含富勒烯结构体及其制造方法技术

含富勒烯结构体，它具备以下的结构：具有层积的第１非晶质碳层１和第２非晶质碳层２的非晶质碳基体材料４；在该非晶质碳基体材料４的至少层积界面附近，已形成横跨这两者的巨型富勒烯６。在层积界面附近形成的数个巨型富勒烯能够相互连结成为膜状结构（膜状巨型富勒烯７）等的连续结构体。若按照这样的含富勒烯结构体，就能够控制巨型富勒烯的形状或形成位置，进而控制连结结构等的形成状态。进而，能够以稳定的碳基体材料保护所生成的巨型富勒烯本身。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
含富勒烯结构体及其制造方法
本专利技术是关于在非晶质碳基体材料内形成富勒烯的含富勒烯结构体及其制造方法。
技术介绍
以C60代表的富勒烯是由分子间力结合、保持高对称性的足球型分子。分子中的所有碳原子是等价的、相互间形成共价键、非常稳定的晶体。C60等富勒烯，在结晶构造上可以看作采取面心立方晶格结构，显示塑性形变能与加工硬化性等金属的力学特性。基于这样的特性，富勒烯作为新的碳系材料正期待向各种用途的应用。进而，基于富勒烯自身的特性，也正研究在超导材料、催化材料、润滑剂材料、生物材料、非线性光学材料等方面的应用。以往，C60等富勒烯采用以碳棒或粒状碳作为电极的电弧放电法或对石墨表面照射紫外激光的激光磨蚀法等进行制作。因为富勒烯以混杂在碳雾中的状态生成，所以通过使用过滤器或苯等的捕集装置进行提取。在上述的电弧放电时，堆积在阴极侧的物质中，包含称为碳纳米泡或碳纳米管的高次富勒烯(巨型富勒烯)。这是由粉碎阴极侧的堆积物后用乙醇等有机溶剂进行纯化而得到的。碳纳米泡或碳纳米管都具有中空形状。通过在这样的巨型富勒烯的中空内部装入其他的金属原子或微细结晶等来探索新物质的合成或新功能等的工作正在进行中。作为在碳纳米泡或碳纳米管的中空内部装入其他的金属原子或微细结晶等的巨型富勒烯(以下，记为内包巨型富勒烯)，内包La或Y等稀土金属的碳化物微粒或者Fe、Co、Ni等金属微粒，过去已有报导。这些可以由使用装入金属或氧化物等粉的碳电极，进行电弧放电等，通过纯化包含在其阴极堆积物中的内包巨型富勒烯来得到。作为巨型富勒烯的一种，也已发现在由C60等构成的芯的外壳再同心圆状地重叠具有大分子量的富勒烯的称为洋葱状石墨的物质。也正在研究使用像这样的洋葱状石墨，制作内包巨型富勒烯。内包巨型富勒烯，基于其自身的特性，正期待应用于电子元件材料、传感器材料、-->滤波器材料等器件材料，超导材料、生物材料、医疗材料等的新功能材料等。但是，以往的巨型富勒烯或内包巨型富勒烯，如上所述，是包含在利用电弧放电法生成的堆积物中的，因此存在与石墨状物质或非晶质碳等杂质的分离是困难的问题。在内包巨型富勒烯中，有不能容易进行形状或内包状态的控制等缺点。进而，关于内包在巨型富勒烯中的微粒，现状也限于特定的金属微粒或化合物微粒。特别是，在考虑将巨型富勒烯或内包巨型富勒烯应用于器件或新功能材料等的场合，巨型富勒烯单体的大小或其自身的形成位置、进而巨型富勒烯间的连结状态或其结构等的巨型富勒烯的形成状态的可能控制是重要的。可是，以往的巨型富勒烯的制造方法是不能容易进行这样的控制的。除此之外，由于巨型富勒烯是不稳定物质，因此有必要讨论采用怎样的手段来保护所生成的巨型富勒烯，但现状是还没有找到像这样的技术。