Research Abstract



Large-scale single-chirality separation of single-wall nanotubes by simple gel chromatography

2011年5月10日 Nature Communications 2 : 309 doi: 10.1038/ncomms1313

単一構造の単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は、科学研究と電子工学や生物医学への応用の双方で重要である。しかし、SWCNTを分離して大量の単 一カイラリティのナノチューブを得ることはいまだ困難である。今回我々は、1種類の界面活性剤と垂直に連結した一連のゲルカラムを利用した単一界面活性剤 多段カラムゲルクロマトグラフィ法を用いて、SWCNTの大規模カイラリティ分離を行う簡単で効果的な方法を報告する。この方法は、SWCNTとアリルデ キストラン系ゲルの相互作用の強さがSWCNTの構造に依存することに基づいている。過剰量のSWCNT分散液を最上段のカラムに投入すると、このカラム の吸着部位はゲルと最も強い相互作用を示すナノチューブによって完全に占有される。吸着しなかったナノチューブは次のカラムに流れ込み、ゲルとの相互作用 が2番目に強いナノチューブがこの段で吸着される。このようにして、(n,m)が異なる13種類のナノチューブが分離された。金属型SWCNTは、ゲルと最も弱い相互作用を示すため、吸着しないナノチューブとして最後に回収される。

劉 華平1,西出大亮1,2,田中丈士1 & 片浦弘道1,2

  1. 独立行政法人 産業技術総合研究所 ナノシステム研究部門
  2. 独立行政法人 科学技術振興機構 CREST
Monostructured single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) are important in both scientific research and electronic and biomedical applications; however, the bulk separation of SWCNTs into populations of single-chirality nanotubes remains challenging. Here we report a simple and effective method for the large-scale chirality separation of SWCNTs using a single-surfactant multicolumn gel chromatography method utilizing one surfactant and a series of vertically connected gel columns. This method is based on the structure-dependent interaction strength of SWCNTs with an allyl dextran-based gel. Overloading an SWCNT dispersion on the top column results in the adsorption sites of the column becoming fully occupied by the nanotubes that exhibit the strongest interaction with the gel. The unbound nanotubes flow through to the next column, and the nanotubes with the second strongest interaction with the gel are adsorbed in this stage. In this manner, 13 different (n, m) species were separated. Metallic SWCNTs were finally collected as unbound nanotubes because they exhibited the lowest interaction with the gel.