カーボンナノ構造体およびその加工方法ならびに製造方法
【課題】カーボンナノ構造体の形状や電気的特性を制御する。
【解決手段】本発明に従ったカーボンナノ構造体の加工方法は、カーボンナノ構造体（たとえばカーボンナノチューブ１）を準備する工程（ＣＮＴ準備工程）と、当該カーボンナノチューブ１に対して、一軸方向に応力を加えた状態で、エネルギー線（たとえば電子線）を照射する工程（照射工程）とを備える。このようにすれば、カーボンナノチューブ１の長さや電気的特性を容易に変更することができる。
【解決手段】本発明に従ったカーボンナノ構造体の加工方法は、カーボンナノ構造体（たとえばカーボンナノチューブ１）を準備する工程（ＣＮＴ準備工程）と、当該カーボンナノチューブ１に対して、一軸方向に応力を加えた状態で、エネルギー線（たとえば電子線）を照射する工程（照射工程）とを備える。このようにすれば、カーボンナノチューブ１の長さや電気的特性を容易に変更することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カーボンナノ構造体およびその加工方法ならびに製造方法に関し、より特定的には、一方向に延びる形状を有するカーボンナノ構造体およびその加工方法ならびに製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ＮａｎｏＴｕｂｅ：ＣＮＴ）などのカーボンナノ構造体が知られている（たとえば、特開２０１０−９９５７２号公報（以下、特許文献１と呼ぶ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９９５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カーボンナノチューブなどのカーボンナノ構造体は、炭素原子がナノメートルレベルの直径で並ぶことにより形成される構造体であって、電子材料など様々な分野への応用が検討されている。そのため、カーボンナノ構造体が比較的新しい材料でもあることから、カーボンナノ構造体の電気的特性といった特性の制御方法やカーボンナノ構造体の加工方法などが広く研究されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者は、カーボンナノ構造体について鋭意研究を進める中で、以下のような新たな知見を得た。すなわち、カーボンナノ構造体に一軸方向で応力を加えた状態でエネルギー線を照射すると、カーボンナノ構造体の長さが変化するという新たな現象を見出した。このようなカーボンナノ構造体の長さの変化は、応力（たとえば引張応力）を加えた状態でさらにエネルギー線を照射するという条件が揃って初めて起きる現象であった。また、エネルギー線のエネルギーレベルを変更することで、カーボン構造体の長さの変化量も変更可能であった。さらに、このように長さの変化したカーボンナノ構造体では、その電気抵抗も長さの変化の前後において変化していた。上記のような知見に基づく本発明に従ったカーボンナノ構造体の加工方法は、カーボンナノ構造体を準備する工程と、当該カーボンナノ構造体に対して、一軸方向に応力を加えた状態で、エネルギー線を照射する工程とを備える。
【０００６】
このようにすれば、カーボンナノ構造体の上記一軸方向における（応力を加えた方向における）長さを、エネルギー線の照射エネルギーを調整することで変更することができる。また、発明者の知見によれば、エネルギー線の照射により長さが変更されたカーボンナノ構造体は、その電気的特性（たとえば電気抵抗値）もエネルギー線の照射前後で異なる。このため、たとえば１種類のカーボンナノ構造体より、長さおよび／または電気的特性が異なる複数種類のカーボンナノ構造体を得ることができる。
【０００７】
なお、ここでカーボンナノ構造体とは、炭素原子により構成されるナノメートルオーダーの構造を持つ物質であり、たとえばカーボンナノチューブ（１層あるいは複数層のもの）が例として挙げられる。
【０００８】
この発明に従ったカーボンナノ構造体の製造方法は、上記カーボンナノ構造体の加工方法を用いている。このようにすれば、エネルギー線の照射エネルギーを適宜変更することにより、一種類のカーボンナノ構造体を出発材料として、長さや電気的特性の異なる複数種類のカーボンナノ構造体を製造することができる。
【０００９】
この発明に従ったカーボンナノ構造体は、一方向に延び、側壁を有するカーボンナノ構造体であって、当該一方向に対して、側壁が周期的に屈曲している。発明者は、上述したカーボンナノ構造体の加工方法または製造方法を適用して得られたカーボンナノ構造体の側壁を観察した結果、当該側壁が周期的に波打つように屈曲していることを見出した。このように側壁が周期的に屈曲することで、カーボンナノ構造体の延在方向（上記一方向）における単位長さ当たりでのカーボンナノ構造体の表面積は、当該屈曲が形成されていない場合（つまりエネルギー線を照射されていない場合）より大きくなる。このため、カーボンナノ構造体の単位体積当たりの表面積を大きくすることができるので、たとえば触媒などの用途に本発明によるカーボンナノ構造体を適用すると、触媒の単位体積当たりの反応面積（表面積）を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、長さや電気的特性の異なるカーボンナノ構造体を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるカーボンナノチューブの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図１に示した照射工程を説明するための模式図である。
【図３】照射工程を実施した後のカーボンナノチューブを示す斜視模式図である。
【図４】図３の領域ＩＶにおけるカーボンナノチューブの側壁の断面を示す模式図である。
【図５】比較例の試料に対して電子線を照射した前後における試料の状態を示す写真である。
【図６】実施例１の試料に対して電子線を照射した前後における試料の状態を示す写真である。
【図７】実施例２の試料に対して電子線を照射した前後における試料の状態を示す写真である。
【図８】実験２の結果を示すグラフである。
【図９】実験３の結果を示す図である。
【図１０】実験４の結果を示すグラフである。
【図１１】実験５の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１３】