本专利技术的目的在于，提供以比较简易的工序，在能够控制富勒烯的形状或形成位置，进而能够控制连结结构等的形成状态的同时，以稳定的物质保护所生成的富勒烯自身的含富勒烯结构体及其制造方法。专利技术的公开本专利技术的第1种含有富勒烯结构体，其特征是，具备以下结构：具有层积的第1非晶质碳层和第2非晶质碳层的非晶质碳基体材料；以及在上述非晶质碳基体材料的至少上述第1非晶质碳层和上述第2非晶质碳层的层积界面附近已形成横跨上述第1和第2非晶质碳层的富勒烯。本专利技术的第2种含有富勒烯结构体，其特征是，具备以下结构：具有层积的第1非晶质碳层和第2非晶质碳层的非晶质碳基体材料；以及在上述非晶质碳基体材料的至少上述第1非晶质碳层和上述第2非晶质碳层的层积界面附近已形成横跨上述第1和第2非晶质碳层的数个富勒烯。第2种含有富勒烯结构体，其特征还在于，上述数个富勒烯进而相互连结。-->本专利技术的第1种含有富勒烯结构体的制造方法，其特征是具备以下工序：在第1非晶质碳层上配置超微粒的工序；在已配置上述超微粒的上述第1非晶质碳层上，至少覆盖上述超微粒那样层积形成第2非晶质碳层的工序；以及用高能射线照射在层积界面存在上述超微粒的上述第1非晶质碳层和第2非晶质碳层的层积体，以上述超微粒作为核生成物质，生成横跨上述第1和第2非晶质碳层的富勒烯的工序。本专利技术的第2种含有富勒烯结构体的制造方法，其特征是具备以下工序：在第1非晶质碳层上配置数个超微粒的工序；在已配置上述数个超微粒的上述第1非晶质碳层上，覆盖上述数个超微粒那样层积形成第2非晶质碳层的工序；以及用高能射线照射在层积界面存在上述数个超微粒的上述第1非晶质碳层和第2非晶质碳层的层积体，以上述数个超微粒作为各自的核生成物质，生成横跨上述第1和第2非晶质碳层的数个富勒烯的工序。第2种含有富勒烯结构体的制造方法，其特征是还具备对所生成的上述数个富勒烯再照射高能射线，使上述数个富勒烯在生长的同时相互连结的工序。已发现，通过用高能射线照射在层积界面存在的超微粒的层积结构的非晶质碳基体材料，使超微粒作为核生成物质，能够再现性良好地形成横跨各非晶质碳层的内包超微粒的巨型富勒烯等的富勒烯，并且对已生成的富勒烯再照射高能射线，使所得到的富勒烯生长以能够形成相互连结的连续结构体，本专利技术就是基于这一发现而完成的。如上所述，本专利技术的含富勒烯结构体是在层积结构的非晶质碳基体材料内形成了富勒烯(包括连续结构的富勒烯)的物质。非晶质碳基体材料，可以起到例如保护材料的功能。非晶质碳基体材料内的富勒烯是根据最初的超微粒的配置位置而形成的，因此能够控制其形成位置或单体形状等。并且，不限于控制富勒烯的形成位置或单体形状，还能够控制富勒烯的连续结构等。例如，得到膜状结构或具有所希望的图案形状的连续结构的富勒烯。像这样，按照本专利技术就能够实现富勒烯的各种控制或操作等。附图的简单说明图1A、图1B、图1C、图1D和图1E是按照本专利技术含富勒烯结构体的一种实施方式的制造工序的模式示意断面图。-->图2A、图2B和图2C是按照本专利技术含富勒烯结构体的其他实施方式的制造工序的模式示意断面图。实施专利技术的最佳方式以下，说明实施本专利技术的最佳方式。图1A、图1B、图1C、图1D和图1E是本专利技术含富勒烯结构体(含有巨型富勒烯结构体)的制造过程的一种实施方式的模式示意断面图。在这些图中，1是作为第1非晶质碳层的非晶质碳支持膜。对于非晶质碳支持膜1来说，例如使用i-碳。非晶质碳支持膜1没有特别的限制，但以厚5～100nm左右的薄膜状基体为佳。