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公開番号2025002129
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023102073
出願日2023-06-21
発明の名称半導体カーボンナノチューブを備える積層体
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人
主分類C01B 32/168 20170101AFI20241226BHJP(無機化学)
要約【課題】CNT凝集体の存在または金属的CNTの混在を抑え、基板上に孤立分散した半導体CNTを備える積層体を提供する。
【解決手段】積層体は、導電性基板と、半導体CNT含有層を備えている。半導体CNT含有層は、この導電性基板上に設けられている。半導体CNT含有層は、半導体CNTと、半導体CNTのチューブ構造を識別できる疎水性分散剤を含んでいる。半導体CNT含有層は、吸光度0.01以上で、LW_Int80%が35meV以下およびLW_Int50%が70meV以下の一方以上の光吸収ピークを近赤外波長領域に有する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
導電性基板と、
前記導電性基板上に設けられ、半導体カーボンナノチューブと、前記半導体カーボンナノチューブのチューブ構造を識別できる疎水性分散剤とを含む半導体カーボンナノチューブ含有層と、
を有し、
前記半導体カーボンナノチューブ含有層が、吸光度０．０１以上で、ＬＷ
Ｉｎｔ８０％
が３５ｍｅＶ以下およびＬＷ
Ｉｎｔ５０％
が７０ｍｅＶ以下の一方以上の光吸収ピークを近赤外波長領域に有する積層体。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記導電性基板の表面粗さＲ
ａ
が１．０ｎｍ以下である積層体。
【請求項３】
請求項２において、
前記導電性基板がカーボン基板である積層体。
【請求項４】
電気化学的手法によって被検出物質を検出するための修飾電極であって、
請求項１から３のいずれかの積層体を有する修飾電極。
【請求項５】
半導体カーボンナノチューブと、前記半導体カーボンナノチューブのチューブ構造を識別できる疎水性分散剤と、分散媒とを含有する分散液を、遠心力７，０００×ｇ－２０，０００×ｇで１時間以上遠心分離処理して上澄み液を得る遠心分離工程と、
導電性基板上に前記上澄み液を設置し、前記分散媒を蒸発させて、前記半導体カーボンナノチューブと前記疎水性分散剤とを含む半導体カーボンナノチューブ含有層を前記導電性基板上に形成する被覆工程と、
を有する積層体の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記被覆工程では、前記導電性基板の表面に向かってらせん状の気流を付与しながら、前記らせん状の気流の内側で前記分散媒を蒸発させて、半導体カーボンナノチューブ含有層を形成する積層体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、電気化学的手法によってバイオ分子などの被検出物質を検出する修飾電極等に利用できる積層体に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
伝導帯および価電子帯のエネルギー準位がチューブ構造に応じて変化する半導体カーボンナノチューブ（以下「カーボンナノチューブ」を「ＣＮＴ」と記載することがある）は、電気化学的手法によってバイオ分子などの被検出物質を検出する電極の修飾材料となり得る。バイオ分子を検出するためのＣＮＴ修飾電極の電極基板として、一般にガラス状炭素が使用されている（例えば非特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、ガラス状炭素にＣＮＴ分散液をそのままコートして得られた積層体は、ＣＮＴ凝集体の存在または金属的ＣＮＴの混在によって、半導体ＣＮＴによる被検出物質の電極応答を妨げてしまう。また、一般的なガラス状炭素の表面にＣＮＴを修飾して得られた積層体は、表面の平坦さの実現が困難である。積層体表面の平坦度が低いことも、半導体ＣＮＴによる被検出物質の電極応答を妨げる原因である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６７５２４３２号