図１および図２を参照して、本発明によるカーボンナノチューブの製造方法を説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明によるカーボンナノ構造体の一例であるカーボンナノチューブの製造方法では、まずカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、図２に示すように、カーボンナノチューブ１を、タングステンからなるプローブ針３の先端とカンチレバー２の先端との間を繋ぐように配置する。プローブ針３とカーボンナノチューブ１との間の接続方法、およびカーボンナノチューブ１とカンチレバー２との接続方法は、任意の方法を用いることができる。たとえば、ナノチューブをプローブ針に接触させて通電し、針表面に吸着している炭素成分と接着させる、といった方法を用いることができる。この結果、図２に示すようにカンチレバー２とプローブ針３との先端を繋ぐようにカーボンナノチューブ１が配置された状態となる。
【００１５】
ここで、カーボンナノチューブ１としては、炭素の層（グラフェン）が１層だけ筒状になっているシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、炭素の層が複数層積層した状態で筒状になっているマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）を用いることができる。カーボンナノチューブ１の長さはたとえば１μｍ以上３μｍ以下とすることができる。また、カーボンナノチューブ１がＭＷＮＴである場合には、当該カーボンナノチューブ１の直径はたとえば１０ｎｍ程度である。また、カーボンナノチューブ１がＳＷＮＴである場合には、当該カーボンナノチューブ１の直径はたとえば２ｎｍ程度である。
【００１６】
次に、図１に示した照射工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、図２に示したように、プローブ針３の先端とカンチレバー２との間にカーボンナノチューブ１を配置した状態で、カンチレバー２を図２の上方に向けて（プローブ針３から離れる方向に向けて）移動させるようにカンチレバー２に対して応力を加える。このようにして、カーボンナノチューブ１の延在方向に沿って当該カーボンナノチューブ１に引張応力を加える。なお、カーボンナノチューブ１に応力を加えることができれば、プローブ針３をカンチレバー２に対して移動させてもよいし、プローブ針３とカンチレバー２との両方を移動させてもよい。また、カーボンナノチューブ１に加える応力は、カーボンナノチューブ１が破断しない範囲で任意の値とすることができるが、たとえば０．５ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下、より好ましくは０．８ＧＰａとすることができる。
【００１７】
そして、上記のようにカーボンナノチューブ１に応力が印加された状態で、照射領域４で示される領域にエネルギー線としての電子線を照射する。電子線の照射エネルギー値としては、たとえば５ｋｅＶ以上３０ｋｅＶ以下といった数値範囲を採用することができる。このように、引張応力を加えた状態でカーボンナノチューブ１にエネルギー線を照射することで、エネルギー線の照射を行なう前に比べてカーボンナノチューブ１の長手方向における長さを変化させる（たとえば長さを短くする）ことができる。
【００１８】
このように引張応力下でのエネルギー線の照射により長さが短くなったカーボンナノチューブは、図３および図４に示すように、その側壁が波打ったような状態になることにより、全体としての軸方向での長さがエネルギー線の照射前より短くなっている。
【００１９】
図３および図４に示すように、本発明によるカーボンナノチューブ１は、その側壁を軸方向（カーボンナノチューブ１が延在する方向）に対して周期的に波打つように（屈曲するように）変形することにより、全体としての長さがエネルギー線の照射前よりも短くなっている。
【００２０】
（実験１）
カーボンナノチューブに対する照射工程でのエネルギー線に関して、照射エネルギーとカーボンナノチューブの変形量との関係を調べるため、以下のような実験を行なった。
【００２１】
（試料）
実施例１、実施例２、および比較例の試料として、ＭＷＮＴであるカーボンナノチューブを準備した。実施例１および実施例２の試料であるカーボンナノチューブは、図２に示すようにプローブ針３とカンチレバー２との間をつなぐように配置された。一方、比較例の試料であるカーボンナノチューブはその一方端がプローブ針に固定された状態とされた。なお、準備したカーボンナノチューブの直径は約１０．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。
【００２２】
（実験）
上記のように準備した各試料に対して、図２で説明したようにエネルギー線としての電子線を照射した。ただし、実施例１、２についてはカーボンナノチューブに０．８ＧＰａという値の引張応力を加えた状態で電子線を照射する一方、比較例の試料については引張応力を加えずに電子線を照射した。具体的には、実施例１の試料には照射エネルギーが５ｋｅＶである電子線を照射し、実施例２の試料には照射エネルギーが３ｋｅＶである電子線を照射した。なお、比較例の試料には、カーボンナノチューブに引張応力を加えない状態で照射エネルギーが５ｋｅＶである電子線を照射した。
【００２３】
（結果）
図５〜図７を参照して、上述した実験の結果を説明する。なお、図５〜図７では、それぞれ（ａ）として電子線照射前の試料の写真を示し、（ｂ）として電子線照射後の試料の写真を示している。
【００２４】
図５に示すように、カーボンナノチューブに対して引張応力を加えない状態で電子線を照射しても、比較例の試料ではカーボンナノチューブの長さに大きな変化は見られなかった。一方、本発明の実施例１および実施例２については、それぞれカーボンナノチューブの軸方向における長さに変化が見られた。具体的には、図６に示すように、引張応力を加えながらエネルギーが５ｋｅＶの電子線を照射した場合には、電子線の照射前（図６（ａ））に比べて照射後のカーボンナノチューブは図６（ｂ）に見られるようにその長さがおよそ半分程度にまで縮小した。一方、図７に示すように、エネルギーが３ｋｅＶの電子線を照射した場合には、図７（ａ）に示す照射前のカーボンナノチューブに対して、図７（ｂ）に示すように電子線の照射によりカーボンナノチューブ１の長さが照射前よりも長くなった。図５〜図７から分かるように、単にカーボンナノチューブに電子線を照射するだけではカーボンナノチューブの長さは変化せず、引張応力を加えた状態で電子線を照射することで、カーボンナノチューブの長さが変化することが示された。
【００２５】
（実験２）
次に、照射工程における電子線のエネルギーとカーボンナノチューブの長さの変化量との関係を調べた。
【００２６】
（試料）
試料としては、カーボンナノチューブ（マルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）およびシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ））を準備した。なお、準備したＭＷＮＴの直径は約１０．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。また、準備したＳＷＮＴの直径は約２．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。そして、こられのカーボンナノチューブを図２に示すようにプローブ針とカンチレバーとの間を接続するように固定した。
