【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、ナノ抽出方法とナノ抽出体に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、ドラッグデリバリーシステムや微量成分の検出あるいは除去等に有用で、カーボンナノ物質の表面に原子や分子を選択的かつ均一に付着して抽出することができる、新しいナノ抽出方法とナノ抽出体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
この出願の発明者らは、従来より、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン集合体等のカーボンナノ物質の特性やその用途について、鋭意研究を行ってきた。そして、カーボンナノ物質の表面に様々な物質を吸着させたり、内部に保持させたりする方法等を提案している。
【０００３】
たとえば、特願２００１−２０４５２号では、開孔を設けたカーボンナノホーン集合体の表面および内部に被吸着物質を吸着させる方法が開示されている。また、特願２０００−２８６６０９号および特願２００１−０５２８４７号では、単層カーボンナノチューブの内部に、気相あるいは液相を経由してドーパント物質を内包させる方法が開示されている。
【０００４】
これらの方法は、様々な用途に利用できる新しいカーボンナノ物質を提供することができる優れた方法ではあるものの、上記の吸着あるいは内包の駆動力は被吸着物質あるいはドーパント物質の濃度差であって、特定の物質を選択的に吸着あるいは内包することが難しく、また均一に吸着あるいは内包させることが困難であるという欠点があった。
【０００５】
そこで、この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、ドラッグデリバリーシステムや微量成分の検出あるいは除去等に有用で、カーボンナノ物質の表面に原子や分子を選択的かつ均一に付着して抽出することができる、新しいナノ抽出方法とナノ抽出体を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発明を提供する。
【０００７】
すなわち、まず第１には、この出願の発明は、カーボンナノ物質に親和性の高い被抽出物質が、より親和性の低い溶媒に投入されている混合溶液に、カーボンナノ物質を共存させることで、溶媒中の被抽出物質をカーボンナノ物質の内表面あるいは外表面に付着させることを特徴とするナノ抽出方法を提供する。
【０００８】
そしてこの出願の発明は、上記の発明において、第２には、カーボンナノ物質が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、あるいはカーボンナノホーン集合体であることを特徴とするナノ抽出方法を、第３には、被抽出物質がナノメートルオーダーの大きさの原子あるいは分子であることを特徴とするナノ抽出方法を提供する。
【０００９】
さらにこの出願の発明は、第４には、上記いずれかに記載の方法により、カーボンナノ物質の内表面あるいは外表面に、被抽出物質が付着されていることを特徴とするナノ抽出体を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、上記の通りの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、この出願の発明が提供するナノ抽出方法は、カーボンナノ物質に親和性の高い被抽出物質がより親和性の低い溶媒に投入されている混合溶液に、カーボンナノ物質を共存させることで、溶媒中の被抽出物質をカーボンナノ物質の内表面あるいは外表面に付着させて抽出することを特徴としている。
【００１２】
この出願の発明において、カーボンナノ物質としては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン集合体やその他の各種のナノメートルサイズの炭素質物質、さらに、これらに開孔が設けられたもの等を、単独であるいは混合して用いることができる。
【００１３】
また、カーボンナノ物質に抽出される被抽出物質、またその被抽出物質が投入されている溶媒としては、その種類については特に制限はなく、被抽出物質とカーボンナノ物質および溶媒の間の親和性の関係により、様々な組み合わせのものとすることができる。すなわち、これらカーボンナノ物質、被抽出物質および溶媒の関係において、（被抽出物とカーボンナノ物質の親和性）＞（被抽出物と溶媒の親和性）の関係が築けていればよい。
【００１４】
このように、この出願の発明における「抽出」とは、一般的な意味での抽出とはやや異なり、カーボンナノ物質、被抽出物質および溶媒の親和性の差を駆動力として、被抽出物質がカーボンナノ物質の内表面あるいは外表面に選択的に引き寄せられて、付着するものである。すなわち、カーボンナノ物質に被抽出物質が抽出されるのである。そして、たとえば、これらの物質間の親和性の差が大きければ、あるいは、親和性の差が大きくなるようにカーボンナノ物質、被抽出物質および溶媒を選択すれば、被吸着物質はカーボンナノ物質により抽出されやすくなることになる。
【００１５】