【非特許文献】
【０００５】
V. Goornavar et al., Mater. Sci. Eng. C 40 (2014) 299-307
M. Takemoto et al., Analytical Sciences 36 (2020) 441-446
Y. Hirana et al., Scientific Reports 3 (2013) 2959
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＣＮＴ凝集体の存在または金属的ＣＮＴの混在を抑え、基板上に孤立分散した半導体ＣＮＴを備える積層体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の積層体は、導電性基板と、導電性基板上に設けられ、半導体カーボンナノチューブと、半導体カーボンナノチューブのチューブ構造を識別できる疎水性分散剤とを含む半導体カーボンナノチューブ含有層とを有し、半導体カーボンナノチューブ含有層が、吸光度０．０１以上で、ＬＷ
Ｉｎｔ８０％
が３５ｍｅＶ以下およびＬＷ
Ｉｎｔ５０％
が７０ｍｅＶ以下の一方以上の光吸収ピークを近赤外波長領域に有する。本願の修飾電極は、電気化学的手法によって被検出物質を検出するための修飾電極であって、本願の積層体を有する。
【０００８】
本願の積層体の製造方法は、半導体カーボンナノチューブと、半導体カーボンナノチューブのチューブ構造を識別できる疎水性分散剤と、分散媒とを含有する分散液を、遠心力７，０００×ｇ－２０，０００×ｇで１時間以上遠心分離処理して上澄み液を得る遠心分離工程と、導電性基板上に上澄み液を設置し、分散媒を蒸発させて、半導体カーボンナノチューブと疎水性分散剤とを含む半導体カーボンナノチューブ含有層を導電性基板上に形成する被覆工程を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の積層体では、半導体ＣＮＴ含有層が、近赤外波長領域に所定の光吸収ピークを有する。すなわち、本願の積層体の半導体ＣＮＴ含有層は、ＣＮＴ凝集体の存在および金属的ＣＮＴの混在が抑えられている。このため、本願の積層体は、被検出物質の電極応答性に優れる修飾電極等に利用できる。本願の修飾電極は、本願の積層体を備えている。このため、本願の修飾電極によれば、被検出物質の電極応答性に優れる修飾電極が得られる。本願の積層体の製造方法では、半導体ＣＮＴと、半導体ＣＮＴを分散する疎水性分散剤と、分散媒とを含有する分散液に、所定の遠心分離処理を施している。このため、本願の積層体の製造方法によれば、ＣＮＴ凝集体の存在および金属的ＣＮＴの混在を抑えた積層体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例１の混合液の光吸収スペクトル（－）と、実施例１の半導体ＳＷＣＮＴ分散液の光吸収スペクトル（〇）。
実施例１の半導体ＳＷＣＮＴ分散液の２次元ＰＬマップ。
実施例１Ａの半導体ＳＷＣＮＴ複合体の光吸収スペクトル。
実施例１Ｂの半導体ＳＷＣＮＴ複合体の光吸収スペクトル。
実施例１Ｃの半導体ＳＷＣＮＴ複合体の上面模式図。
実施例１のＲｕ（ＮＨ
３
）
６
２＋／３＋
のＣＶ曲線。
実施例１のＦｅ（ＣＮ）
６
３－／４－
のＣＶ曲線。
実施例１の３ＨＫのＣＶ曲線。
比較例のＳＷＣＮＴ分散液の光吸収スペクトル。
比較例のＳＷＣＮＴ複合体の光吸収スペクトル。
比較例のＲｕ（ＮＨ
３
）
６
２＋／３＋
のＣＶ曲線。
比較例のＦｅ（ＣＮ）
６
３－／４－
のＣＶ曲線。
比較例の３ＨＫのＣＶ曲線。
実施例２の半導体ＳＷＣＮＴ分散液の光吸収スペクトル。
実施例２の半導体ＳＷＣＮＴ分散液の２次元ＰＬマップ。
実施例２Ａの半導体ＳＷＣＮＴ複合体の光吸収スペクトル。
実施例２Ｂの半導体ＳＷＣＮＴ複合体の光吸収スペクトル。
実施例２のＲｕ（ＮＨ
３
）
６
２＋／３＋
のＣＶ曲線。
実施例２のＦｅ（ＣＮ）
６
３－／４－
のＣＶ曲線。
実施例２の３ＨＫのＣＶ曲線。
らせん気流を用いて半導体ＣＮＴ含有層を形成する装置の断面模式図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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