【００２７】
（実験）
それぞれのカーボンナノチューブの試料に対して、一定の引張り応力（０．８ＧＰａ）を印加した状態で、照射する電子線のエネルギー（電子線の加速電圧）を変えたときのカーボンナノチューブの長さ変化を測定した。電子線のエネルギーとしては、１ｋｅＶ〜３０ｋｅＶの範囲で変化させた。
【００２８】
（結果）
カーボンナノチューブの長さ変化を、収縮比という指標で評価した。ここで、収縮比とは、単位電子線照射量（１Ｃ／ｃｍ２）あたりのカーボンナノチューブの収縮率（＝（（電子線照射後のカーボンナノチューブの長さ）−（電子線照射前のカーボンナノチューブの長さ））／（電子線照射前のカーボンナノチューブの長さ）×１００（％））である。その結果を図８に示す。
【００２９】
図８は、実験の結果を示すグラフであり、横軸が照射した電子線の加速電圧を示す。横軸の単位はｋＶである。また、縦軸が上述した収縮比を示す。縦軸の単位は％・ｃｍ2／Ｃである。また、図８では、ＭＷＮＴ（ＭＷＣＮＴとも記載している）のデータは黒塗り菱形のマークで示されており、ＳＷＮＴ（ＳＷＣＮＴとも記載している）のデータは黒塗り四角のマークで示されている。また、図８中には、電子線の加速電圧が３０ｋＶの場合のＭＷＮＴについて、電子線の照射前の試料の写真を写真（ａ）として、また電子線照射後の試料の写真を写真（ｂ）として示している。また、図８中には、電子線の加速電圧が３ｋＶの場合のＭＷＮＴについて、電子線の照射前の試料の写真を写真（ｃ）として、また電子線照射後の試料の写真を写真（ｄ）として示している。
【００３０】
図８からもわかるように、加速電圧が低いとき（たとえば加速電圧が３ｋＶである場合）には、ＭＷＮＴについて収縮比はプラス側の値を示している。具体的には、図８の中の写真（ｃ）、（ｄ）から分かるように、照射前のカーボンナノチューブ（写真（ｃ）参照）よりも、照射後のカーボンナノチューブ（写真（ｄ）参照）の方が軸方向における長さが長くなっている。一方、加速電圧が５ｋＶ程度のときに収縮比は最もマイナス側に大きくなり、その後徐々に収縮比の絶対値は小さくなっていく。しかし、加速電圧が５ｋＶ以上の領域では、測定した範囲内ではいずれも照射前よりも照射後の方がカーボンナノチューブの長さは短くなっている。たとえば、図８中に示した写真（ａ）、（ｂ）から分かるように、電子線の照射前のカーボンナノチューブに比べて、写真（ｂ）に示す照射後のカーボンナノチューブの方が、長さが短くなっている。また、ＳＷＮＴの方がＭＷＮＴよりも収縮比の絶対値が大きくなっていた。
【００３１】
このように、電子線の照射エネルギーを変化させることで、カーボンナノチューブの長さの変化量を調整することが可能である。
【００３２】
（実験３）
次に、引張応力下での照射工程前後でのカーボンナノチューブの側壁の状態を調査するため、以下のような実験を行なった。
【００３３】
（試料）
試料として、ＳＷＮＴを準備した。当該ＳＷＮＴを実験２の場合と同様に、図２に示したようにプローブ針とカンチレバーとの間に固定した。なお、準備したＳＷＮＴの直径は約２．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。
【００３４】
（実験）
準備した試料に対して引張応力を印加した状態で電子線を照射してた。そして、電子線の照射前後におけるカーボンナノチューブの側壁を透過型電子顕微鏡を用いて観察した。なお、照射した電子線のエネルギーは５ｋｅＶとした。また、印加した引張応力の値は約０．８ＧＰａとした。
【００３５】
（結果）
図９を参照して、上述した測定結果を説明する。図９（ａ）は、電子線を照射する前のカーボンナノチューブの側壁の状態を示す透過型電子顕微鏡写真である。また、図９（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ電子線を照射した後のカーボンナノチューブの側壁の状態を示す透過型電子顕微鏡写真である。なお、図９（ｂ）と図９（ｃ）は、それぞれフォーカス量を互いに変化させた状態で撮影されている。また、図９（ｄ）は、上記図９（ｂ）、（ｃ）から想定されるカーボンナノチューブの側壁の断面図を示す模式図である。
【００３６】
図９からわかるように、電子線をカーボンナノチューブに照射する前では、当該側壁は平坦であって特にうねりなどは検出されなかった。一方、電子線照射後には、図９（ｂ）、（ｃ）からわかるように、フォーカス量を変化させることによって、焦点が合う領域が変わっている。すなわち、カーボンナノチューブの側壁が図９（ｄ）に示すようにうねったような状態となっていることがわかる。
【００３７】
（実験４）
引張応力下での電子線照射前後における、カーボンナノチューブの電気的特性の変化を調査するため、以下のような実験を行った。
【００３８】
（試料）
試料として、ＳＷＮＴを準備した。当該ＳＷＮＴを実験２の場合と同様に、図２に示したようにプローブ針とカンチレバーとの間に固定した。なお、準備したＳＷＮＴの直径は約２．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。
【００３９】
（実験）
カーボンナノチューブの試料に引張応力を加えながらエネルギーが５ｋｅＶの電子線を照射することにより、その軸方向における長さが約６割に縮小したカーボンナノチューブを作製した。そして、当該カーボンナノチューブについて、電子線照射を行なう前と後についてそれぞれ電流−電圧特性を測定した。
【００４０】
（結果）
その結果を図１０に示す。なお、図１０の横軸はカーボンナノチューブの両端間に印加した電圧を示し、単位はＶである。また、図１０の縦軸はカーボンナノチューブの両端間に流れた電流の値を示し、その単位はμＡである。図中の黒塗り菱形のマークが電子線を照射する前の測定データを示し、黒塗り四角のマークが電子線照射後の測定データを示している。なお、図１０のグラフの右隣に示した写真（ａ）は電子線照射前のカーボンナノチューブの写真であり、写真（ｂ）は、電子線照射後のカーボンナノチューブの写真である。
【００４１】
図１０からわかるように、電子線照射により長さが収縮したカーボンナノチューブでは、電気抵抗値が電子線照射前に比べておよそ２倍程度、単位長さ当たりでおよそ４倍程度に増大していることがわかる。このように、電子線照射による長さの収縮が起きると、カーボンナノチューブの電気抵抗値も増大する。
【００４２】
（実験５）
電子線照射工程においてカーボンナノチューブを加熱することが、カーボンナノチューブの長さ変化にどのような影響を与えるかを調べるため、以下のような実験を行なった。
【００４３】
（試料）
