構造体（１）の中心から放射状に半径方向に向かうように配向する。
ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセルで外殻体（２）を構成した場合には、外殻体（２）中でこれらカーボンナノ物体が集積し、球形状を構成することとなる。
【００２９】
図２は、図１に示す中空膜構造体（１）を形成する方法のフローチャートである。
本発明のカーボンナノ物体の集積方法は、滴下工程と、照射工程からなる。
図３は、図２に示す滴下工程を示す。
滴下工程において、カーボンナノ物体を含有した液体を収容した容器（１０）が用意される。図３に示す例においては、カーボンナノ物体として、カーボンナノチューブが模式的に示されている。容器（１０）中に収容される液体は、水又はイオン性液体（Ionic Liquid）であり、カーボンナノ物体は液体中でランダムな配向を以って分散している。
【００３０】
ここで、イオン性液体とは、一般によく知られているように、常温溶融塩又は単に溶融塩と称される液体であり、イオンのみから構成されているにもかかわらず、常温・常圧で液体として存在し、有機カチオンと無機アニオンから構成される液体のことをいう。この液体は、１９９２年に大気中で安定な有機カチオンと無機アニオンから構成されるイオン性液体が見出されて以来、大きな注目を集めている。
このイオン性液体は、熱及び化学的安定性に優れ、不燃性・不揮発性といった特徴を備える。本発明において、イオン性液体は上記の構成・性質を備える任意のものを選択可能である。
尚、本発明に好適なイオン性液体として、下記の化学式１乃至４で表されるカチオン（より好ましくは、第４級アンモニウムイオン）と、陰イオン（X-）からなるものを例示的に列挙することができる。
【００３１】
【化１】
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【００３２】
【化２】
2008189535.tif 000004
【００３３】
【化３】
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【００３４】
【化４】
2008189535.tif 000006
【００３５】
滴下工程において、固体表面（１１）が示される。図３に示す例において、固体表面として、薄板状の平滑な表面を有するガラス板が用意されている。
容器（１０）中の液体は、液体中に混合されたカーボンナノ物質とともに固体表面（１１）上に滴下される。そして、液体は固体表面（１１）上で液層を形成する。固体表面（１１）上で形成された液層中で、カーボンナノ物体はランダムな配向を以って分散する。
【００３６】
図４は、照射工程を示す。
照射工程において、光線を固体表面（１１）下面から照射する。光線の照射経路途中には、対物レンズ（１５）が配され、光線は集光される。固体表面（１１）は、ガラス基板などの光透過性を有する材質であり、光線は対物レンズ（１５）を通過した後、固体表面（１１）を透過する。対物レンズ（１５）による集光作用により、固体表面（１１）上又は固体表面（１１）近傍の液層中に集光点（Ｆ）が作り出される。
図４に示す例において、固体表面（１１）上方にはビデオカメラなどの撮像装置（１２）が配される。撮像装置（１２）により得られた動画データは、コンピュータなどの画像解析装置（１３）に送られ、この動画データは解析装置（１３）が備えるディスプレイ上に表示される。
【００３７】
照射される光線は、複数波長を含むものであってもよいが、単一波長からなるものが好ましい。また照射される光線の波長は、紫外領域（２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下）又は赤外領域（３μｍ以上４０μｍ以下）に属することが好ましい。図４に示す例においては、ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）を用い、光ピンセット装置を用いて、レーザ光が照射されている。したがって、光ピンセット装置の操作により、光線の照射位置を上下左右に移動させることが可能である。したがって、レーザ光照射位置を調整可能であり、固体表面（１１）上の液層中の所望の位置に集光点（Ｆ）を作り出すことができる。
また、集光点（Ｆ）における出力は１ｍＷ以上１０Ｗ以下に調製されている。
【００３８】
図５は画像解析装置（１３）のディスプレイ上に表示される動画データを示す。図５（ａ）は光線照射前の状態を示し、図５（ｂ）は光線照射直後の状態を示し、図５（ｃ）は光線照射後、数秒経過した状態を示す。
図５（ａ）に示す如く、光線照射前において、カーボンナノ物体はランダムな配向で分散している。
図５（ｂ）に示す如く、照射工程を開始すると、液層中に集光点（Ｆ）が現れる。集光点周囲に存在するカーボンナノ物体は、一端部が集光点（Ｆ）の方向に向くようにその配向を変え、集光点（Ｆ）に向かって移動を開始する。
図５（ｃ）に示す如く、その後、カーボンナノ物体は、その一端部（Ｆ）が集光点（Ｆ）に達すると、停止する。集光点（Ｆ）周囲に存するカーボンナノ物体がこのような動作をする結果、集光点（Ｆ）を中心に、カーボンナノ物体が集積され、集光点（Ｆ）周りに集積したカーボンナノ物体は、集光点（Ｆ）を中心とした放射状の配向を示すこととなる。
このようにカーボンナノ物体が集積して形成された中空膜構造体（１）の大きさは、光線の照射時間の増減により、直径１００ｎｍ以上１ｃｍ以下の範囲で調節可能である。光線の照射時間を長くすると、中空膜構造体（１）の大きさは増大する。
【００３９】
上記のように中空膜構造体（１）を形成した後、光線照射状態を維持しつつ、光ピンセットを操作して、集光点（Ｆ）の位置を上下左右に移動させてもよい。これにより、形成された中空膜構造体（１）を液層中の所望の位置に移動させることが可能となる。
【００４０】
このようにして、図１（ａ）に示すような中空膜構造体（１）が形成されることとなる。尚、カーボンナノ物体として、カーボンナノホーンを用いても、同様の中空膜構造体（１）を形成することが可能となる。また、カーボンナノ物体として、ナノオニオン、フラーレン、ナノカプセルを用いると、図１（ｂ）に示すような、中空膜構造体（１）を形成することが可能となる。
