JP2011190121A

JP2011190121A - Separation method of minute conductive substance, minute conductive substance, and separation apparatus of minute conductive substance

Info

Publication number: JP2011190121A
Application number: JP2010054910A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yamage; 雅司山華
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To separate a nano material according to the size of an impedance including an inductance. <P>SOLUTION: There is provided a method, wherein an electric field and a magnetic field having an identical or an odd multiple of relationship of frequencies with respect to one another are synchronized and added to a solvent with the addition of an aggregate comprising a plurality of minute conductive substances so that each of the minute conductive substances is dispersed in positions corresponding to the respective impedance values. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばナノマテリアル等の微小導電性物質をそのインピーダンスの大きさに応じて分散させる微小導電性物質の分離方法、微小導電性物質及び微小導電性物質の分離装置に関する。 The present invention relates to a method for separating a microconductive substance, a microconductive substance, and a device for separating the microconductive substance, in which a microconductive substance such as a nanomaterial is dispersed according to the magnitude of its impedance.

ナノマテリアルは、少なくとも一次元の大きさが１００ｎｍよりも小さな材料を総称する。ナノマテリアルは、例えばカーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、フラーレン等に代表されるナノカーボンや、金属又は非金属からなるナノ粒子、ナノファイバー等を含む。
ナノマテリアルは、既に様々な分野で応用されており、その応用分野を広げる研究が盛んである。ナノマテリアルの物理的な大きさを利用した例としては、例えばカーボンナノチューブを先端に有するカンチレバーがある。このカンチレバーは、製品化されている。 Nanomaterial is a generic term for materials having a size of at least one dimension smaller than 100 nm. The nanomaterial includes, for example, nanocarbon typified by carbon black, carbon nanotube, carbon nanocoil, fullerene and the like, nanoparticles made of metal or nonmetal, nanofibers, and the like.
Nanomaterials have already been applied in various fields, and research on expanding their application fields is active. As an example using the physical size of the nanomaterial, for example, there is a cantilever having a carbon nanotube at the tip. This cantilever has been commercialized.

ナノマテリアルを集めると、限られた空間内で大きな表面積が得られるので、例えば金属ナノ粒子を触媒として利用する製品がある。導電性を有するナノマテリアルについては、その物理的な大きさと電荷を移動できるという２つの特徴を有することから、より高度な利用方法が研究されている。例えば、電子デバイスやマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムズ（ＭＥＭＳ）用の電気回路素子として、１個又は少量のカーボンナノチューブをチャネルや配線として利用する研究や、カーボンナノコイルをコイルとして利用する研究がされている。 When nanomaterials are collected, a large surface area can be obtained in a limited space. For example, there are products that use metal nanoparticles as a catalyst. Since the nanomaterial having conductivity has two characteristics of being able to move its physical size and electric charge, a more advanced utilization method has been studied. For example, as an electric circuit element for electronic devices and micro electro mechanical systems (MEMS), research using one or a small amount of carbon nanotube as a channel or wiring, and research using carbon nanocoil as a coil have been conducted. ing.

大量のカーボンブラックやカーボンナノチューブを高分子材料に添加することで、高分子材料が有する加工の容易さを維持したまま、導電性を有する材料が開発されている。ここで言う導電性は、半導体性、制電性を含む。最近では、携帯電話内部の部品やパーソナルコンピュータ等のように外部の電磁波から保護することが望ましい電子機器や、ディスプレイやオーディオ機器等のように外部への電磁波の漏洩を防止することが望ましい電子機器の用途としてカーボンナノチューブやカーボンナノコイルを高分子材料に添加した電磁波シールド材、電磁波吸収材の研究が盛んである。 By adding a large amount of carbon black or carbon nanotubes to a polymer material, a material having conductivity has been developed while maintaining the ease of processing of the polymer material. The conductivity mentioned here includes semiconductivity and antistatic properties. Recently, electronic devices that are preferably protected from external electromagnetic waves, such as mobile phone internal parts and personal computers, and electronic devices that are desired to prevent leakage of external electromagnetic waves, such as displays and audio devices. As an application, there are many studies on electromagnetic wave shielding materials and electromagnetic wave absorbing materials in which carbon nanotubes or carbon nanocoils are added to polymer materials.

このようにナノマテリアルを電気回路素子や電磁波シールド材等の製品に利用する場合、当該製品に使用するナノマテリアルの電気抵抗やインダクタンス等で決まるインピーダンスが製品の性能に大きく影響する。例えば、１個又は少量のナノマテリアルを利用する電気回路素子では、使用するナノマテリアルのインピーダンスのばらつきが直接的に電気回路素子の特性のばらつきに影響する。大量のナノマテリアルを利用する電磁波シールド材等においても、電気抵抗の大きいナノマテリアルが混在すると、平均の電気抵抗が大きくなるので、電磁波シールド材等での電磁波吸収量が低下することになる。電気回路素子や電磁波シールド材等に含まれる個々のナノマテリアルのインダクタンスのばらつきが特定の周波数帯に対する吸収効率を低下させる要因になる。 As described above, when the nanomaterial is used for a product such as an electric circuit element or an electromagnetic shielding material, the impedance determined by the electric resistance, inductance, or the like of the nanomaterial used for the product greatly affects the performance of the product. For example, in an electric circuit element that uses one or a small amount of nanomaterial, variation in impedance of the nanomaterial used directly affects variation in characteristics of the electric circuit element. Even in an electromagnetic shielding material that uses a large amount of nanomaterials, when nanomaterials with a large electrical resistance are mixed, the average electrical resistance increases, so that the amount of electromagnetic waves absorbed by the electromagnetic shielding material or the like decreases. Variations in the inductance of individual nanomaterials contained in electrical circuit elements, electromagnetic shielding materials, etc. cause a decrease in absorption efficiency for a specific frequency band.

