JP2009528971A5

JP2009528971A5 -

Info

Publication number: JP2009528971A5
Application number: JP2008557776A
Authority: JP
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2027-03-07

Description

ＨＡＲＭ構造の１つの特徴として挙げられることは、ＨＡＲＭ構造の束では自発的に荷電するが、単離状のＨＡＲＭ構造では電気的に中性であることである。合成プロセスの間、更なる荷電のない状態において、例えば、束状のＣＮＴｓはたいてい荷電されているが、単離状のＣＮＴｓはほとんどが荷電していない。同様の挙動が全てのＨＡＲＭ構造で生じるが、その理由としては、それらが実質的に一次元の構造を有し、隣接するＨＡＲＭ構造との直接の接触に利用できる多くの原子を表層に有することが挙げられ、それにより荷電が起こる。この荷電現象を利用して、１つ以上のＨＡＲＭ構造（例えば単離状の及び／又は束状のＨＡＲＭ構造）を移動させ（例えば加速し）、分離させ、及び／又は堆積させることができる。また、異なる他の特性を有するＨＡＲＭ構造を用いることにより、例えば、束上のＨＡＲＭ構造と単離状のＨＡＲＭ構造をそれぞれ分離し、当該構造を堆積させることが可能となる。例えば、単離状のものに対する、束状のＨＡＲＭ構造の質量を増加させることにより、それらの異なる慣性力−抵抗力比率によるそれらの分離が可能となる。この比率は、Ｓｔ＝（ρｄＵ）／（１８μＬ）で定義されるストークス数（Ｓｔ）として決定される。式中、ρは単離状若しくは束状のＨＡＲＭ構造の有効密度であり、ｄは束状若しくは単離状のＨＡＲＭ構造の有効直径であり、Ｕは担体流体速度であり、μは担体流体粘度であり、Ｌはチャネル又はジェットの特徴的な寸法である。束状のＨＡＲＭ構造は、単離状のものより高いストークス数を示す。

当該物理的性質及び／又は特性は、例えば、ＨＡＲＭ構造の荷電及び／若しくは質量、並びに／又は、特定のＨＡＲＭ構造に作用し、それにより移動させる基となる他のいかなる特徴（例えば特性）であってもよい。物理的特徴及び／又は特性とは、例えばＨＡＲＭ構造において自然に生じるあらゆる特徴及び／若しくは特性、並びに／又は、ＨＡＲＭ構造に付与されたあらゆる特徴（例えば特性）のことを意味する。例えば、ＨＡＲＭ構造を、本発明に係る方法を実施する前及び／又は実施する間において、あらゆる適当な手段によって荷電させてもよい。例えば、束状の構造における固有の荷電、及び単離状の構造における固有の電気的中性状態に加え及び／若しくはその代わりに、当該方法を実施する前に、任意の適切な方法を使用して、１つ以上の所望の特定のＨＡＲＭ構造を荷電させてもよい。この方式では、例えば、固有の荷電を有さない単離状のＨＡＲＭ構造を荷電させ、例えばそれらの堆積を可能にすることができる。また、束状及び単離状のＨＡＲＭ構造は共に、荷電することにより、それらに所望の物理的性質が付与され、印加された力に反応できるようになる。当該力が１つ以上のＨＡＲＭ構造を移動させる際の基本となる、物理学的な性質及び特性は、好ましくは荷電（固有の荷電若しくは付与された荷電）である。

例えば分散物としてのＨＡＲＭ構造を、例えば電界に置くことにより、固有の電荷を有する束状のＨＡＲＭ構造は電界中を移動若しくは加速するが、一方単離状のＨＡＲＭ構造は実質的に影響を受けない。換言すれば、前記力は、例えば選択的に、束状及び／又は単離状のＨＡＲＭ構造を相互に移動させ、それにより束状及び単離状のＨＡＲＭ構造は分離及び／又は単離される。