より具体的に例をあげて説明すると、たとえば、カーボンナノ物質はベンゼンやヘキサンと親和性が高いものの、エタノール、メタノールあるいは水とは親和性が高くない。これらのことから、たとえば水中のベンゼンを選択的にカーボンナノ物質に抽出することができる。また、一般に、水に溶けたＣ６０は従来の方法では加熱の手段以外で抽出あるいは分離することは不可能とされている。しかしながら、Ｃ６０、水およびカーボンナノ物質の間の親和性には、（Ｃ６０とカーボンナノ物質の親和性）＞（Ｃ６０と水の親和性）の関係があるため、この出願の発明の方法にしたがって、Ｃ６０の溶けた水にカーボンナノ物質を共存させるだけでカーボンナノ物質の表面にＣ６０を付着させることができ、カーボンナノ物質にＣ６０を抽出することができるのである。
【００１６】
このようなこの出願の発明のナノ抽出法は、従来のカーボンナノ物質における吸着および内包のように濃度差に依存することはない。そしてこの抽出は、従来のカーボンナノ物質における被吸着物質あるいはドーパント物質の吸着あるいは内包の状態に比べて、カーボンナノ物質の表面にきわめて均一な状態でなされるという特徴がある。
【００１７】
なお、この出願の発明において、上記のとおり被抽出物質はその種類に特に制限はないが、用いるカーボンナノ物質に応じて被抽出物質の原子あるいは分子の大きさを調整することも可能である。たとえば、カーボンナノ物質として単層カーボンナノチューブを用いる場合には、チューブ内径（一般的には、数１０ｎｍ以下）よりも小さい原子あるいは球状分子を被抽出物質とすることで、その被抽出物質を単層カーボンナノチューブの内表面に付着させて内包することができる。また、被吸着物質が高分子の場合には、直径がチューブ内径よりも小さければその長さに特に制限はなく、単層カーボンナノチューブの内表面に付着させて内包することができる。一方で、被抽出物質が大きな分子である場合には、その大きさに制限はなく、カーボンナノ物質の外表面に付着されることになる。もちろん、たとえば、カーボンナノ物質として開孔を有するカーボンナノホーン集合体等を用いる場合についても、同様であることは言うまでもない。
【００１８】
このように、この出願の発明のナノ抽出方法においては、被抽出物質がナノメートルオーダーの大きさの原子あるいは分子である場合に、特に特徴的なが抽出を実現することができる。
【００１９】
またこの出願の発明のナノ抽出体は、上記の方法により得られるものであって、カーボンナノ物質の内表面あるいは外表面に、被抽出物質が均一に付着されている。そしてその一方で、このナノ抽出体は、適切な溶媒に浸漬させたり、適切な熱処理を加えたり、また雰囲気を制御すること等で、この被抽出物質をカーボンナノ物質から回収または脱離することができる。したがって、この出願の発明のナノ抽出体は、ドラッグデリバリーシステムや微量成分の検出あるいは除去等に、極めて有用な材料となる可能性を有する。
【００２０】
以下、添付した図面に沿って実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
３０ｃｃのエタノールに３０ｍｇのＣ６０を入れて攪拌後、カーボンナノホーン集合体（ＮＨ）を入れて３日間静置した。このカーボンナノホーン集合体を回収して透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、その像を図１に示した。図からは、Ｃ６０が黒い点としてカーボンナノホーン集合体の外表面を覆うように均一に付着しているのが見てとれ、Ｃ６０／ＮＨナノ抽出体が得られていることが確認された。
（実施例２）
３０ｃｃのエタノールに１ｍｇのＮｉフタロシアニン（ＮｉＰｃ）を入れて攪拌後、カーボンナノホーン集合体（ＮＨ）またはカーボンナノチューブ（ＮＴ）を入れて３日間静置した。このカーボンナノホーン集合体およびカーボンナノチューブを回収してＴＥＭ観察し、その結果をそれぞれ図２および３に示した。
【００２２】
図２では、ＮｉＰｃが黒い点として、カーボンナノホーン集合体の表面に均一に付着しているのがわかる。また図３からは、ＮｉＰｃが粒としてカーボンナノチューブの表面に無数に付着しているのがわかる。このように、ＮｉＰｃ／ＮＨ抽出体およびＮｉＰｃ／ＮＴ抽出体が得られていることが確認された。
（実施例３）
実施例１で得られたＣ６０／ＮＨ抽出体を、真空中４００℃で３０分加熱した。このものをＴＥＭ観察したところ、カーボンナノホーン集合体の外表面を覆うように付着していたＣ６０が昇華消滅しているのが確認された。また、図４に示したように、カーボンナノホーンの先端内部に、直径０．３〜０．５ｎｍの、Ｃ６０より小さいフラーレンがナノ抽出されているのがわかった。たとえば図中の太線で囲んだカーボンナノホーンの先端内部には、フラーレンが丸状のものとして観察されている。このことから、Ｃ６０には炭素数がより小さな低次のフラーレンが不純物として微量に混在していることがわかった。
【００２３】
もちろん、この発明は以上の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明によって、ドラッグデリバリーシステムや微量成分の検出あるいは除去等に有用で、カーボンナノ物質の表面に原子や分子を選択的かつ均一に付着して抽出することができる、新しいナノ抽出方法とナノ抽出体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃ６０を抽出したカーボンナノホーン集合体のＴＥＭ像を例示した図である。