しかしながら、同じ名称のナノマテリアルであっても、一般的に個々にナノマテリアルのインピーダンスが著しく異なるので、ナノマテリアルの物理的な大きさのみを利用する場合に比ベて、インピーダンスを利用するナノマテリアルは、その実用化が大きく遅れている。 However, even for nanomaterials with the same name, the impedance of nanomaterials is generally significantly different from each other, so that nanomaterials that use impedance are more effective than when only the physical size of nanomaterials is used. However, its practical application has been greatly delayed.

例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル等に代表される繊維状のナノマテリアルは、その等価回路を電気抵抗素子とインダクタンス素子（コイル）との直列回路により表すことができる。インピーダンスＺ［Ω］は、電気抵抗Ｒ［Ω］とインダクタンスＬ［Ｈ］等を用いて次式（１）により表される。
Ｚ^２＝Ｒ^２＋ω^２Ｌ^２ …（１）
ω［ラジアン／ｓ］は角周波数であり、周波数ｆ［Ｈｚ］を用いてω＝２πｆにより表される。 For example, fibrous nanomaterials represented by carbon nanotubes, carbon nanocoils, and the like can represent an equivalent circuit by a series circuit of an electric resistance element and an inductance element (coil). The impedance Z [Ω] is expressed by the following equation (1) using the electrical resistance R [Ω], the inductance L [H], and the like.
Z ² = R ² + ω ² L ² (1)
ω [radian / s] is an angular frequency, and is expressed by ω = 2πf using the frequency f [Hz].

一般的に、電気抵抗Ｒは、カイラリティの違いや欠陥の量によって変化する。インダクタンスＬは、繊維長やコイル形状を規定する各種寸法の違いによって変化すると考えられる。従って、ナノマテリアルは、上記式（１）に示す関係から電気抵抗Ｒ及びインダクタンスＬの各値からインピーダンスの違いとして現れる。 In general, the electrical resistance R varies depending on the difference in chirality and the amount of defects. The inductance L is considered to change due to differences in various dimensions that define the fiber length and the coil shape. Therefore, the nanomaterial appears as a difference in impedance from each value of the electric resistance R and the inductance L from the relationship shown in the above formula (1).

カーボンナノチューブは、例えば、一般的に金属型のものと半導体型のものとが含まれるので、それぞれ電気抵抗Ｒが異なり、インピーダンスＺに大きなばらつきが生じる。ナノマテリアルは、大きさが微小であるがゆえに、僅かな寸法の違いや原子レベルの欠陥が存在すると、大きなインピーダンスＺの違いとして現れる。このため、ある装置で同時に作製されたナノマテリアルであっても、個々のナノマテリアルが有するインピーダンスは大きくばらついている。 Carbon nanotubes generally include, for example, those of a metal type and those of a semiconductor type, so that the electric resistance R is different from each other, and the impedance Z varies greatly. Since nanomaterials are small in size, if there are slight dimensional differences or atomic level defects, they appear as large impedance Z differences. For this reason, even if it is the nanomaterial produced simultaneously with a certain apparatus, the impedance which each nanomaterial has varies widely.

このような状況からナノマテリアルをそのインピーダンスによって詳細に分離する方法が要求されている。 Under such circumstances, a method for separating nanomaterials in detail by their impedance is required.

このような課題に対して例えば特許文献１は、複数のカーボンナノチューブを集めた集合体中から金属型カーボンナノチューブを分離する方法を開示する。特許文献１は、その他の公知例が多数開示する。
特許文献２は、ゲルを通電するゲル電気泳動法によってカーボンナノチューブを金属型と半導体型とに分離する実用的な方法を開示する。この特許文献２は、金属型、半導体型という大まかな電気抵抗の違いによる分離しかできない。
カーボンナノチューブをカイラリティのタイプによって分離する方法として特許文献３がある。この特許文献３は、カーボンナノチューブの集合体に電界を加える方法を開示する。この特許文献３は、インピーダンスの値に基づく分離は不可能である。 For example, Patent Document 1 discloses a method for separating metal-type carbon nanotubes from an aggregate obtained by collecting a plurality of carbon nanotubes. Patent Document 1 discloses many other known examples.
Patent Document 2 discloses a practical method for separating carbon nanotubes into a metal type and a semiconductor type by gel electrophoresis in which a gel is energized. This Patent Document 2 can only be separated by a rough difference in electric resistance between a metal type and a semiconductor type.
Patent Document 3 discloses a method for separating carbon nanotubes according to the type of chirality. This patent document 3 discloses a method of applying an electric field to an aggregate of carbon nanotubes. In this patent document 3, separation based on the impedance value is impossible.