試料として、複数のＭＷＮＴを準備した。当該ＭＷＮＴを実験２の場合と同様に、図２に示したようにプローブ針とカンチレバーとの間に固定した。なお、準備したＭＷＮＴの直径は約１０．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。
【００４４】
（実験）
上述のように準備したカーボンナノチューブの試料に対して引張応力下での電子線照射を行なった。但し、このときカーボンナノチューブに電流を流してジュール加熱を行なった場合と、ジュール加熱を行なわない場合という２種類の条件で電子線の照射を行なった。照射した電子のエネルギーについては１ｋｅＶから１０ｋｅＶまで複数レベルで照射実験を行なった。なお、カーボンナノチューブに印加した引張応力は約０．８ＧＰａであり、ジュール加熱のためカーボンナノチューブに流した電流は５μＡである。
【００４５】
（結果）
結果を図１１に示す。図１１において、横軸は照射された電子線のエネルギーを示し、単位はｋｅＶである。また、図１１の縦軸は収縮比であり、単位は％・ｃｍ2／Ｃである。なお図１１の縦軸の収縮比は、図８に示したグラフの縦軸の収縮比と同じである。また、図中の黒塗り四角はジュール加熱を行なわない状態で照射工程を行った試料に関する測定結果を示しており、図１１中の黒塗り菱形はジュール加熱を行なった状態で照射工程を行なった試料に関する測定結果を示している。
【００４６】
図１１からもわかるように、特に照射エネルギーが３ｋｅＶ以下の領域において、ジュール加熱をすることにより収縮比の絶対値が大きくなっている。逆に、照射エネルギーが３ｋｅＶを超えると、ジュール加熱を行なうことにより収縮比の絶対値が小さくなる（すなわち照射工程によるカーボンナノチューブの収縮量が小さくなる）という傾向が示されている。
【００４７】
以下、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。本発明に従ったカーボンナノ構造体の加工方法は、カーボンナノ構造体（たとえばカーボンナノチューブ１）を準備する工程（ＣＮＴ準備工程（Ｓ１０））と、当該カーボンナノチューブ１に対して、一軸方向に応力を加えた状態で、エネルギー線（たとえば電子線）を照射する工程（照射工程（Ｓ２０））とを備える。なお、エネルギー線として電子線以外では、たとえば光やＸ線などの電磁波や粒子線などの、任意の放射線を用いることができる。
【００４８】
このようにすれば、カーボンナノチューブ１の上記一軸方向における（応力を加えた方向における）長さを、電子線の照射エネルギーを調整することで変更することができる。また、発明者の知見によれば、電子線の照射により長さが変更されたカーボンナノチューブ１は、その電気的特性（たとえば電気抵抗値）も電子線の照射前後で異なる。このため、たとえば１種類のカーボンナノチューブ１から、長さおよび／または電気的特性が異なる複数種類のカーボンナノチューブを得ることができる。
【００４９】
上記カーボンナノ構造体の加工方法では、照射工程（Ｓ２０）において用いられるエネルギー線は電子線であってもよい。この場合、確実にカーボンナノチューブ１の長さを変更することができる。また、電子線は電子の加速電圧を変更することでエネルギーレベルを容易に変更できるので、カーボンナノチューブ１の長さや電気的特性を調整するために電子線のエネルギーレベルの変更を容易に行なうことができる。
【００５０】
上記カーボンナノ構造体の加工方法において、電子線のエネルギーは５ｋｅＶ以上３０ｋｅＶ以下であってもよい。この場合、カーボンナノチューブ１の長さを、電子線の照射により確実に短くすることができる。また、カーボンナノチューブ１の電気抵抗値を電子線の照射前に比べて高くすることができる。
【００５１】
上記カーボンナノ構造体の加工方法において、照射工程（Ｓ２０）では、カーボンナノチューブ１を加熱しながら応力を加えた状態で、エネルギー線（たとえば電子線）を照射してもよい。この場合、カーボンナノチューブ１の加熱条件を変えることで、エネルギー線の照射エネルギーレベルが一定であってもカーボンナノチューブ１の変形（長さの伸長あるいは短縮）の程度や電気的特性を変えることができる。つまり、カーボンナノ構造体の長さ変化や電気的特性の変化を制御する要因として、エネルギー線の照射エネルギーに加えてカーボンナノチューブ１の加熱条件も利用することができる。このため、カーボンナノチューブ１の長さや電気的特性の変更における自由度をより大きくすることができる。
【００５２】
この発明に従ったカーボンナノ構造体（たとえばカーボンナノチューブ１）の製造方法は、上記カーボンナノ構造体の加工方法を用いている。このようにすれば、エネルギー線の照射エネルギーを適宜変更することにより、一種類のカーボンナノ構造体（カーボンナノチューブ１）を出発材料として、長さや電気的特性の異なる複数種類のカーボンナノ構造体を製造することができる。
【００５３】
この発明に従ったカーボンナノ構造体としてのカーボンナノチューブ１は、一方向に延び、側壁を有するカーボンナノチューブであって、図４や図９に示すように当該一方向に対して、側壁が周期的に屈曲している。このように側壁が周期的に屈曲することで、カーボンナノチューブ１の延在方向（上記一方向）における単位長さ当たりでのカーボンナノチューブ１の表面積は、当該屈曲が形成されていない場合（つまりエネルギー線を照射されていない場合）より大きくなる。このため、カーボンナノチューブ１の単位体積当たりの表面積を大きくすることができるので、たとえば触媒などの用途に本発明によるカーボンナノチューブ１を適用すると、触媒の単位体積当たりの反応面積（表面積）を大きくすることができる。
【００５４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、特に所定の方向に延びる線状のカーボンナノ構造体に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００５６】
１ カーボンナノチューブ、２ カンチレバー、３ プローブ針、４ 照射領域。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カーボンナノ構造体およびその加工方法ならびに製造方法に関し、より特定的には、一方向に延びる形状を有するカーボンナノ構造体およびその加工方法ならびに製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ＮａｎｏＴｕｂｅ：ＣＮＴ）などのカーボンナノ構造体が知られている（たとえば、特開２０１０−９９５７２号公報（以下、特許文献１と呼ぶ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９９５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カーボンナノチューブなどのカーボンナノ構造体は、炭素原子がナノメートルレベルの直径で並ぶことにより形成される構造体であって、電子材料など様々な分野への応用が検討されている。そのため、カーボンナノ構造体が比較的新しい材料でもあることから、カーボンナノ構造体の電気的特性といった特性の制御方法やカーボンナノ構造体の加工方法などが広く研究されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者は、カーボンナノ構造体について鋭意研究を進める中で、以下のような新たな知見を得た。すなわち、カーボンナノ構造体に一軸方向で応力を加えた状態でエネルギー線を照射すると、カーボンナノ構造体の長さが変化するという新たな現象を見出した。このようなカーボンナノ構造体の長さの変化は、応力（たとえば引張応力）を加えた状態でさらにエネルギー線を照射するという条件が揃って初めて起きる現象であった。また、エネルギー線のエネルギーレベルを変更することで、カーボン構造体の長さの変化量も変更可能であった。さらに、このように長さの変化したカーボンナノ構造体では、その電気抵抗も長さの変化の前後において変化していた。上記のような知見に基づく本発明に従ったカーボンナノ構造体の加工方法は、カーボンナノ構造体を準備する工程と、当該カーボンナノ構造体に対して、一軸方向に応力を加えた状態で、エネルギー線を照射する工程とを備える。
【０００６】
このようにすれば、カーボンナノ構造体の上記一軸方向における（応力を加えた方向における）長さを、エネルギー線の照射エネルギーを調整することで変更することができる。また、発明者の知見によれば、エネルギー線の照射により長さが変更されたカーボンナノ構造体は、その電気的特性（たとえば電気抵抗値）もエネルギー線の照射前後で異なる。このため、たとえば１種類のカーボンナノ構造体より、長さおよび／または電気的特性が異なる複数種類のカーボンナノ構造体を得ることができる。
【０００７】
なお、ここでカーボンナノ構造体とは、炭素原子により構成されるナノメートルオーダーの構造を持つ物質であり、たとえばカーボンナノチューブ（１層あるいは複数層のもの）が例として挙げられる。
【０００８】
この発明に従ったカーボンナノ構造体の製造方法は、上記カーボンナノ構造体の加工方法を用いている。このようにすれば、エネルギー線の照射エネルギーを適宜変更することにより、一種類のカーボンナノ構造体を出発材料として、長さや電気的特性の異なる複数種類のカーボンナノ構造体を製造することができる。
【０００９】
この発明に従ったカーボンナノ構造体は、一方向に延び、側壁を有するカーボンナノ構造体であって、当該一方向に対して、側壁が周期的に屈曲している。発明者は、上述したカーボンナノ構造体の加工方法または製造方法を適用して得られたカーボンナノ構造体の側壁を観察した結果、当該側壁が周期的に波打つように屈曲していることを見出した。このように側壁が周期的に屈曲することで、カーボンナノ構造体の延在方向（上記一方向）における単位長さ当たりでのカーボンナノ構造体の表面積は、当該屈曲が形成されていない場合（つまりエネルギー線を照射されていない場合）より大きくなる。このため、カーボンナノ構造体の単位体積当たりの表面積を大きくすることができるので、たとえば触媒などの用途に本発明によるカーボンナノ構造体を適用すると、触媒の単位体積当たりの反応面積（表面積）を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、長さや電気的特性の異なるカーボンナノ構造体を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるカーボンナノチューブの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図１に示した照射工程を説明するための模式図である。
【図３】照射工程を実施した後のカーボンナノチューブを示す斜視模式図である。
【図４】図３の領域ＩＶにおけるカーボンナノチューブの側壁の断面を示す模式図である。
【図５】比較例の試料に対して電子線を照射した前後における試料の状態を示す写真である。
【図６】実施例１の試料に対して電子線を照射した前後における試料の状態を示す写真である。
【図７】実施例２の試料に対して電子線を照射した前後における試料の状態を示す写真である。
【図８】実験２の結果を示すグラフである。
【図９】実験３の結果を示す図である。
【図１０】実験４の結果を示すグラフである。
【図１１】実験５の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１３】
図１および図２を参照して、本発明によるカーボンナノチューブの製造方法を説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明によるカーボンナノ構造体の一例であるカーボンナノチューブの製造方法では、まずカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、図２に示すように、カーボンナノチューブ１を、タングステンからなるプローブ針３の先端とカンチレバー２の先端との間を繋ぐように配置する。プローブ針３とカーボンナノチューブ１との間の接続方法、およびカーボンナノチューブ１とカンチレバー２との接続方法は、任意の方法を用いることができる。たとえば、ナノチューブをプローブ針に接触させて通電し、針表面に吸着している炭素成分と接着させる、といった方法を用いることができる。この結果、図２に示すようにカンチレバー２とプローブ針３との先端を繋ぐようにカーボンナノチューブ１が配置された状態となる。
【００１５】
ここで、カーボンナノチューブ１としては、炭素の層（グラフェン）が１層だけ筒状になっているシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、炭素の層が複数層積層した状態で筒状になっているマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）を用いることができる。カーボンナノチューブ１の長さはたとえば１μｍ以上３μｍ以下とすることができる。また、カーボンナノチューブ１がＭＷＮＴである場合には、当該カーボンナノチューブ１の直径はたとえば１０ｎｍ程度である。また、カーボンナノチューブ１がＳＷＮＴである場合には、当該カーボンナノチューブ１の直径はたとえば２ｎｍ程度である。
【００１６】