【図２】ＮｉＰｃのクラスターを抽出したカーボンナノホーン集合体のＴＥＭ像を例示した図である。
【図３】ＮｉＰｃのクラスターを抽出したカーボンナノチューブのＴＥＭ像を例示した図である。
【図４】内部に低次フラーレンを抽出したカーボンナノホーン集合体のＴＥＭ像を例示した図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a nano extraction method and a nano extract. More specifically, the invention of this application is useful for a drug delivery system, detection or removal of a trace component, etc., and is a new, capable of selectively and uniformly attaching and extracting atoms and molecules on the surface of a carbon nanomaterial. The present invention relates to a nano extraction method and a nano extract.
[0002]
[Prior art and its problems]
The inventors of the present application have intensively studied the characteristics and uses of carbon nanomaterials such as carbon nanotubes and carbon nanohorn aggregates. Then, a method of adsorbing various substances on the surface of the carbon nano substance or holding the substance inside is proposed.
[0003]
For example, Japanese Patent Application No. 2001-20452 discloses a method of adsorbing a substance to be adsorbed on the surface and inside of a carbon nanohorn aggregate having openings. Further, Japanese Patent Application Nos. 2000-286609 and 2001-052847 disclose a method of including a dopant substance in a single-walled carbon nanotube via a gas phase or a liquid phase.
[0004]
Although these methods are excellent methods that can provide new carbon nanomaterials that can be used for various applications, the driving force of the above-mentioned adsorption or inclusion is the concentration difference between the substance to be adsorbed or the dopant substance, There are disadvantages in that it is difficult to selectively adsorb or include a specific substance, and it is difficult to uniformly adsorb or include a specific substance.
[0005]
Therefore, the invention of this application has been made in view of the circumstances described above, and solves the problems of the prior art, and is useful for a drug delivery system, detection or removal of a trace component, and the like. It is an object of the present invention to provide a new nano-extraction method and a nano-extract that can selectively and uniformly attach and extract atoms and molecules on a surface.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention of this application provides the following inventions to solve the above problems.