再公表２００６−０１３７８８号公報Republished 2006-013788 特開２００８−２８５３８７号公報JP 2008-285387 A 特許第４２０８７２２号公報Japanese Patent No. 4820722

以上のようにナノマテリアルをそのインピーダンスの値によって詳細に分離するための有効な方法がなかった。特に電磁波シールド材等においては、カーボンブラックやカーボンナノチューブを利用する場合よりも、カーボンナノコイルを利用することで、高い周波数の電磁波を効率よく吸収できると期待されている。カーボンナノコイルは、その形がコイル状であるため、特にインダクタンスによる分類が重要となるが、インダクタンスにより分離することを実現する技術が見当たらない。 As described above, there has been no effective method for separating nanomaterials in detail according to their impedance values. In particular, in electromagnetic shielding materials and the like, it is expected that high frequency electromagnetic waves can be efficiently absorbed by using carbon nanocoils rather than using carbon black or carbon nanotubes. Since the shape of the carbon nanocoil is coiled, classification by inductance is particularly important, but there is no technology that realizes separation by inductance.

そこで、本発明は上記実情に基づきなされたもので、その目的とするところは、インダクタンスを含めたインピーダンスの大きさに応じてナノマテリアルを分離する微小導電性物質の分離方法、微小導電性物質及び微小導電性物質の分離装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made based on the above situation, and the object of the present invention is to provide a method for separating a microconductive material, a microconductive material, and a nanoconductive material that separate nanomaterials according to the magnitude of impedance including inductance. An object of the present invention is to provide an apparatus for separating a minute conductive substance.

本発明の主要な局面に係る微小導電性物質の分離方法は、複数の微小導電性物質から成る集合体を添加した溶媒に、互いに同一又は奇数倍の関係の周波数を有する電界と磁界とを同期して加えて前記各微小導電性物質を各インピーダンス値に対応した各位置に分散させる。 The method for separating a microconductive substance according to the main aspect of the present invention synchronizes an electric field and a magnetic field having the same or odd multiple of frequencies in a solvent to which an aggregate composed of a plurality of microconductive substances is added. In addition, the minute conductive materials are dispersed at positions corresponding to the impedance values.

本発明の主要な局面に係る微小導電性物質は、複数の微小導電性物質から成る集合体を添加した溶媒に、互いに同一又は奇数倍の関係の周波数を有する電界と磁界とを同期して加えて前記各微小導電性物質を各インピーダンス値に対応した各位置に分散させることにより取得される。 The microconductive material according to the main aspect of the present invention is a method in which an electric field and a magnetic field having the same or odd multiple of frequencies are added to a solvent to which an aggregate composed of a plurality of microconductive materials is added. The minute conductive materials are obtained by dispersing them at positions corresponding to the impedance values.

本発明の主要な局面に係る微小導電性物質の分離装置は、複数の微小導電性物質から成る集合体を添加した溶媒を収容する容器と、前記溶媒に電界を加える電界発生部と、前記溶媒に磁界を加える磁界発生部と、前記電界発生部により発生する前記電界と前記磁界発生部により発生する前記磁界とを互いに同一又は奇数倍の関係の周波数に制御し、当該制御された前記電界と前記磁界とを同期して前記溶媒に加えて前記各微小導電性物質を各インピーダンス値に対応した各位置に分散させる制御部とを具備する。 A separation apparatus for a microconductive substance according to a main aspect of the present invention includes a container that contains a solvent to which an assembly composed of a plurality of microconductive substances is added, an electric field generator that applies an electric field to the solvent, and the solvent A magnetic field generator that applies a magnetic field to the magnetic field generator, and the electric field generated by the electric field generator and the magnetic field generated by the magnetic field generator are controlled to have the same or odd multiple of the frequencies, and the controlled electric field A control unit for synchronizing the magnetic field with the solvent and dispersing the micro conductive materials at positions corresponding to the impedance values.

本発明によれば、インダクタンスを含めたインピーダンスの大きさに応じてナノマテリアルを分離する微小導電性物質の分離方法、微小導電性物質及び微小導電性物質の分離装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the separation method of the micro electroconductive substance which isolate | separates nanomaterial according to the magnitude | size of an impedance including an inductance, the micro electroconductive substance, and the separation apparatus of a micro electroconductive substance can be provided.

本発明に係る微小導電性物質の分離装置の一実施の形態を示す正面構成図。The front block diagram which shows one Embodiment of the separation apparatus of the micro electroconductive substance which concerns on this invention. 同装置を示す側面構成図。The side surface block diagram which shows the apparatus. 同装置における高周波回路を示すブロック構成図。The block block diagram which shows the high frequency circuit in the same apparatus. 同装置の等価回路を示す図。The figure which shows the equivalent circuit of the apparatus. 同装置における水槽内の有機媒体に加わる高周波電界と高周波磁界とナノマテリアルに加わる電磁力とを示す摸式図。The schematic diagram which shows the high frequency electric field and high frequency magnetic field which are applied to the organic medium in the water tank in the apparatus, and the electromagnetic force which is applied to the nanomaterial. 同装置におけるナノマテリアルに働く電磁力の発生原理を説明するための図。The figure for demonstrating the generation principle of the electromagnetic force which acts on the nanomaterial in the same apparatus. 同装置におけるナノマテリアルのインピーダンス値に応じた移動速度による分散の状態を示す図。The figure which shows the state of dispersion | distribution by the moving speed according to the impedance value of the nanomaterial in the same apparatus.

