(57)【要約】【課題】  本発明は複数（２本以上）のカーボンナノチューブが縒り合わさってできた、より太くより強い強度を持つカーボンナノチューブのロープを提供する。【解決の手段】  単層のカーボンナノチューブ（１）を構成する炭素原子（３）を窒素原子（５）に入れかえて、その窒素原子（５）どうしを共有結合させ、２本のカーボンナノチューブが結び付いた状態の、複数（２本以上）のカーボンナノチューブが縒り合わさったロープ状の構造を持つことを特徴とする。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブ（１）を構成する炭素原子（３）の一部を窒素原子（５）に入れかえ、その窒素原子（５）どうしを共有結合させて、２本以上のカーボンナノチューブが縒り合った１つの螺線状の分子にする。
本発明は以上のような構造によってできているカーボンナノチューブのロープである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は窒素原子を混入させた２本または数本のカーボンナノチューブを窒素原子と窒素原子の共有結合によって結び付けて、螺旋状に縒り合わせたカーボンナノチューブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のカーボンナノチューブは単層または多層の筒状の構造を持つ単体の炭素分子であり、２本以上のカーボンナノチューブを縒り合わせたロープ状の構造を持つものは無かった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  これには次のような欠点があった。
カーボンナノチューブの構造が単層または多層の１つの筒状であるために、直径が数十ナノメートル（ｎｍ）程度であり、太くて安定的なカーボンナノチューブを作ることはできなかった。
本発明は、以上のような欠点をなくすためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  カーボンナノチューブ（１）を構成する炭素原子（３）の一部を窒素原子（５）と入れ替えて、２本のカーボンナノチューブの中に組み入れたその窒素原子（５）どうしを共有結合（８）させる。カーボンナノチューブの中の窒素原子（５）を螺旋状に配置すると、２本のカーボンナノチューブが螺旋状に縒り合ったロープ状の構造を持つ１つの分子となる。また同様に窒素原子（５）どうしを共有結合（８）させることによって数本のカーボンナノチューブを螺旋状に縒り合わせると、多数のカーボンナノチューブが結び付いた１つのロープ状の分子となる。
本発明は以上のような構造を持つカーボンナノチューブのロープである。
【発明の効果】
【０００５】（イ）複数のカーボンナノチューブが縒り合うことで、太くて安定的なロープ状のカーボンナノチューブの分子をつくることができる。
（ロ）複数のカーボンナノチューブが縒り合ってロープ状になることで、より強度が強く柔軟性のあるカーボンナノチューブの分子をつくることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】  カーボンナノチューブの分子構造を表す図である。
【図２】  ベンゼンの分子構造を表す図である。
【図３】  ピリジンの分子構造を表す図である。
【図４】  ピリミジンの分子構造を表す図である。
【図５】  ベンゼン環の中の炭素原子の結合を表す図である。
【図６】  カーボンナノチューブの中の炭素原子の結合を表す図である。
【図７】  ベンゼン環の中の窒素原子の結合を表す図である。
【図８】  カーボンナノチューブの中の窒素原子の結合を表す図である。
【図９】  ジグザク型のカーボンナノチューブの結合の手順図である。
【図１０】  アームチェア型のカーボンナノチューブの結合の手順図である。
【図１１】  螺旋型のカーボンナノチューブの結合の手順図である。
【図１２】  カーボンナノチューブのロープの部分展開図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】  以下、本発明を実施するための形態について説明する。
単層のカーボンナノチューブ（１）を構成する炭素原子（３）を窒素原子（５）に入れ替えて、窒素原子（５）を組み入れた他の単層のカーボンナノチューブの中の窒素原子（５）に共有結合（８）をさせる。窒素原子（５）をカーボンナノチューブの分子の上に螺旋状に配置すると、２本のカーボンナノチューブが螺旋状に縒り合ったロープ状のカーボンナノチューブの分子を作ることができ、窒素原子（５）の配置の仕方によっては多数のカーボンナノチューブが縒り合ったロープ状のカーボンナノチューブの分子を作ることもできる。
本発明は以上のような構造である。
単体の炭素分子として完成しているカーボンナノチューブに窒素原子（５）を組み入れるのは技術的に難しい。したがって窒素原子（５）はカーボンナノチューブとして完成する前の材料の段階で組み入れることになる。
カーボンナノチューブはベンゼン環が直線上に多数結合したベンゼン環の鎖（９）を立体的に結合させていくことで作ることができる。ベンゼン環は６つの炭素原子（３）が平面上の六角形の頂点の位置に並び、互いに共役二重結合（７）をすることでできている。ベンゼン「図２」は、その６つの炭素原子（３）のそれぞれに水素原子（４）が共有結合（８）をしている「図５」。ベンゼン環の６つの炭素原子（３）の１つが窒素原子（５）に入れ替わったのがピリジン「図３」、２つが窒素原子（５）に入れ替わったのがピリミジン「図４」である。ピリジン「図３」やピリミジン「図４」の窒素原子（５）には水素原子（４）は結合していない。ベンゼン環の中の窒素原子（５）は２つの炭素原子（３）と共役二重結合（７）をした状態「図７」で安定している。ピリジン「図３」やピリミジン「図４」を途中に組み入れたベンゼン環の鎖（９）を立体的（チューブ状）に結合させていくことで、窒素原子（５）が組み込まれたカーボンナノチューブを作ることができる。
短連のベンゼン環の鎖（９）が環状に閉じたものを積み重さねるように結合させていくとジグザク型のカーボンナノチューブ「図９」ができて、数本の長連のベンゼン環の鎖（９）を端から順に、全体が環状構造になるように結合させていくとアームチェア型のカーボンナノチューブ「図１０」ができる。また、一本の長連のベンゼン環の鎖（９）をコイル状に巻いて結合させていくと螺旋型のカーボンナノチューブ「図１１」ができる。螺旋型のカーボンナノチューブ「図１１」が２本からなるカーボンナノチューブのロープは原料であるベンゼン「図２」とピリシン「図３」の混合比の調整だけで比較的簡単に作ることができる可能性がある。
カーボンナノチューブ（１）の中では炭素原子（３）は別の炭素原子（３）と共役二重結合（７）をしている「図６」。この場合には炭素原子（３）は水素原子（４）とは結合をしていない。カーボンナノチューブの中の窒素原子（５）は３つの炭素原子（３）と共役二重結合（７）をするが、炭素原子（３）よりも窒素原子（５）の方が電価数が１つ多いために、軌道電子（６）が１つ余り、窒素原子（５）の中のＬ殻の電子軌道にＰ軌道が１つ追加される。新しく追加されたＬ殻のＰ軌道には軌道電子（６）が１つしか入っていないために不安定であり、他の窒素原子（５）と共有結合（８）をすることで安定になる「図８」。
このように窒素原子（５）と窒素原子（５）が共有結合（８）をすることで、２本以上のカボンナノチューブが１つの分子として結合することが可能となり、カーボンナノチューブのロープを作ることができるのである。
【符合の説明】
【０００８】１  カーボンナノチューブ（全体）
２  カーボンナノチューブ（構造）
３  炭素原子「Ｃ」
４  水素原子「Ｈ」
５  窒素原子「Ｎ」
６  軌道電子「ｅ−」
７  共役二重結合
８  共有結合
９  ベンゼン環の鎖
【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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【図１１】
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【図１２】
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