例えば束状のＨＡＲＭ構造は、必要に応じて、本発明に係る方法で予め移動させることにより単離させた後で表面に堆積させてもよい。例えば、このような方法により、前記ＨＡＲＭ構造を分散物から取り出し、それらを更なる使用のために回収してもよい。前記ＨＡＲＭ構造はまた、必要に応じて分散物のままの状態にし、かかる方法を用いて、束状及び単離状のＨＡＲＭ構造をそれぞれ含んでなる２種類の分散液を調製してもよい。

図３は、本発明の方法の他の実施形態を例示する。束状及び単離状のＨＡＲＭ構造（１）の混合物を液体又はガス中に懸濁し、力（この場合、慣性力若しくは重力加速）を印加し、束状（４）及び単離状（３）のＨＡＲＭ構造に分離させる。ここで、束状のＨＡＲＭ構造は単離状のＨＡＲＭ構造よりも選択的に堆積し、慣性力及び抵抗力のバランスがとられながら、単離状のＨＡＲＭ構造の懸濁物が生成する。当該分散物は、この実施形態では、カーブするチャネル（９）ａ）に配置されるか、又は表面（４）ｂ）に向けて配置され、高い有効ストークス数を有する束状のＨＡＲＭ構造が当該表面の方向へ加速され、一方当該単離状のＨＡＲＭ構造が懸濁されているままである。更に、束状のＨＡＲＭ構造を基材上に堆積させることができる。あるいは、ｃ）において、単離状及び束状のＨＡＲＭ構造の分散物（１）を、重力（８）とは反対方向に、拡散チャネル（７）中に注入する。懸濁液又はガスの速度は拡散チャネル中で減少する。それにより、束状のＨＡＲＭ構造（４）より低いストークス数を有する単離状のＨＡＲＭ構造（３）は、束状のＨＡＲＭ構造よりチャネルの上方に移動し、それらが分離される。

Claims

高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭＳ）を堆積させる方法であって、１つ以上の単離状及び束状のＨＡＲＭ構造を含んでなるエアゾールに力が印加され、当該力の印加により、１つ以上の物理学的な性質及び／又は特性に基づき、１つ以上の予め定められた位置に１つ以上の単離状及び／又は束状のＨＡＲＭ構造が移動し、印加された当該力により１つ以上の単離状及び／又は束状のＨＡＲＭ構造をパターンとして堆積させるものであって、当該力が、電気力、静電力、熱拡散力、慣性力、重力、又は粘性力を含んでなる、前記方法。
前記力が、束状又は単離状のＨＡＲＭ構造の荷電及び／又は質量に基づいて、選択的に前記ＨＡＲＭ構造に作用し、それらを互いに識別し、移動させて、空間的に分離させる、請求項１記載の方法。
束状及び単離状のＨＡＲＭ構造が、各々分離し、別個に堆積する、請求項１又は２記載の方法。
前記ＨＡＲＭ構造が、ナノチューブ、カーボンナノチューブ、フラーレン官能化カーボンナノチューブ、ホウ素−窒化物ナノチューブ、カーボン、リン、ホウ素、窒素及び／若しくはシリコンを含有するナノロッド、フィラメント並びに他のチューブ、ロッド及び／若しくはリボン又は単離状若しくは束状の他の形態の高アスペクト比分子構造である、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
前記ＨＡＲＭ構造が正荷電、負荷電又は中性荷電されている、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
前記力が、固有の荷電を有する束状のＨＡＲＭ構造を移動させる電気力を含んでなる、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
１つ以上のＨＡＲＭ構造の生産、分離、修飾、堆積及び／又は更なる処理のための連続プロセス又はバッチプロセスへの、請求項１から６のいずれか１項記載の方法の使用。
官能化材料の調製への、請求項１から６のいずれか１項記載の方法の使用。
厚い若しくは薄いフィルム、ライン、導線、パターン、層状及び／又は三次元構造の調製における、請求項１から６のいずれか１項記載の方法の使用。
装置の調製への、請求項１から６のいずれか１項記載の方法の使用。