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１Ａは微小導電性物質の分離装置の正面構成図を示し、図１Ｂは同装置の側面構成図を示す。ＸＹ平面は水平面方向に一致し、Ｚ軸は高さ方向である。水槽１は、長方体の形状に形成され、開口部２を上方に向けて設置されている。水槽１の開口部２には、蓋が設けられ、開口部２を閉じるようになっている。この水槽１は、例えば長手方向をＹ方向に一致させて設置されている。水槽１内には、例えば水、エタノール等の有機媒体３が収容されている。この有機媒体３中には、微小導電性物質として例えばコイル状に形成された微小なカーボン、具体的には複数のナノマテリアル４の粉末状の集合体５を有機媒体３に分散させたサンプル液６が滴下される。このサンプル液６は、水槽１内における同水槽１の長手方向の中央部に滴下される。サンプル液６を滴下する位置は、水槽１の長手方向の一端側又は他端側でもよい。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A shows a front configuration diagram of a separation device for minute conductive substances, and FIG. 1B shows a side configuration diagram of the same device. The XY plane coincides with the horizontal plane direction, and the Z axis is the height direction. The water tank 1 is formed in a rectangular shape and is installed with the opening 2 facing upward. The opening 2 of the water tank 1 is provided with a lid so that the opening 2 is closed. This water tank 1 is installed, for example, with its longitudinal direction coinciding with the Y direction. An organic medium 3 such as water or ethanol is accommodated in the water tank 1. In the organic medium 3, a sample liquid in which, for example, a minute carbon formed in a coil shape as a minute conductive substance, specifically, a powdery aggregate 5 of a plurality of nanomaterials 4 is dispersed in the organic medium 3. 6 is dripped. The sample liquid 6 is dropped on the central portion in the longitudinal direction of the water tank 1 in the water tank 1. The position where the sample liquid 6 is dropped may be one end side or the other end side in the longitudinal direction of the water tank 1.

水槽１の両側面１ａ、１ｂの各外側には、図１Ａに示すようにそれぞれ一対の高周波電極１０ａ、１０ｂが設けられている。これら高周波電極１０ａ、１０ｂは、高周波電界を発生し、この高周波電界を水槽１内の有機媒体３に加えるためのものである。これら高周波電極１０ａ、１０ｂは、水槽１を挟んで水平方向（Ｘ方向）に対向配置されている。これら高周波電極１０ａ、１０ｂは、それぞれ長方形状の平板状に形成され、その大きさは、水槽１の各側面１ａ、１ｂよりも大きく形成されている。一方の高周波電極１０ａは、高周波回路１１に接続されている。他方の高周波電極１０ｂは、接地されている。 As shown in FIG. 1A, a pair of high-frequency electrodes 10a and 10b are provided on the outer sides of both side surfaces 1a and 1b of the water tank 1, respectively. These high-frequency electrodes 10 a and 10 b generate a high-frequency electric field and apply the high-frequency electric field to the organic medium 3 in the water tank 1. These high-frequency electrodes 10a and 10b are disposed to face each other in the horizontal direction (X direction) with the water tank 1 interposed therebetween. These high-frequency electrodes 10 a and 10 b are each formed in a rectangular flat plate shape, and the size thereof is larger than the side surfaces 1 a and 1 b of the water tank 1. One high-frequency electrode 10 a is connected to the high-frequency circuit 11. The other high-frequency electrode 10b is grounded.

水槽１の開口部２の上方と底面１ｃの下方とには、図１Ｂに示すようにそれぞれ一対の電磁石１２ａ、１２ｂが設けられている。これら電磁石１２ａ、１２ｂは、水槽１を挟んで上下方向（Ｚ方向）に対向配置されている。これら電磁石１２ａ、１２ｂは、高周波磁界を発生し、この高周波磁界を水槽１内の有機媒体３に加えるためのものである。これら電磁石１２ａ、１２ｂは、ヨークと、このヨークの外周に設けられたコイルとから成る。これら電磁石１２ａ、１２ｂの大きさは、それぞれ水槽１の開口部２及び底面の大きさよりも大きく形成されている。これら電磁石１２ａ、１２ｂの一端は、高周波回路１１に接続され、他端は共通接続されて接地されている。 A pair of electromagnets 12a and 12b are respectively provided above the opening 2 of the water tank 1 and below the bottom surface 1c as shown in FIG. 1B. These electromagnets 12a and 12b are arranged opposite to each other in the vertical direction (Z direction) with the water tank 1 interposed therebetween. These electromagnets 12 a and 12 b are for generating a high-frequency magnetic field and applying the high-frequency magnetic field to the organic medium 3 in the water tank 1. These electromagnets 12a and 12b include a yoke and a coil provided on the outer periphery of the yoke. The sizes of the electromagnets 12a and 12b are formed larger than the sizes of the opening 2 and the bottom surface of the water tank 1, respectively. One end of these electromagnets 12a and 12b is connected to the high frequency circuit 11, and the other end is connected in common and grounded.

