比率を90%以上にするには、薄膜の集合体の空孔のサイズと付加物の空間的サイズを調整するとともに、平面内で化学修飾基が高効率で付加されるよう、CV法による化学反応を繰り返し進行させればよい。[0169]このように、電気化学セルを用いて炭素材料の表面に対して電気化学処理で化学修飾を行い、表面に自己集合単分子膜を形成し、化学修飾基を共有結合形成によってナノパターニングをほどこす。付加物によって炭素材料の表面が化学修飾される際の各工程における変化の様子を、上述した図4(a)~(e)に示している。[0170]DBAが集合して形成される前記集合体においては、相互に隣接する2分子のDBAはそれぞれが有する2本のアルキル基を交互に並列させている。図29に、2分子のDBAOC6の表面上での相対的な配置態様を示す。図29の左図が-型、右図が+型を示す。この2分子の相対的な配置様態の違いにより、前記集合体は、相互にキラルな関係を有する2種類の構造、すなわち右巻き(CW、Clockwise)構造と左巻き(CCW、Counterclockwise)構造とを有し得る。CCW構造とCW構造とはそれぞれ、異なる2分子間の相互作用で構成されている。CW構造は-型で相互作用した6分子のみで、CCW構造は+型で相互作用した6分子のみでそれぞれ構成されている。+型と-型が一つの六角構造に混在した歪んだ六角構造も考えられるが、それらは表面分子密度や分子間の相互作用の観点から不利な構造となる。DBAOC6が6分子集合して形成される集合体におけるCW構造を図26(a)に、CCW構造を図26(b)に示す。図26(a)および(b)の集合体内部に示した矢印は、CW(Clockwise)およびCCW(Counterclockwise)に対応する回転方向を示す。CW構造とCCW構造は異なるドメインをそれぞれ形成し、等しい確率で表面に出現する。そのため、表面全体ではCW構造とCCW構造のそれぞれのドメインの面積は等しくなる。axes)に対して、CCW構造では反時計回り方向に傾き、CW構造では時計回り方向に傾く。CCW構造とCW構造ではグラファイト基板に対する相対角度が異なる。DBAOC6が形成するハニカム構造(テンプレート)のドメインバウンダリー近傍におけるSTM観測像を図27(a)に、フーリエ変換像を図27(b)に示す。図27(a)のSTM観測像に示された白線はドメインバウンダリーに対応する。この白線は、画像上で明るい点の配列のグレインが切り換わる境界を肉眼で定め、その境界に引かれた線である。この白線の左側の領域ではCW構造が形成され、左側の領域ではCCW構造が形成されている。図27(b)のフーリエ変換像において、2種類の六回対称の周期が観測される。その一つは、点線の円で囲まれた、CW構造のハニカム構造に起因する光点により表される周期であり、もう一つは、実線の円で囲まれた、CCW構造のハニカム構造に起因する光点により表される周期である。CW構造とCCW構造との周期の角度差は約13°である。DBAOC6をテンプレートとして用いてグラファイトをアリール基で化学修飾して得られた修飾グラファイトの表面のSTM観測像を図28(a)に、フーリエ変換像を図28(b)に示す。図28(a)のSTM観測像に示された白線を境にして、図28(b)のフーリエ変換像では2種類の六回対称の周期が観測される。この白線は、画像上で明るい点の配列のグレインが切り換わる境界を肉眼で定め、その境界に引かれた線である。その周期の一つは、点線の円に囲った光点によって表される周期であり、もう一つの周期は、実線の円に囲った光点によって表される周期である。二つの周期の角度差は、約14°である。この表面修飾グラファイトにおいて観測された二つの周期の角度差約14°は、前記DBAOC6のテンプレートにおけるCW構造とCCW構造との周期の角度差約13°に近似している。いくつかの実験値の平均から、標準偏差を算出すると、最大で2°となり、二つの値に差異はないと評価できる。