[0007]
That is, first of all, the invention of this application is based on the fact that a substance to be extracted having a high affinity for a carbon nanomaterial is allowed to coexist in a mixed solution charged in a solvent having a lower affinity. The present invention also provides a nano extraction method characterized in that a substance to be extracted in a solvent is attached to an inner surface or an outer surface of a carbon nano material.
[0008]
Secondly, the invention of the present application is directed to the third aspect of the present invention, wherein the carbon nanomaterial is a single-walled carbon nanotube, a multi-walled carbon nanotube, or an aggregate of carbon nanohorns. Provides a nano extraction method, wherein the substance to be extracted is an atom or a molecule having a size on the order of nanometers.
[0009]
Furthermore, the invention of this application fourthly provides a nano-extract wherein the substance to be extracted is attached to the inner surface or outer surface of the carbon nano-material by any one of the methods described above. I do.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention of this application has the features as described above, and embodiments thereof will be described below.
[0011]
First, the nano-extraction method provided by the invention of the present application is to allow a carbon nano-substance to coexist in a mixed solution in which a substance to be extracted having a high affinity for a carbon nano-substance is charged into a solvent having a lower affinity. It is characterized in that a substance to be extracted in a solvent is attached to an inner surface or an outer surface of a carbon nano material and is extracted.
[0012]
In the invention of the present application, the carbon nanomaterials include single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, aggregates of carbon nanohorns and other various nanometer-sized carbonaceous materials, and those in which pores are provided in these materials. Can be used alone or as a mixture.
[0013]
There is no particular limitation on the type of the substance to be extracted extracted into the carbon nanomaterial and the solvent into which the substance is extracted, and the affinity between the substance to be extracted and the carbon nanomaterial and the solvent is not limited. , Various combinations can be made. That is, in the relationship between the carbon nano substance, the substance to be extracted, and the solvent, it is sufficient that the relation of (affinity between the substance to be extracted and the carbon nano substance)> (affinity between the substance to be extracted and the solvent) is established.
[0014]
As described above, “extraction” in the invention of this application is slightly different from extraction in a general sense, and the difference between the affinity of the carbon nanomaterial, the material to be extracted, and the solvent is used as a driving force to extract the material to be extracted. It is selectively attracted and attached to the inner surface or outer surface of the carbon nanomaterial. That is, the substance to be extracted is extracted into the carbon nanomaterial. Then, for example, if the difference in affinity between these substances is large, or if the carbon nanomaterial, the substance to be extracted and the solvent are selected so that the difference in affinity becomes large, the substance to be adsorbed depends on the carbon nanomaterial. It will be easier to extract.
[0015]
More specifically, for example, the carbon nanomaterial has high affinity for benzene and hexane, but does not have high affinity for ethanol, methanol, or water. From these facts, for example, benzene in water can be selectively extracted into carbon nanomaterials. In general, C 60 was dissolved in water is the conventional method is as impossible to extract or separated by non-heating means. However, C 60, in the affinity between water and carbon nano material, (C 60 and affinity of the carbon nanomaterials)> since there is a relation of (C 60 and affinity for water), the invention of this application according to the method, only the coexistence of carbon nanomaterials in water melted in C 60 in can be deposited C 60 on the surface of the carbon nanomaterials, it is possible to extract the C 60 to the carbon nanomaterials.
[0016]
The nano-extraction method of the invention of this application does not depend on the concentration difference as in the conventional adsorption and inclusion of carbon nanomaterials. This extraction is characterized in that it is performed in a very uniform state on the surface of the carbon nanomaterial as compared with the state of adsorption or inclusion of the substance to be adsorbed or the dopant substance in the conventional carbon nanomaterial.