高周波回路１１は、一対の高周波電極１０ａ、１０ｂと一対の電磁石１２ａ、１２ｂとに高周波電力を供給する。この高周波電力の周波数は、例えば１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲で可変可能である。この高周波電力の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚに代表されるＲＦ周波数に設定される。図２は高周波回路１１のブロック構成図を示す。この高周波回路１１は、高周波電源１１−１と整合回路１１−２とから成る。高周波電源１１−１は、整合回路１１−２を介して一対の高周波電極１０ａ、１０ｂと一対の電磁石１２ａ、１２ｂとに接続されている。整合回路１１−２は、高周波電源１１−１と一対の高周波電極１０ａ、１０ｂ及び一対の電磁石１２ａ、１２ｂとの間のインピーダンスの整合を取る。高周波電源１１−１は、例えば１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数範囲内で可変可能な高周波電力を発生する。 The high frequency circuit 11 supplies high frequency power to the pair of high frequency electrodes 10a and 10b and the pair of electromagnets 12a and 12b. The frequency of the high frequency power can be varied, for example, in the range of 1 kHz to 100 MHz. The frequency of the high frequency power is set to an RF frequency typified by 13.56 MHz, for example. FIG. 2 shows a block configuration diagram of the high-frequency circuit 11. The high frequency circuit 11 includes a high frequency power supply 11-1 and a matching circuit 11-2. The high-frequency power source 11-1 is connected to the pair of high-frequency electrodes 10a and 10b and the pair of electromagnets 12a and 12b via the matching circuit 11-2. The matching circuit 11-2 matches the impedance between the high-frequency power source 11-1, the pair of high-frequency electrodes 10a and 10b, and the pair of electromagnets 12a and 12b. The high frequency power supply 11-1 generates high frequency power that can be varied within a frequency range of 1 kHz to 100 MHz, for example.

制御部１３が高周波回路１１に接続されている。この制御部１３は、高周波電源１１−１から発生する高周波電力の周波数を例えば１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲で可変する。この制御部１３は、例えばナノマテリアル４の種類に応じて高周波電源１１−１から発生する高周波電力の周波数を可変する機能を有する。ナノマテリアル４の種類に応じた高周波電力の周波数は、例えば操作部を介してオペレータの操作指示を受けて可変設定される。この制御部１３は、一対の高周波電極１０ａ、１０ｂによる高周波電界の発生と一対の電磁石１２ａ、１２ｂによる高周波磁界の発生とを同期させる。この制御部１３は、一対の高周波電極１０ａ、１０ｂにより発生する高周波電界と一対の電磁石１２ａ、１２ｂにより発生する高周波磁界とを互いに同一の周波数に制御する、又は互いに奇数倍の関係の周波数に制御する。
図３は同装置の等価回路を示す。同装置は、高周波回路１１に各電磁石１２ａ、１２ｂの各インダクタンス１２ａ−Ｌ、１２ｂ−Ｌと、各高周波電極１０ａ、１０ｂから成るキャパシタンス１０Ｃとが並列接続されている。 The control unit 13 is connected to the high frequency circuit 11. The control unit 13 varies the frequency of the high-frequency power generated from the high-frequency power source 11-1 within a range of 1 kHz to 100 MHz, for example. The control unit 13 has a function of changing the frequency of the high-frequency power generated from the high-frequency power source 11-1 according to the type of the nanomaterial 4, for example. The frequency of the high frequency power corresponding to the type of the nanomaterial 4 is variably set in response to an operator's operation instruction via the operation unit, for example. The control unit 13 synchronizes the generation of a high-frequency electric field by the pair of high-frequency electrodes 10a and 10b and the generation of a high-frequency magnetic field by the pair of electromagnets 12a and 12b. The control unit 13 controls the high-frequency electric field generated by the pair of high-frequency electrodes 10a and 10b and the high-frequency magnetic field generated by the pair of electromagnets 12a and 12b to the same frequency, or to a frequency having an odd multiple of each other. To do.
FIG. 3 shows an equivalent circuit of the apparatus. In this apparatus, an inductance 12a-L, 12b-L of each electromagnet 12a, 12b and a capacitance 10C composed of each high-frequency electrode 10a, 10b are connected in parallel to the high-frequency circuit 11.

次に、上記の如く構成された装置によるナノマテリアル４の分離作用について説明する。
複数のナノマテリアル４の粉末状の集合体５を有機媒体３に分散させたサンプル液６が作製される。このサンプル液６は、水槽１内に収容されている例えば水、エタノール等の有機媒体３内に滴下される。サンプル液６の滴下の位置は、例えば水槽１内における長手方向の中央部である。 Next, the separation action of the nanomaterial 4 by the apparatus configured as described above will be described.
A sample liquid 6 in which a powdery aggregate 5 of a plurality of nanomaterials 4 is dispersed in an organic medium 3 is produced. The sample solution 6 is dropped into an organic medium 3 such as water or ethanol stored in the water tank 1. The dropping position of the sample liquid 6 is, for example, the central portion in the longitudinal direction in the water tank 1.