このことから、修飾後のグラファイト表面で観察された2種類の周期は、DBAOC6が形成するキラルな構造、つまりCW構造およびCCW構造に起因していることが強く示唆される。DBAOC6のキラルなハニカム構造の情報が、グラファイトに付加したアリール基の位置へ伝播したことになる。3炭素)を導入したことに相当する。フーリエ変換像のシグナルの位置関係を基にして、図28(a)のSTM観測像に示した白線の上側の領域ではテンプレートのCCW構造の周期を反映した化学修飾が起こり、下側の領域ではCW構造の周期を反映した化学修飾が起こっていると考えられる。以上のとおり、DBA等をテンプレートとして用いた炭素材料の表面修飾では、DBA等の集合体が有するキラリティに基づいて化学修飾基の周期性を制御することも可能である。[0171][比較考察例]次に、電気化学処理の工程において、液媒体を適用しない場合について比較説明をする。作用極と電解質水溶液との間に前記液媒体を配置せず、作用極となるグラフェン等の炭素材料の表面を、予め作製しておいた乾燥したアルカン等の単分子膜で被覆した条件において、上記と同様の操作を行った。すると、グラフェンやグラファイトへの化学修飾用化合物の付加反応は抑制されるが、多数の化学修飾基の付加位置に周期性は得られなかった。[0172][作用]これに対して、作用極と電解質水溶液との間に前記液媒体を配置して上記の操作を行うと、多数の化学修飾基の付加位置に周期性が得られる。これは、予め作製しておいたアルカン等の単分子膜で被覆する方法では、被覆されたアルカン等の薄膜ではアルカン分子が動的に揺らぐことがないのに対し、作用極と電解質水溶液との間に前記液媒体を配置する方法では、グラフェン等の表面に付着するアルカン等の薄膜においてアルカン分子が動的に揺らぐことができるためであると考えられる。[0173]作用極と電解質水溶液との間に前記液媒体を配置する方法において、一次元周期構造を備えたアルカン等の薄膜が得られるのは以下の作用が発現するためと考えられる。本発明においては、液媒体が作用極と電解質水溶液との間に配置されることにより、形成されるアルカン等の単分子膜が動的な状態になり、揺らぎが生じ、ポテンシャル障壁が低い隙間が単分子膜中に生じると考えられる。[0174]液媒体24は、例えば前記アルカン等を非極性有機溶媒または低極性有機溶媒に溶解して得られる。低極性有機溶媒としては、前記アルカン等を溶解することができ、前記アルカン等を溶解して得られる液媒体24が電解質水溶液25と相互に非混和性であれば特に制限はない。1-オクタン酸、1-フェニルオクタン、テトラデカン、1-オクタノール及び1,2,4-トリクロロベンゼン等を好適に使用することができる。[0175]液媒体24における前記アルカン等の濃度は、1マイクロモル/L以上であることが好ましく、1ミリモル/L以上であることがより好ましい。前記アルカン等の濃度が前記範囲であると、前述の一次元周期構造を備えた薄膜が形成されやすく、周期性を有する表面修飾炭素材料を製造する上で好適である。前記アルカン等の濃度の上限値には特に制限はないが、例えば1モル/Lである。[0176]本発明に用いる電気化学セルで処理する際(図3(a)~(c)を参照)、液媒体24の量は、前述の一次元周期構造を備えた薄膜が形成される限り特に制限はなく、電気化学セル20の大きさ等に応じて適宜決定することができる。[0177]電解質水溶液24に含まれる化学修飾用化合物については前述のとおりである。作用極21であるグラフェン等の炭素材料との反応が好適に進行し、周期性が発現するのに十分な量の化学修飾基が、グラフェン等の炭素材料の表面に付加されやすい。作用極21であるグラフェン等の炭素材料の表面との反応が好適に進行し、周期性が発現しながら十分な量の化学修飾基が、グラフェン等の表面に付加されやすい。相互作用により集合して単分子膜を形成し得る単一化合物を選択する。