(57)【要約】【課題】簡素な構成でありながら、カーボンナノカプセルを容易に製造することができるカーボンナノカプセル製造装置を提供する。【解決手段】パイレックス・ビーカー１内にカーボン含有の有機溶媒２を貯留すると共に、パイレックス・ビーカー１の有機溶媒２中に沈めた一対のニッケル製のアーク放電用電極３，４を対向配置し、この一対のアーク放電用電極３，４に電源を供給してアーク放電を発生させてカーボンナノカプセルを成長させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボン含有の有機溶媒を貯留した容器と、該容器内にて前記有機溶媒中に沈めた状態で対向配置されたニッケルからなる一対のアーク放電用電極と、該一対のアーク放電用電極への電源供給回路とを備えていることを特徴とするカーボンナノカプセル製造装置。
【請求項２】
カーボン含有の有機溶媒を貯留した容器と、該容器内にて前記有機溶媒中に沈めた状態で対向配置されたニッケル合金からなる一対のアーク放電用電極と、該一対のアーク放電用電極への電源供給回路とを備えていることを特徴とするカーボンナノカプセル製造装置。
【請求項３】
前記ニッケル合金は、ニッケルを心材としてその周囲をカーボンを含まない金属で包囲したものであることを特徴とする請求項２に記載のカーボンナノカプセル製造装置。
【請求項４】
前記ニッケル合金は、カーボンを含まない金属にニッケル粉末を混合させたものであることを特徴とする請求項２に記載のカーボンナノカプセル製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載のカーボンナノカプセル製造装置を用い、前記一対のアーク放電用電極で発生するアーク放電により前記有機溶媒中のカーボンからカーボンナノカプセルを成長させることを特徴とするカーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４に記載のカーボンナノカプセル製造装置を用い、請求項５に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするカーボンナノカプセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレンやカーボンナノチューブといったカーボンナノカプセル製造装置、カーボンナノカプセルの製造方法、及びカーボンナノカプセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−２８７４８８号公報
【０００３】
近年、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、バッキーオニオンといったカーボンナノカプセルが注目され、これらの製造装置や製造方法も各種提案がなされている。
【０００４】
また、このようなカーボンナノチューブを有機溶媒に分散させた溶液が入っている容器内において、先端が尖った金属又は半導体の探針を電極と少しの間隔を開けて対向させ、この探針と電極に電圧を与えることによって、探針の先端にカーボンナノチューブを付着させることで走査型プローブ顕微鏡用探針を作製する方法が知られている（特許文献１参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、周知の各種カーボンナノカプセルの製造装置は、非常に大型でしかも複雑な構成を採用しているものであった。また、高価なグラファイト電極をカーボンナノチューブの炭素源としているうえ、放電に伴うグラファイト電極の溶解等を考慮すると、グラファイト電極を頻繁に交換しなければならないといった問題が生じていた。
【０００６】
一方、上述した特許文献１に開示の技術は、非常に簡素な装置ではあるが、予め作製されたカーボンナノチューブを有機溶媒内に分散させたもので、カーボンナノカプセルそのものを作製する装置ではない。
【０００７】
本発明は、小型で簡素な構成であり、しかも、有機溶媒をカーボンナノカプセルの炭素源とすることによってカーボンナノカプセルの連続生成を可能とすることができる新規なカーボンナノカプセル製造装置、カーボンナノカプセルの製造方法、及びカーボンナノカプセル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】
【０００８】
その目的を達成するため、請求項１に記載のカーボンナノカプセル製造装置は、カーボン含有の有機溶媒を貯留した容器と、該容器内にて前記有機溶媒中に沈めた状態で対向配置されたニッケルからなる一対のアーク放電用電極と、該一対のアーク放電用電極への電源供給回路とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載のカーボンナノカプセル製造装置は、カーボン含有の有機溶媒を貯留した容器と、該容器内にて前記有機溶媒中に沈めた状態で対向配置されたニッケル合金からなる一対のアーク放電用電極と、該一対のアーク放電用電極への電源供給回路とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載のカーボンナノカプセル製造装置は、前記ニッケル合金は、ニッケルを心材としてその周囲をカーボンを含まない金属で包囲したものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載のカーボンナノカプセル製造装置は、前記ニッケル合金は、カーボンを含まない金属にニッケル粉末を混合させたものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載のカーボンナノカプセルの製造方法は、請求項１乃至請求項４に記載のカーボンナノカプセル製造装置を用い、前記一対のアーク放電用電極で発生するアーク放電により前記有機溶媒中のカーボンからカーボンナノカプセルを成長させることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載のカーボンナノカプセルは、請求項１乃至請求項４に記載のカーボンナノカプセル製造装置を用い、請求項５に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のカーボンナノカプセル製造装置によれば、簡素な構成でありながら、カーボンナノカプセルを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明のカーボンナノカプセル製造装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のカーボンナノカプセル製造装置の構成図である。
図１において、１はパイレックス・ビーカー（登録商標）、２はパイレックス・ビーカー１に貯留（例えば、１５００ｍｌ）されたカーボン含有の有機溶媒、３，４はパイレックス・ビーカー１中に互いに先端が離間した状態で対向配置されたニッケル製の一対の電極である。
【００１６】
有機溶媒には、ここではトルエンが用いられているが、カーボンを含む有機溶媒であれば特に限定されるものではない。
【００１７】
アーク放電は、一対の電極３，４の一方（例えば、陽極側）を有機溶媒２内で他方（例えば、陰極側）に接触させた後、一方を他方から再び離す際に放電する。また、陰極と陽極との対向間隔が１ｍｍ以下で放電電圧ＶＤと電流ＩＤとがそれぞれ１５−２０Ｖと２５−３０Ａである限り、放電は安定する。この際、各電極３，４の直径は６ｍｍであるが、このときの電流密度７５−９０Ａ／ｃｍ２が維持されている限り、その径は特に限定されない。
【００１８】
一方の電極４の先端には、スス５が付着し、その一部は溶媒中に分散する。これらのスス５は、図２に示すような電子顕微鏡画像として得られる。ここで、図２の電子顕微鏡画像に対応した図３の説明図に示すように、領域Ａ〜Ｃのそれぞれにおいて電子線回析による組成分析を行った。
【００１９】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、その解析結果のグラフ図で、図４（Ａ）は図３の領域Ａ、図４（Ｂ）は図３の領域Ｂ、図４（Ｃ）は図３の領域Ｃの組成分析結果である。
尚、図４（Ａ）〜（Ｃ）において、Ｃｕはスス５を電子写真にて撮影する際にスス５を安定させるためのサンプルホルダーとして用いた結果が反映されたもので、実質的に本発明のカーボンナノカプセルの製造にはなんら寄与していないものである。
【００２０】
この図４で明らかなように、特に領域Ａと領域Ｃとにおいて、球状及び筒状のカーボンナノカプセルが確認され、それらは、カーボン及びニッケルにより構成されていることがわかる。また、これらは、それぞれ溶媒と電極に由来するものと思われる。
【００２１】
また、図５に示すように、領域Ｃに対するラマン散乱スペクトルを分析したところ、２つのピーク（Ｄバンド、Ｇバンド）が存在し、そのうちのＧバンドが確認されたので、領域Ｃのナノカーボンはグラファイト層によって構成されていることがわかる。
【００２２】
このように、電極３，４として用いた材料がカーボンナノチューブになり得ないものでありながら、有機溶媒２に由来するグラファイトが形成されると共に、カーボンナノカプセルやカーボンナノカプセルが生成されることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のカーボンナノカプセル製造装置の構成図である。
【図２】カーボンナノカプセル製造装置で得られたススの拡大電子顕微鏡写真図である。
【図３】図２で示した拡大電子顕微鏡写真図の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はカーボンナノカプセル製造装置で得られたススの一部を電子線回析により組成分析した結果のグラフ図である。
【図５】図４（Ｃ）に対応するラマン散乱スペクトルによる分析結果のグラフ図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…パイレックス・ビーカー（容器）
２…有機溶媒
３…ニッケル電極（アーク放電用電極）
４…ニッケル電極（アーク放電用電極）
５…スス（カーボンナノカプセル含有スス状物質）
【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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