高周波回路１１は、一対の高周波電極１０ａ、１０ｂと一対の電磁石１２ａ、１２ｂとに共に、例えば高周波数１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の１つの高周波数を有する電力を供給する。これにより、一対の高周波電極１０ａ、１０ｂ間には、図４に示すように高周波電界Ｅが発生する。この高周波電界Ｅは、水槽１の長手方向に対して垂直な水平方向（Ｘ方向）に発生し、水槽１内の有機媒体３に加わる。この高周波電界Ｅの発生に同期して一対の電磁石１２ａ、１２ｂ間には、図４に示すように高周波磁界Ｂが発生する。この高周波磁界Ｂは、水槽１に対して上下方向（Ｚ方向）に発生し、水槽１内の有機媒体３に加わる。 The high frequency circuit 11 supplies electric power having one high frequency within a range of, for example, a high frequency of 1 kHz to 100 MHz to the pair of high frequency electrodes 10a and 10b and the pair of electromagnets 12a and 12b. As a result, a high-frequency electric field E is generated between the pair of high-frequency electrodes 10a and 10b as shown in FIG. The high-frequency electric field E is generated in the horizontal direction (X direction) perpendicular to the longitudinal direction of the water tank 1 and applied to the organic medium 3 in the water tank 1. In synchronization with the generation of the high frequency electric field E, a high frequency magnetic field B is generated between the pair of electromagnets 12a and 12b as shown in FIG. The high frequency magnetic field B is generated in the vertical direction (Z direction) with respect to the water tank 1 and applied to the organic medium 3 in the water tank 1.

水槽１内の有機媒体３に高周波電界Ｅが加わると、有機媒体３内に存在する各ナノマテリアル４にそれぞれ交流電流が流れる。この交流電流は、当該各ナノマテリアル４の各インピーダンス値に応じた各電流量である。このとき、水槽１内の有機媒体３には、高周波電界Ｅに同期して高周波磁界Ｂが加わるので、各ナノマテリアル４に流れる各電流量と高周波磁界Ｂとによって各ナノマテリアル４には、それぞれ図５に示すような電磁力Ｆが働く。各ナノマテリアル４は、それぞれ電磁力Ｆを受けて、当該電磁力Ｆに応じた移動速度で水槽１内を移動する。 When a high frequency electric field E is applied to the organic medium 3 in the water tank 1, an alternating current flows through each nanomaterial 4 present in the organic medium 3. This alternating current is a current amount corresponding to each impedance value of each nanomaterial 4. At this time, since the high-frequency magnetic field B is applied to the organic medium 3 in the water tank 1 in synchronization with the high-frequency electric field E, each nanomaterial 4 has a current amount flowing through each nanomaterial 4 and the high-frequency magnetic field B. An electromagnetic force F as shown in FIG. Each nanomaterial 4 receives the electromagnetic force F and moves in the water tank 1 at a moving speed according to the electromagnetic force F.

高周波磁界Ｂの磁束密度Ｂａ［Ｔ］、ナノマテリアル４の長さｌ、高周波磁界Ｂとナノマテリアル４とのなす角度θ、ナノマテリアル４に流れる電流Ｉ［Ａ］とすると、電磁力Ｆは、
Ｆ＝Ｉ・Ｂａ・ｌsinθ［Ｎ／ｍ］ …（１）
により表される。この電磁力Ｆは、高周波磁界Ｂの発生方向とナノマテリアル４に流れる電流Ｉの方向との両方に直角な方向に働く。 When the magnetic flux density Ba [T] of the high-frequency magnetic field B, the length 1 of the nanomaterial 4, the angle θ formed by the high-frequency magnetic field B and the nanomaterial 4, and the current I [A] flowing through the nanomaterial 4, the electromagnetic force F is
F = I · Ba · lsin θ [N / m] (1)
It is represented by This electromagnetic force F acts in a direction perpendicular to both the generation direction of the high-frequency magnetic field B and the direction of the current I flowing through the nanomaterial 4.

高周波電界Ｅと高周波磁界Ｂとは交流であるので、半周期毎に高周波電界Ｅの発生方向と高周波磁界Ｂの発生方向とが変化するが、高周波電界Ｅと高周波磁界Ｂとは同期しているので、高周波電界Ｅの発生方向と高周波磁界Ｂの発生方向とも同期して変化する。従って、各ナノマテリアル４に働く電磁力Ｆの方向は、常に一定の方向である。電磁力Ｆは、ナノマテリアル４に流れる電流Ｉの大きさに比例するので、電磁力Ｆの大きさは、ナノマテリアル４のインピーダンス値に応じて変わる。各ナノマテリアル４の水槽１中での移動速度は、各ナノマテリアル４のインピーダンス値に依存する。 Since the high-frequency electric field E and the high-frequency magnetic field B are alternating current, the generation direction of the high-frequency electric field E and the generation direction of the high-frequency magnetic field B change every half cycle, but the high-frequency electric field E and the high-frequency magnetic field B are synchronized. Therefore, the direction in which the high-frequency electric field E is generated and the direction in which the high-frequency magnetic field B is generated change in synchronization. Therefore, the direction of the electromagnetic force F acting on each nanomaterial 4 is always a constant direction. Since the electromagnetic force F is proportional to the magnitude of the current I flowing through the nanomaterial 4, the magnitude of the electromagnetic force F changes according to the impedance value of the nanomaterial 4. The moving speed of each nanomaterial 4 in the water tank 1 depends on the impedance value of each nanomaterial 4.