尚、液体として水を用いる場合には、空洞部（３）は水で満たされることとなり、液体としてイオン性液体を用いる場合には、空洞部（３）はイオン性液体で満たされることとなる。
【００４１】
図６は、滴下工程の他の実施形態を示す。
図６に示す滴下工程において、容器（１０）内には、カーボンナノ物体（Ｃ）の他、微粒子（Ｐ）が液体中で混合されている。そして、容器（１０）中の液体が固体表面（１１）上に滴下され、固体表面（１１）上に液層が形成される。
液層中には、カーボンナノ物体（Ｃ）の他、粒子（Ｐ）が含まれることとなる。微粒子（Ｐ）の大きさは、形成しようとする中空膜構造体（１）の大きさよりも小さく、図６に示す実施形態においては、高分子微粒子が用いられている。
【００４２】
図７は、照射工程を行なう前後のディスプレイに現れる動画データを示す。
照射工程は、図４に関連して示した方法と同様に行なわれる。
図７（ａ）に示す如く、ディスプレイ中には、複数のカーボンナノ物体（Ｃ）と１つの粒子（Ｐ）が現れている。照射工程において、粒子（Ｐ）の近傍又は粒子（Ｐ）上に集光点（Ｆ）が位置する。
カーボンナノ物質（Ｃ）は、図５に関連して説明した態様と同様の移動動作を示し、集光点（Ｆ）周囲に集積する。この結果、粒子（Ｐ）はカーボンナノ物体に取り囲まれることとなる。
この工程により、中空膜構造体（１）の空洞部（３）には、微粒子（Ｐ）が収容されることとなる。
【００４３】
図８は、滴下工程の他の実施形態を示す。
図８に示す滴下工程において、２つの容器（１０，１００）が用意される。容器（１０）内には、カーボンナノ物体が混合された水が収容される。容器（１００）内には疎水性液体が収容される。容器（１００）内に収容される液体としては、液晶、疎水性を有するイオン性液体を上げることができる。
容器（１０）中の水を、容器（１００）中の疎水性液体中に滴下すると、疎水性液体中に水で占められる閉領域（１１０）が形成される。閉領域（１１０）中において、カーボンナノ物体が、ランダムな配向を以って分散している。
【００４４】
図９は、照射工程の他の実施形態を示す。
図８に示された容器（１００）は、光透過性材料からなり、その下方に撮像装置（１２）が配され、撮像装置（１２）は容器（１００）内のカーボンナノ物体の移動動作を撮像する。撮像装置（１２）により得られた動画データは、画像解析装置（１３）に送られ、画像解析装置（１３）が備えるディスプレイに表示される。
容器（１００）上方から光線が照射される。そして、対物レンズ（１５）を介して、容器（１００）内の疎水性液体中に集光点（Ｆ）が作り出される。
【００４５】
集光点（Ｆ）が作り出されると、閉領域（１１０）中で分散するカーボンナノ物体は、集光点（Ｆ）に向かって移動する。この移動態様は、図５に関連して説明したものと同様である。
疎水性液体中に粒子を混合させてもよい。集光点（Ｆ）を粒子上又はその近傍で作り出すことで中空膜構造体（１）の空洞部（３）中に粒子を収容させることができる。
【００４６】
疎水性液体が、液晶である場合、中空膜構造体（１）の空洞部（３）は液晶で占められることとなる。また、疎水性液体が、イオン性液体である場合、中空膜構造体（１）の空洞部（３）はイオン性液体で占められることとなる。
【００４７】
図１０は、上記方法により形成された中空膜構造体（１）の光学顕微鏡写真を示す。
図１０の中空膜構造体（１）は、固体表面（１１）上にカーボンナノチューブが混合されたイオン性液体を滴下し、固体表面（１１）上の液層に集光点（Ｆ）を作り出し、形成されたものである。
図１０に示す如く、中空膜構造体（１）は略球状であり、中空膜構造体（１）内部には空洞部（３）が形成されている。そして、空洞部（３）内部はイオン性液体で占められている。
図１０に示す中空膜構造体（１）の外径は約６０μｍである。
【００４８】
上記説明において、カーボンナノ物体は何ら表面処理を施されていないため、形成される中空膜構造体（１）は疎水性である。しかしながら、カーボンナノ物体に水酸基で化学的修飾を施し、親水性を中空膜構造体（１）に与えてもよい。或いは、カーボンナノ物体表面をドデシル硫酸ナトリウム（SDS）などの界面活性剤で被覆し、分散性の向上を図ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、導電性樹脂材料、水素貯蔵材料、電気二重層キャパシタ用材料、電磁波受信装置用材料、電磁波侵入防止剤、電磁波閉じ込め材料、電界電子放出素子、薬剤搬送用カプセルや細胞培養用担体に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る中空膜構造体の模式図である。
【図２】図１の中空膜構造体を形成する方法の概略フローチャートである。
【図３】図２に示す滴下工程を示す図である。
【図４】図２に示す照射工程を示す図である。
【図５】図４に示す照射工程中におけるカーボンナノ物体の移動動作を模式的に表す図である。
【図６】滴下工程の変更形態を示す図である。
【図７】図６に示す滴下工程の後に行なわれる照射工程におけるカーボンナノ物体の移動動作を模式的に表す図である。
【図８】滴下工程の変更形態を示す図である。
【図９】図８に示す滴下工程の後に行なわれる照射工程を表す図である。
【図１０】イオン性液体中でのカーボンナノチューブによる中空膜構造体の光学顕微鏡象である。構造体の外径は約６０μｍである。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・・・中空膜構造体
１１・・・・固体表面
２・・・・・外殻体
３・・・・・空洞部
【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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【図１０】
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