[0017]
In the invention of this application, the type of the substance to be extracted is not particularly limited as described above, but the size of the atoms or molecules of the substance to be extracted can be adjusted according to the carbon nanomaterial used. For example, when a single-walled carbon nanotube is used as a carbon nanomaterial, an atom or a spherical molecule smaller than the inner diameter of the tube (generally, several tens nm or less) is used as the material to be extracted. It can be contained by being attached to the inner surface of the single-walled carbon nanotube. When the substance to be adsorbed is a polymer, its length is not particularly limited as long as its diameter is smaller than the inner diameter of the tube, and can be included in the single-walled carbon nanotube by attaching it to the inner surface. On the other hand, when the substance to be extracted is a large molecule, its size is not limited, and is attached to the outer surface of the carbon nanomaterial. It goes without saying that the same applies to the case where, for example, a carbon nanohorn aggregate having openings is used as the carbon nanomaterial.
[0018]
As described above, in the nano extraction method of the present invention, when the substance to be extracted is an atom or a molecule having a size on the order of nanometers, the extraction can be realized, which is particularly characteristic.
[0019]
The nanoextract of the invention of this application is obtained by the above method, and the substance to be extracted is uniformly attached to the inner surface or outer surface of the carbon nanomaterial. On the other hand, this nano-extract is collected or desorbed from the carbon nano-substance by immersing it in an appropriate solvent, applying an appropriate heat treatment, or controlling the atmosphere. Can be. Therefore, the nanoextract of the invention of this application has the potential to be a very useful material for drug delivery systems, detection or removal of trace components, and the like.
[0020]
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings, and embodiments of the present invention will be described in further detail.
[0021]
【Example】
(Example 1)
After stirred into the C 60 to 30mg of ethanol 30 cc, and allowed to stand for 3 days to put the carbon nanohorn aggregates (NH). The carbon nanohorn aggregate was collected and observed with a transmission electron microscope (TEM), and the image is shown in FIG. From the figure, take a look at that C 60 is uniformly adhered to cover the external surface of the carbon nanohorn aggregate as a black point, it was confirmed that C 60 / NH nano extraction member is obtained .
(Example 2)
After stirring 1 mg of Ni phthalocyanine (NiPc) in 30 cc of ethanol, carbon nanohorn aggregates (NH) or carbon nanotubes (NT) were added and allowed to stand for 3 days. The carbon nanohorn aggregate and the carbon nanotubes were collected and observed with a TEM. The results are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.
[0022]
In FIG. 2, it can be seen that NiPc is uniformly attached to the surface of the carbon nanohorn aggregate as a black point. FIG. 3 also shows that NiPc is innumerably attached to the surface of the carbon nanotube as particles. Thus, it was confirmed that the NiPc / NH extract and the NiPc / NT extract were obtained.
(Example 3)
The C 60 / NH extract obtained in Example 1 was heated in vacuum at 400 ° C. for 30 minutes. When this product was observed by TEM, the C 60 having adhered to cover the external surface of the carbon nanohorn aggregate is disappeared sublimed was confirmed. Further, as shown in FIG. 4, the tip inside the carbon nanohorn, a diameter 0.3~0.5nm, C 60 smaller fullerenes has been found that are nano extracted. For example, a fullerene is observed as a round shape inside the tip of the carbon nanohorn surrounded by a thick line in the figure. Therefore, the C 60 was found to be mixed in small amount as an impurity a smaller lower order fullerene carbon atoms.
[0023]
Of course, the present invention is not limited to the above-described example, and it goes without saying that various aspects are possible in detail.
[0024]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention is useful for a drug delivery system, detection or removal of a trace component, and the like, and is capable of selectively and uniformly attaching and extracting atoms and molecules on the surface of a carbon nanomaterial. Nano extraction methods and nano extracts are provided.
[Brief description of the drawings]
1 is a illustrated FIG TEM images of the carbon nanohorn aggregate obtained by extracting C 60.
FIG. 2 is a diagram illustrating a TEM image of a carbon nanohorn aggregate from which NiPc clusters have been extracted.
FIG. 3 is a diagram illustrating a TEM image of a carbon nanotube from which NiPc clusters have been extracted.
FIG. 4 is a diagram illustrating a TEM image of a carbon nanohorn aggregate from which low-order fullerenes are extracted.