水槽１内の有機媒体３に高周波電界Ｅと高周波磁界Ｂとが加わった状態で所定時間経過すると、各ナノマテリアル４は、それぞれ移動速度に応じた各位置まで移動する。例えば図６（ａ）に示すように水槽１内における長手方向の中央部に存在した各ナノマテリアル４は、それぞれの移動速度に応じた距離だけ移動し、略同一のインピーダンス値を有する各ナノマテリアル４毎に分散して略同一位置に集まる。なお、図６（ｂ）は各インピーダンス値別の各ナノマテリアル４の集まりが分かりやすいように例えば５箇所の各位置４−１〜４−５に各ナノマテリアル４が集まったことを示す。 When a predetermined time elapses with the high frequency electric field E and the high frequency magnetic field B applied to the organic medium 3 in the water tank 1, each nanomaterial 4 moves to each position corresponding to the moving speed. For example, as shown in FIG. 6 (a), each nanomaterial 4 existing in the central portion in the longitudinal direction in the water tank 1 moves by a distance corresponding to each moving speed, and each nanomaterial having substantially the same impedance value. It is distributed every four and gathers at substantially the same position. FIG. 6B shows that the nanomaterials 4 have gathered at, for example, five positions 4-1 to 4-5 so that the gathering of the nanomaterials 4 for each impedance value can be easily understood.

従って、上記所定時間経過後、高周波電源１１−１を遮断（ＯＦＦ）すると、各ナノマテリアル４の移動が停止するので、各ナノマテリアル４は、それぞれ各インピーダンス値別の各位置４−１〜４−５に集った状態になる。
この後、水槽１は、本分離装置から取り出される。水槽１内から各位置４−１〜４−５別に各ナノマテリアル４を含む有機媒体３が取り出される。これらナノマテリアル４を含む有機媒体３は、例えば乾燥によって有機溶媒３を除去する。この結果、例えば４種類のインピーダンス値別に分離した各ナノマテリアル４の各集合体を得ることができる。 Accordingly, when the high frequency power supply 11-1 is shut off (OFF) after the predetermined time has elapsed, the movement of each nanomaterial 4 stops, so that each nanomaterial 4 has its respective position 4-1 to 4 for each impedance value. It will be in the state gathered at -5.
Then, the water tank 1 is taken out from this separation apparatus. The organic medium 3 containing each nanomaterial 4 is taken out from the water tank 1 for each position 4-1 to 4-5. The organic medium 3 containing these nanomaterials 4 removes the organic solvent 3 by drying, for example. As a result, for example, each aggregate of nanomaterials 4 separated according to four types of impedance values can be obtained.

このように上記一実施の形態によれば、複数のナノマテリアル４から成る集合体を添加した有機媒体３中に、互いに同一の高周波周波数を有する高周波電界Ｈと高周波磁界Ｂとを同期して加えて各ナノマテリアル４を各インピーダンス値に対応した各位置に分散させるので、各インピーダンス値別のナノマテリアル４の各集合体に分離できる。 As described above, according to the above-described embodiment, the high frequency electric field H and the high frequency magnetic field B having the same high frequency frequency are synchronously added to the organic medium 3 to which the aggregate composed of the plurality of nanomaterials 4 is added. Since each nanomaterial 4 is dispersed at each position corresponding to each impedance value, it can be separated into each aggregate of nanomaterials 4 for each impedance value.

電磁波シールド材等においては、カーボンナノコイルを利用することで、高い周波数の電磁波を効率よく吸収できると期待されているので、電磁波シールド材等に利用する当該カーボンナノコイルをインダクタンスの値別に分離することができる。又、電磁波シールド材では、電気抵抗が小さいナノマテリアル４だけを選択的に使用できれば、遮蔽効率を向上できる。さらに、特定のインダクタンスを有するナノマテリアル４を選択的に使用できれば、特定の帯域の電磁波を遮蔽するといった性能を期待できる。従って、電磁波シールド材に利用する部材の要求、すなわち特定のインダクタンスを有するナノマテリアル４を得ることができる。 In electromagnetic shielding materials, etc., it is expected that high frequency electromagnetic waves can be efficiently absorbed by using carbon nanocoils. Therefore, the carbon nanocoils used for electromagnetic shielding materials etc. are separated according to inductance value. be able to. Moreover, in the electromagnetic wave shielding material, if only the nanomaterial 4 having a small electric resistance can be selectively used, the shielding efficiency can be improved. Furthermore, if the nanomaterial 4 having a specific inductance can be selectively used, a performance of shielding electromagnetic waves in a specific band can be expected. Therefore, the request | requirement of the member utilized for an electromagnetic wave shielding material, ie, the nanomaterial 4 which has a specific inductance, can be obtained.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
上記一実施の形態では、一対の高周波電極１０ａ、１０ｂと一対の電磁石１２ａ、１２ｂとを同一の高周波電源１１−１に接続しているが、これに限らず、一対の高周波電極１０ａ、１０ｂと一対の電磁石１２ａ、１２ｂとをそれぞれ別々の各高周波電源に接続してもよい。この場合、別々の各高周波電源は、それぞれの高周波電力の位相差を制御し、各高周波電源間の位相が同一位相となるようにする。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
In the above-described embodiment, the pair of high-frequency electrodes 10a and 10b and the pair of electromagnets 12a and 12b are connected to the same high-frequency power source 11-1. The pair of electromagnets 12a and 12b may be connected to separate high frequency power sources. In this case, each high-frequency power supply controls the phase difference between the high-frequency powers so that the phases between the high-frequency power supplies are the same.