更希望使用厚10～50nm左右的薄膜状基体。首先，如图1A所示，在非晶质碳支持膜1上配置构成生成巨型富勒烯时的核生成物质的超微粒2。再者，图1表示在非晶质碳支持膜1上配置数个超微粒2的状态，但这以根据所要得到的含有巨型富勒烯结构体的形状进行配置为好，超微粒2的配置数没有特别的限制。即使在非晶质碳支持膜1上仅配置1个超微粒2也行。作为构成核生成物质的超微粒2，可以使用金属超微粒、半导体超微粒、化合物超微粒等、由各种固体材料构成的超微粒。换言之，以各种固体物质构成的超微粒2作为核生成物质(核生成点)，如后面所述，能够诱发巨型富勒烯并使其成长。作为超微粒2的具体例子，可举出由Pt、Au、Cu、Al、Sn、Nb、Mo、W等各种单一金属或合金等构成的金属超微粒，由Si、Ga、As等构成的半导体超微粒，LaO、Al2O3、ZnO、Pb(Zr，Ti)O3(PZT)、(Pb，La)(Zr，Ti)O3(PLZT)本文档来自技高网...

【技术保护点】
含富勒烯结构体，其特征在于，该结构体具备以下结构：具有层积的第１非晶质碳层和第２非晶质碳层的非晶质碳基体材料；以及在上述非晶质碳基体材料的至少上述第１非晶质碳层和上述第２非晶质碳层的层积界面附近已形成的横跨上述第１和第２非晶质碳层的富勒烯。

【技术特征摘要】
JP 1997-3-24 69426/971.含富勒烯结构体，其特征在于，该结构体具备以下结构：具有层积的第1非晶质碳层和第2非晶质碳层的非晶质碳基体材料；以及在上述非晶质碳基体材料的至少上述第1非晶质碳层和上述第2非晶质碳层的层积界面附近已形成的横跨上述第1和第2非晶质碳层的富勒烯。2.权利要求1所述的含富勒烯结构体，其特征在于，上述富勒烯是巨型富勒烯。3.权利要求1所述的含富勒烯结构体，其特征在于，上述富勒烯是内包超微粒的巨型富勒烯。4.含富勒烯结构体，其特征在于，该结构体具备以下结构：具有层积的第1非晶质碳层和第2非晶质碳层的非晶质碳基体材料；以及在上述非晶质碳基体材料的至少上述第1非晶质碳层和上述第2非晶质碳层的层积界面附近已形成的横跨上述第1和第2非晶质碳层的数个富勒烯。5.权利要求4所述的含富勒烯结构体，其特征在于，上述富勒烯是巨型富勒烯。6.权利要求4所述的含富勒烯结构体，其特征在于，上述富勒烯是内包超微粒的巨型富勒烯。7.权利要求4所述的含富勒烯结构体，其特征在于，上述数个富勒烯已相互连结。8.权利要求4所述的含富勒烯结构体，其特征在于，上述数个富勒烯具有相互连结的膜状结构。9.权利要求4所述的含富勒烯结构体，其特征在于，上述数个富勒烯相互连结形成所预定的图案。10.权利要求7所述的含富勒烯结构体，其特征在于，相互连结的上述数个富勒烯，其外壳侧的碳原子已共同化，构成巨型富勒烯融合体。11.含富勒烯结构体的制造方法，其特征在于，具备以下的工序：在第1非晶质碳层上配置超微粒的工序；在已配置上述超微粒的上述第1非晶质碳层上至少覆盖上述超微粒那样层积形成第2非晶质碳层的工序；以及用高能射线照射在层积界面存在上述超微粒的上述第1非晶质碳层和第2非晶质碳层的层积体，以上述超微粒作为核生...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中俊一郎，许并社，
申请(专利权)人：科学技术振兴事业团，株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]