次に、図１に示した照射工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、図２に示したように、プローブ針３の先端とカンチレバー２との間にカーボンナノチューブ１を配置した状態で、カンチレバー２を図２の上方に向けて（プローブ針３から離れる方向に向けて）移動させるようにカンチレバー２に対して応力を加える。このようにして、カーボンナノチューブ１の延在方向に沿って当該カーボンナノチューブ１に引張応力を加える。なお、カーボンナノチューブ１に応力を加えることができれば、プローブ針３をカンチレバー２に対して移動させてもよいし、プローブ針３とカンチレバー２との両方を移動させてもよい。また、カーボンナノチューブ１に加える応力は、カーボンナノチューブ１が破断しない範囲で任意の値とすることができるが、たとえば０．５ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下、より好ましくは０．８ＧＰａとすることができる。
【００１７】
そして、上記のようにカーボンナノチューブ１に応力が印加された状態で、照射領域４で示される領域にエネルギー線としての電子線を照射する。電子線の照射エネルギー値としては、たとえば５ｋｅＶ以上３０ｋｅＶ以下といった数値範囲を採用することができる。このように、引張応力を加えた状態でカーボンナノチューブ１にエネルギー線を照射することで、エネルギー線の照射を行なう前に比べてカーボンナノチューブ１の長手方向における長さを変化させる（たとえば長さを短くする）ことができる。
【００１８】
このように引張応力下でのエネルギー線の照射により長さが短くなったカーボンナノチューブは、図３および図４に示すように、その側壁が波打ったような状態になることにより、全体としての軸方向での長さがエネルギー線の照射前より短くなっている。
【００１９】
図３および図４に示すように、本発明によるカーボンナノチューブ１は、その側壁を軸方向（カーボンナノチューブ１が延在する方向）に対して周期的に波打つように（屈曲するように）変形することにより、全体としての長さがエネルギー線の照射前よりも短くなっている。
【００２０】
（実験１）
カーボンナノチューブに対する照射工程でのエネルギー線に関して、照射エネルギーとカーボンナノチューブの変形量との関係を調べるため、以下のような実験を行なった。
【００２１】
（試料）
実施例１、実施例２、および比較例の試料として、ＭＷＮＴであるカーボンナノチューブを準備した。実施例１および実施例２の試料であるカーボンナノチューブは、図２に示すようにプローブ針３とカンチレバー２との間をつなぐように配置された。一方、比較例の試料であるカーボンナノチューブはその一方端がプローブ針に固定された状態とされた。なお、準備したカーボンナノチューブの直径は約１０．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。
【００２２】
（実験）
上記のように準備した各試料に対して、図２で説明したようにエネルギー線としての電子線を照射した。ただし、実施例１、２についてはカーボンナノチューブに０．８ＧＰａという値の引張応力を加えた状態で電子線を照射する一方、比較例の試料については引張応力を加えずに電子線を照射した。具体的には、実施例１の試料には照射エネルギーが５ｋｅＶである電子線を照射し、実施例２の試料には照射エネルギーが３ｋｅＶである電子線を照射した。なお、比較例の試料には、カーボンナノチューブに引張応力を加えない状態で照射エネルギーが５ｋｅＶである電子線を照射した。
【００２３】
（結果）
図５〜図７を参照して、上述した実験の結果を説明する。なお、図５〜図７では、それぞれ（ａ）として電子線照射前の試料の写真を示し、（ｂ）として電子線照射後の試料の写真を示している。
【００２４】
図５に示すように、カーボンナノチューブに対して引張応力を加えない状態で電子線を照射しても、比較例の試料ではカーボンナノチューブの長さに大きな変化は見られなかった。一方、本発明の実施例１および実施例２については、それぞれカーボンナノチューブの軸方向における長さに変化が見られた。具体的には、図６に示すように、引張応力を加えながらエネルギーが５ｋｅＶの電子線を照射した場合には、電子線の照射前（図６（ａ））に比べて照射後のカーボンナノチューブは図６（ｂ）に見られるようにその長さがおよそ半分程度にまで縮小した。一方、図７に示すように、エネルギーが３ｋｅＶの電子線を照射した場合には、図７（ａ）に示す照射前のカーボンナノチューブに対して、図７（ｂ）に示すように電子線の照射によりカーボンナノチューブ１の長さが照射前よりも長くなった。図５〜図７から分かるように、単にカーボンナノチューブに電子線を照射するだけではカーボンナノチューブの長さは変化せず、引張応力を加えた状態で電子線を照射することで、カーボンナノチューブの長さが変化することが示された。
【００２５】
（実験２）
次に、照射工程における電子線のエネルギーとカーボンナノチューブの長さの変化量との関係を調べた。
【００２６】
（試料）
試料としては、カーボンナノチューブ（マルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）およびシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ））を準備した。なお、準備したＭＷＮＴの直径は約１０．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。また、準備したＳＷＮＴの直径は約２．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。そして、こられのカーボンナノチューブを図２に示すようにプローブ針とカンチレバーとの間を接続するように固定した。
【００２７】
（実験）
それぞれのカーボンナノチューブの試料に対して、一定の引張り応力（０．８ＧＰａ）を印加した状態で、照射する電子線のエネルギー（電子線の加速電圧）を変えたときのカーボンナノチューブの長さ変化を測定した。電子線のエネルギーとしては、１ｋｅＶ〜３０ｋｅＶの範囲で変化させた。
【００２８】
（結果）
カーボンナノチューブの長さ変化を、収縮比という指標で評価した。ここで、収縮比とは、単位電子線照射量（１Ｃ／ｃｍ２）あたりのカーボンナノチューブの収縮率（＝（（電子線照射後のカーボンナノチューブの長さ）−（電子線照射前のカーボンナノチューブの長さ））／（電子線照射前のカーボンナノチューブの長さ）×１００（％））である。その結果を図８に示す。
【００２９】
図８は、実験の結果を示すグラフであり、横軸が照射した電子線の加速電圧を示す。横軸の単位はｋＶである。また、縦軸が上述した収縮比を示す。縦軸の単位は％・ｃｍ2／Ｃである。また、図８では、ＭＷＮＴ（ＭＷＣＮＴとも記載している）のデータは黒塗り菱形のマークで示されており、ＳＷＮＴ（ＳＷＣＮＴとも記載している）のデータは黒塗り四角のマークで示されている。また、図８中には、電子線の加速電圧が３０ｋＶの場合のＭＷＮＴについて、電子線の照射前の試料の写真を写真（ａ）として、また電子線照射後の試料の写真を写真（ｂ）として示している。また、図８中には、電子線の加速電圧が３ｋＶの場合のＭＷＮＴについて、電子線の照射前の試料の写真を写真（ｃ）として、また電子線照射後の試料の写真を写真（ｄ）として示している。
【００３０】