上記一実施の形態では、複数のナノマテリアル４から成る集合体を添加した有機媒体３中に、高周波電界Ｈと高周波磁界Ｂとを一回加えて各ナノマテリアル４を分散させているが、これら分散された各ナノマテリアル４の集まり別にさらに、高周波電界Ｈと高周波磁界Ｂとを再度加えて各ナノマテリアル４を各インピーダンス値別に分離してもよく、同分離を複数回実施してもよい。ナノマテリアルのインピーダンス値別の分離を複数回実施することで、ナノマテリアルのインピーダンス値別の分離の精度を高くできる。
上記一実施の形態は、ナノマテリアル４の分離について説明したが、これに限らず、微小導電性物質として金属材料でも各インピーダンス値別に分離可能である。この場合、制御部１３は、例えばナノマテリアル４の種類に限らず、微小導電性物質として金属材料やカーボン等に応じて高周波電源１１−１から発生する高周波電力の周波数を可変する。 In the above embodiment, each nanomaterial 4 is dispersed by adding the high-frequency electric field H and the high-frequency magnetic field B once in the organic medium 3 to which the aggregate composed of a plurality of nanomaterials 4 is added. Further, the high frequency electric field H and the high frequency magnetic field B may be added again for each group of dispersed nanomaterials 4 to separate the nanomaterials 4 for each impedance value, or the separation may be performed a plurality of times. By performing separation for each impedance value of the nanomaterial a plurality of times, the accuracy of separation for each impedance value of the nanomaterial can be increased.
In the above-described embodiment, the separation of the nanomaterial 4 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a metal material can be separated for each impedance value as a minute conductive material. In this case, the control unit 13 varies the frequency of the high-frequency power generated from the high-frequency power source 11-1 according to a metal material, carbon, or the like as a minute conductive material, not limited to the type of the nanomaterial 4, for example.

１：水槽、１ａ，１ｂ：水槽の両側面、１ｃ：水槽の底面、２：開口部、３：有機媒体、４：ナノマテリアル、４−１〜４−５：各位置、５：集合体、６：サンプル液、１０ａ，１０ｂ：一対の高周波電極、１０Ｃ：各高周波電極から成るキャパシタンス、１１：高周波回路、１１−１：高周波電源、１１−２：整合回路、１２ａ，１２ｂ：一対の電磁石、１２ａ−Ｌ，１２ｂ−Ｌ：電磁石のインダクタンス、１３：制御部。 1: water tank, 1a, 1b: both side surfaces of water tank, 1c: bottom surface of water tank, 2: opening, 3: organic medium, 4: nanomaterial, 4-1 to 4-5: each position, 5: aggregate, 6: sample solution, 10a, 10b: a pair of high frequency electrodes, 10C: capacitance consisting of each high frequency electrode, 11: high frequency circuit, 11-1: high frequency power supply, 11-2: matching circuit, 12a, 12b: a pair of electromagnets, 12a-L, 12b-L: Inductance of electromagnet, 13: Control unit.

Claims

An electric field and a magnetic field having the same or odd frequency relationship with each other are added to a solvent to which an aggregate composed of a plurality of minute conductive substances is added, so that each of the minute conductive substances corresponds to each impedance value. A method for separating a minute conductive material, wherein the method is dispersed at each position.

Each of the microconductive substances is moved and dispersed by an electromagnetic force generated by the electric field, the magnetic field, and an electric current corresponding to the inductance of the microconductive substances flowing through the microconductive substances. The method for separating a minute conductive material according to claim 1.

The method for separating a microconductive substance according to claim 1 or 2, wherein each of the microconductive substances includes a nanomaterial.

An electric field and a magnetic field having the same or odd frequency relationship with each other are added to a solvent to which an aggregate composed of a plurality of minute conductive substances is added, so that each of the minute conductive substances corresponds to each impedance value. A microconductive substance obtained by dispersing at each position.

A container containing a solvent to which an aggregate made of a plurality of minute conductive substances is added;
An electric field generator for applying an electric field to the solvent;
A magnetic field generator for applying a magnetic field to the solvent;
The electric field generated by the electric field generating unit and the magnetic field generated by the magnetic field generating unit are controlled to have the same or odd multiple of the frequencies, and the controlled electric field and the magnetic field are synchronized with the solvent. In addition to the above, a control unit that distributes each of the minute conductive materials to each position corresponding to each impedance value,
An apparatus for separating a micro-conductive substance, comprising: