日本產業技術綜合研究所日前提出了在單層碳納米管（SWCNT）中有選擇地分離金屬性SWCNT和半導體性SWCNT的方法。 

　　首先在雙氧水中對金屬性SWCNT和半導體性SWCNT混合而成的市售SWCNT（金屬性SWCNT占1/3）進行熱處理，利用半導體性SWCNT先于金屬性SWCNT發生氧化和燃料的原理，成功地將金屬性SWCNT的含量濃縮到了80％。金屬性SWCNT有望作為透明電極材料取代ITO（銦錫氧化物）。另外，由于有望能夠對SWCNT結構進行有選擇地控制，因此將來通過有選擇地提取半導體性SWCNT，極有希望實現透明薄膜晶體管。 

　　SWCNT在結構上就像是把苯環相連而成的六元環片（石墨薄片）卷成了卷一樣。根據不同的卷法，SWCNT就會變成金屬或半導體。剛剛合成之后的SWCNT就是金屬性與半導體性SWCNT的混合體，金屬性SWCNT與半導體性SWCNT的比例為36:67。 

　　產綜研此次使用的SWCNT是美國碳納米技術公司（Carbon Nanotechnologies）的市售產品，含有很多平均直徑約1nm的納米管。其制法為“HiPco（High Pressure Carbon Monoxide）工藝”，是利用鐵觸媒和高壓一氧化碳在高溫下合成而的，這種制法已經成為產品的商標。 

　　分離工藝只是將HiPco-SWCNT放入雙氧水中進行熱處理。雙氧水通過兩個階段的反應對SWCNT進行氧化。第一階段的反應是由SWCNT從雙氧水中獲得氧的氧化反應，使SWCNT活性化。第二階段就是由過氧化氫產生活性氧，對活化的SWCNT進行氧化和分解（燃燒），最后變成二氧化碳。 

　　在產綜研此次所做的實驗中，在90℃環境下對HiPco-SWCNT進行47分鐘的熱處理之后，有99％分解掉了。對剩余的1％SWCNT進行分析的結果，金屬性SWCNT的比例提高到了80%左右。這表明半導體性SWCNT的反應特性比金屬性SWCNT高，利用二者不同的反應特性，可進行有選擇的分離。過去普遍認為金屬性SWCNT的反應特性比半導體性SWCNT高，但此次的結果卻完全相反。對此，產綜研分析認為“可能是因為在過氧化氫奪取電子后半導體性SWCNT的電子結構變化比金屬性SWCNT變化大的緣故。” 

　　首先是取代ITO，將來還有望用于TFT（薄膜晶體管） 
　這種金屬性SWCNT的用途，目前設想的是ITO替代材料。ITO是FPD（平板顯示器）等產品必不可少的透明電極材料，但銦是一種稀有金屬，業界一直擔心這種金屬幾年后有可能枯竭，為此正在研究各種替代材料。碳納米管就是其中極具潛力的替代材料之一。 

　　過去為透明電極所開發的SWCNT薄膜，其導電性之所以未能達到實用水平，其中一個重要原因就是金屬性SWCNT只有1/3左右。可以想像的是，假如金屬性SWCNT的比例能利用此次開發的方法得到提高的話，作為ITO替代材料將極具現實意義。今后，產綜研將在提高目前只有1％的收獲率的同時，還將把它作為透明電極進行應用研究，比如，如何將它制作薄膜等。 

　　在實驗中已經發現這種SWCNT的反應特性與結構有可能是可控制的，因此將來有望通過改變反應條件，有選擇地提取半導體性SWCNT。作為半導體性SWCNT的用途而被寄予厚望的是TFT（薄膜晶體管）。SWCNT雖說具有更透明，更容易在塑料底板上進行涂布成膜等優點，但過去的SWCNT由于含有金屬性SWCNT，因此無法實現晶體管功能。此前，IBM等公司曾利用導電性的不同，開發出了用電把金屬性SWCNT全部燒掉的方法，但實際上卻很難對通電條件等進行優化。產綜研此次嘗試有可能為業界帶來一種可有效地提取半導體性SWCNT的方法。