図８からもわかるように、加速電圧が低いとき（たとえば加速電圧が３ｋＶである場合）には、ＭＷＮＴについて収縮比はプラス側の値を示している。具体的には、図８の中の写真（ｃ）、（ｄ）から分かるように、照射前のカーボンナノチューブ（写真（ｃ）参照）よりも、照射後のカーボンナノチューブ（写真（ｄ）参照）の方が軸方向における長さが長くなっている。一方、加速電圧が５ｋＶ程度のときに収縮比は最もマイナス側に大きくなり、その後徐々に収縮比の絶対値は小さくなっていく。しかし、加速電圧が５ｋＶ以上の領域では、測定した範囲内ではいずれも照射前よりも照射後の方がカーボンナノチューブの長さは短くなっている。たとえば、図８中に示した写真（ａ）、（ｂ）から分かるように、電子線の照射前のカーボンナノチューブに比べて、写真（ｂ）に示す照射後のカーボンナノチューブの方が、長さが短くなっている。また、ＳＷＮＴの方がＭＷＮＴよりも収縮比の絶対値が大きくなっていた。
【００３１】
このように、電子線の照射エネルギーを変化させることで、カーボンナノチューブの長さの変化量を調整することが可能である。
【００３２】
（実験３）
次に、引張応力下での照射工程前後でのカーボンナノチューブの側壁の状態を調査するため、以下のような実験を行なった。
【００３３】
（試料）
試料として、ＳＷＮＴを準備した。当該ＳＷＮＴを実験２の場合と同様に、図２に示したようにプローブ針とカンチレバーとの間に固定した。なお、準備したＳＷＮＴの直径は約２．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。
【００３４】
（実験）
準備した試料に対して引張応力を印加した状態で電子線を照射してた。そして、電子線の照射前後におけるカーボンナノチューブの側壁を透過型電子顕微鏡を用いて観察した。なお、照射した電子線のエネルギーは５ｋｅＶとした。また、印加した引張応力の値は約０．８ＧＰａとした。
【００３５】
（結果）
図９を参照して、上述した測定結果を説明する。図９（ａ）は、電子線を照射する前のカーボンナノチューブの側壁の状態を示す透過型電子顕微鏡写真である。また、図９（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ電子線を照射した後のカーボンナノチューブの側壁の状態を示す透過型電子顕微鏡写真である。なお、図９（ｂ）と図９（ｃ）は、それぞれフォーカス量を互いに変化させた状態で撮影されている。また、図９（ｄ）は、上記図９（ｂ）、（ｃ）から想定されるカーボンナノチューブの側壁の断面図を示す模式図である。
【００３６】
図９からわかるように、電子線をカーボンナノチューブに照射する前では、当該側壁は平坦であって特にうねりなどは検出されなかった。一方、電子線照射後には、図９（ｂ）、（ｃ）からわかるように、フォーカス量を変化させることによって、焦点が合う領域が変わっている。すなわち、カーボンナノチューブの側壁が図９（ｄ）に示すようにうねったような状態となっていることがわかる。
【００３７】
（実験４）
引張応力下での電子線照射前後における、カーボンナノチューブの電気的特性の変化を調査するため、以下のような実験を行った。
【００３８】
（試料）
試料として、ＳＷＮＴを準備した。当該ＳＷＮＴを実験２の場合と同様に、図２に示したようにプローブ針とカンチレバーとの間に固定した。なお、準備したＳＷＮＴの直径は約２．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。
【００３９】
（実験）
カーボンナノチューブの試料に引張応力を加えながらエネルギーが５ｋｅＶの電子線を照射することにより、その軸方向における長さが約６割に縮小したカーボンナノチューブを作製した。そして、当該カーボンナノチューブについて、電子線照射を行なう前と後についてそれぞれ電流−電圧特性を測定した。
【００４０】
（結果）
その結果を図１０に示す。なお、図１０の横軸はカーボンナノチューブの両端間に印加した電圧を示し、単位はＶである。また、図１０の縦軸はカーボンナノチューブの両端間に流れた電流の値を示し、その単位はμＡである。図中の黒塗り菱形のマークが電子線を照射する前の測定データを示し、黒塗り四角のマークが電子線照射後の測定データを示している。なお、図１０のグラフの右隣に示した写真（ａ）は電子線照射前のカーボンナノチューブの写真であり、写真（ｂ）は、電子線照射後のカーボンナノチューブの写真である。
【００４１】
図１０からわかるように、電子線照射により長さが収縮したカーボンナノチューブでは、電気抵抗値が電子線照射前に比べておよそ２倍程度、単位長さ当たりでおよそ４倍程度に増大していることがわかる。このように、電子線照射による長さの収縮が起きると、カーボンナノチューブの電気抵抗値も増大する。
【００４２】
（実験５）
電子線照射工程においてカーボンナノチューブを加熱することが、カーボンナノチューブの長さ変化にどのような影響を与えるかを調べるため、以下のような実験を行なった。
【００４３】
（試料）
試料として、複数のＭＷＮＴを準備した。当該ＭＷＮＴを実験２の場合と同様に、図２に示したようにプローブ針とカンチレバーとの間に固定した。なお、準備したＭＷＮＴの直径は約１０．０ｎｍであり、長さは約１．０μｍであった。
【００４４】
（実験）
上述のように準備したカーボンナノチューブの試料に対して引張応力下での電子線照射を行なった。但し、このときカーボンナノチューブに電流を流してジュール加熱を行なった場合と、ジュール加熱を行なわない場合という２種類の条件で電子線の照射を行なった。照射した電子のエネルギーについては１ｋｅＶから１０ｋｅＶまで複数レベルで照射実験を行なった。なお、カーボンナノチューブに印加した引張応力は約０．８ＧＰａであり、ジュール加熱のためカーボンナノチューブに流した電流は５μＡである。
【００４５】
（結果）
結果を図１１に示す。図１１において、横軸は照射された電子線のエネルギーを示し、単位はｋｅＶである。また、図１１の縦軸は収縮比であり、単位は％・ｃｍ2／Ｃである。なお図１１の縦軸の収縮比は、図８に示したグラフの縦軸の収縮比と同じである。また、図中の黒塗り四角はジュール加熱を行なわない状態で照射工程を行った試料に関する測定結果を示しており、図１１中の黒塗り菱形はジュール加熱を行なった状態で照射工程を行なった試料に関する測定結果を示している。
【００４６】
図１１からもわかるように、特に照射エネルギーが３ｋｅＶ以下の領域において、ジュール加熱をすることにより収縮比の絶対値が大きくなっている。逆に、照射エネルギーが３ｋｅＶを超えると、ジュール加熱を行なうことにより収縮比の絶対値が小さくなる（すなわち照射工程によるカーボンナノチューブの収縮量が小さくなる）という傾向が示されている。
【００４７】
以下、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。本発明に従ったカーボンナノ構造体の加工方法は、カーボンナノ構造体（たとえばカーボンナノチューブ１）を準備する工程（ＣＮＴ準備工程（Ｓ１０））と、当該カーボンナノチューブ１に対して、一軸方向に応力を加えた状態で、エネルギー線（たとえば電子線）を照射する工程（照射工程（Ｓ２０））とを備える。なお、エネルギー線として電子線以外では、たとえば光やＸ線などの電磁波や粒子線などの、任意の放射線を用いることができる。
【００４８】
このようにすれば、カーボンナノチューブ１の上記一軸方向における（応力を加えた方向における）長さを、電子線の照射エネルギーを調整することで変更することができる。また、発明者の知見によれば、電子線の照射により長さが変更されたカーボンナノチューブ１は、その電気的特性（たとえば電気抵抗値）も電子線の照射前後で異なる。このため、たとえば１種類のカーボンナノチューブ１から、長さおよび／または電気的特性が異なる複数種類のカーボンナノチューブを得ることができる。
【００４９】
上記カーボンナノ構造体の加工方法では、照射工程（Ｓ２０）において用いられるエネルギー線は電子線であってもよい。この場合、確実にカーボンナノチューブ１の長さを変更することができる。また、電子線は電子の加速電圧を変更することでエネルギーレベルを容易に変更できるので、カーボンナノチューブ１の長さや電気的特性を調整するために電子線のエネルギーレベルの変更を容易に行なうことができる。
【００５０】
上記カーボンナノ構造体の加工方法において、電子線のエネルギーは５ｋｅＶ以上３０ｋｅＶ以下であってもよい。この場合、カーボンナノチューブ１の長さを、電子線の照射により確実に短くすることができる。また、カーボンナノチューブ１の電気抵抗値を電子線の照射前に比べて高くすることができる。
【００５１】
上記カーボンナノ構造体の加工方法において、照射工程（Ｓ２０）では、カーボンナノチューブ１を加熱しながら応力を加えた状態で、エネルギー線（たとえば電子線）を照射してもよい。この場合、カーボンナノチューブ１の加熱条件を変えることで、エネルギー線の照射エネルギーレベルが一定であってもカーボンナノチューブ１の変形（長さの伸長あるいは短縮）の程度や電気的特性を変えることができる。つまり、カーボンナノ構造体の長さ変化や電気的特性の変化を制御する要因として、エネルギー線の照射エネルギーに加えてカーボンナノチューブ１の加熱条件も利用することができる。このため、カーボンナノチューブ１の長さや電気的特性の変更における自由度をより大きくすることができる。
【００５２】
この発明に従ったカーボンナノ構造体（たとえばカーボンナノチューブ１）の製造方法は、上記カーボンナノ構造体の加工方法を用いている。このようにすれば、エネルギー線の照射エネルギーを適宜変更することにより、一種類のカーボンナノ構造体（カーボンナノチューブ１）を出発材料として、長さや電気的特性の異なる複数種類のカーボンナノ構造体を製造することができる。
【００５３】
この発明に従ったカーボンナノ構造体としてのカーボンナノチューブ１は、一方向に延び、側壁を有するカーボンナノチューブであって、図４や図９に示すように当該一方向に対して、側壁が周期的に屈曲している。このように側壁が周期的に屈曲することで、カーボンナノチューブ１の延在方向（上記一方向）における単位長さ当たりでのカーボンナノチューブ１の表面積は、当該屈曲が形成されていない場合（つまりエネルギー線を照射されていない場合）より大きくなる。このため、カーボンナノチューブ１の単位体積当たりの表面積を大きくすることができるので、たとえば触媒などの用途に本発明によるカーボンナノチューブ１を適用すると、触媒の単位体積当たりの反応面積（表面積）を大きくすることができる。
【００５４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、特に所定の方向に延びる線状のカーボンナノ構造体に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００５６】
１ カーボンナノチューブ、２ カンチレバー、３ プローブ針、４ 照射領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノ構造体を準備する工程と、
前記カーボンナノ構造体に対して、一軸方向に応力を加えた状態で、エネルギー線を照射する工程とを備える、カーボンナノ構造体の加工方法。
【請求項２】
前記エネルギー線を照射する工程において用いられるエネルギー線は電子線である、請求項１に記載のカーボンナノ構造体の加工方法。
【請求項３】
前記電子線のエネルギーは５ｋｅＶ以上３０ｋｅＶ以下である、請求項２に記載のカーボンナノ構造体の加工方法。
【請求項４】
前記エネルギー線を照射する工程では、前記カーボンナノ構造体を加熱しながら前記応力を加えた状態で、前記エネルギー線を照射する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンナノ構造体の加工方法。
【請求項５】
請求項１に記載のカーボンナノ構造体の加工方法を用いた、カーボンナノ構造体の製造方法。
【請求項６】
一方向に延び、側壁を有するカーボンナノ構造体であって、
前記一方向に対して、前記側壁が周期的に屈曲している、カーボンナノ構造体。
【請求項１】
カーボンナノ構造体を準備する工程と、
前記カーボンナノ構造体に対して、一軸方向に応力を加えた状態で、エネルギー線を照射する工程とを備える、カーボンナノ構造体の加工方法。
【請求項２】
前記エネルギー線を照射する工程において用いられるエネルギー線は電子線である、請求項１に記載のカーボンナノ構造体の加工方法。
【請求項３】
前記電子線のエネルギーは５ｋｅＶ以上３０ｋｅＶ以下である、請求項２に記載のカーボンナノ構造体の加工方法。
【請求項４】
前記エネルギー線を照射する工程では、前記カーボンナノ構造体を加熱しながら前記応力を加えた状態で、前記エネルギー線を照射する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンナノ構造体の加工方法。
【請求項５】
請求項１に記載のカーボンナノ構造体の加工方法を用いた、カーボンナノ構造体の製造方法。
【請求項６】
一方向に延び、側壁を有するカーボンナノ構造体であって、
前記一方向に対して、前記側壁が周期的に屈曲している、カーボンナノ構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４６３８８（Ｐ２０１２−４６３８８Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１０７１（Ｐ２０１０−１９１０７１）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
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