JP2023509096A - 炭素ナノ細孔内の量子印刷ナノ構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、ナノポーラス炭素粉末内で元素金属などの材料をインスタンス化および量子印刷するための装置および方法を含む。

Description

関連出願
本願は、2019年12月16日に出願されたChristopher J. Nagelによる仮出願USSN 62/948,450に関し、それに対する35 USC 119(e)下の優先権の利益を主張する、2020年2月10日に出願された米国特許出願第16/786,321号；2020年2月10日に出願された米国特許出願第16/786,325号および2020年3月3日に出願された米国特許出願第16/808,030号の優先権を主張する。上記出願の全教示は、参照により本明細書に援用される。

発明の背景
金属浴(metal bath)および他の環境において調波電磁場(harmonic electromagnetic field)に供される材料中の金属および他の原子の検出が文書で証明されている。例えば、参照により本明細書に援用されるChristopher Nagelに対する米国特許7,238,297および9,790,574参照。

本発明は、炭素マトリックスが、本明細書に記載される方法を使用して金属を含むナノ沈着物、ナノ構造、ナノワイヤおよびナゲット（nugget）を製造するために使用され得るという発見に関する。本発明の方法は、電磁放射線を、直接的および/または間接的に、気体、ナノポーラス炭素またはその組成物および組み合わせに適用し、それにより、気体を前処理する工程、ならびに本発明の装置中で、炭素マトリックスを前処理した気体に曝露し、炭素マトリックス内で、金属インスタンス化（metal instantiation）、核形成、成長および/または堆積を引き起こす工程を含む。

発明の概要
本発明は、ナノポーラス炭素マトリックスにおいて、材料、例えば、金属(例えば、銅、白金、白金群金属(PGM)または貴金属)を量子印刷および/またはインスタンス化し、ナノワイヤおよび他のマクロ構造を形成する方法、ならびに該方法に適合した装置に関する。

本発明は、炭素ナノ細孔およびナノ細孔ネットワークおよびマトリックス内および/またはそれからの元素金属ナノ粒子のインスタンス化、例えば、核形成、成長 堆積および/または凝集であるがこれらに限定されない、を引き起こすのに十分な時間電磁放射線をナノポーラス炭素に適用しつつ、ナノポーラス炭素を含む床を活性化気体と接触させる工程を含む方法を含む。該方法は、炭素ナノ細孔および凝集した元素のナノ粒子内に堆積され、ナノポーラス炭素から容易に分離され得る元素金属ナゲット、ナノワイヤおよび他のマクロ構造を生成する元素金属を特徴とするナノポーラス炭素組成物またはマトリックスを生じる。本発明の方法は、元素金属組成物およびマクロ構造の製造において広い適用可能性を有する。本発明は、さらに、本発明の方法により製造されるナノポーラス炭素組成物、元素金属ナノ粒子および元素のマクロ構造に関する。

本発明は、さらに、かかる炭素組成物から回収された元素のマクロ構造および元素の微細構造に関する。例えば、本発明は、白金および白金群金属組成物を含む。組成物は、典型的には、内部炭素を含む。

より具体的には、本発明は、ナノポーラス炭素粉末内で、銅等の金属を量子印刷する方法を含み、該方法は:
(i)以下に記載されるように、ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリ(RA)に添加する工程、
(ii)金属塩および気化した金属を含まない気体を、反応器アセンブリに添加する工程;
(iii)１つ以上のRAコイルを、第１の電磁エネルギーレベルまで電力供給（power）する工程;
(iv)ナノポーラス炭素粉末を調波パターン形成（harmonic patterning）に供し、元素金属(例えば、銅)ナノ構造を堆積させる工程
を含む。

該方法は、ナノポーラス炭素粉末の超微小孔における調波電磁共鳴を確立するために、ナノポーラス炭素床を囲むRAコイルにおける１つ以上のRA周波数発生器を企図する。気体は、例えば、空気、酸素、水素、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、一酸化炭素、二酸化炭素またはその混合物であり得る。好ましくは、ナノポーラス炭素粉末は、少なくとも99.9重量%の炭素(金属ベース)、1μm～5mmの質量平均直径および約100～3000m²/gの超微小孔表面積を有するグラフェンを含む。

該方法は、ナノポーラス炭素粉末上に複数の別個の列（row）において、金属(例えば、銅)原子を堆積させ、それにより、炭素-金属界面を形成し、これは、sp²炭素であり得る。整然としたナノ沈着物アレイは、ナノ沈着物の別個の列を含み得、ここで、ナノ沈着物は、約0.1～0.3nmの直径を特徴とし、銅堆積列の間の間隔は、約1nm未満である。整然としたナノ沈着物アレイは、該アレイに隣接する炭素富化領域および銅富化領域を特徴とし得、別個の列は、勾配を形成するよう間隔を空けられ得る。

より具体的には、本発明は、反応器アセンブリを含み、該反応器アセンブリは:
(a)ナノポーラス炭素材料を含む反応器チャンバ;
(b)反応器チャンバの天井を画定する第２の多孔質フリット;ここで、各多孔質フリットは、気体を反応器チャンバに行き渡らせ、ナノポーラス炭素材料を含むのに十分な多孔性を有する;
(c)反応器キャップの上に配置される反応器ヘッドスペース;
(d)１つ以上のRA周波数発生器および１つ以上の電源に操作可能に連結される反応器チャンバおよび/または反応器ヘッドスペースを囲む2、3、4、5またはそれ以上(好ましくは、5)のRAコイル;
(e)RAランプの2、3、4、5またはそれ以上の対、ここで、該RAランプの対は、RAコイルを取り巻いて周囲に（circumferentially around）配置され、RAランプの対とRAコイルの間の空間を画定する;
(f)反応器チャンバをx線に曝露するように構成されるx線源;
(g)反応器チャンバまたは反応器アセンブリ内の気体の方へ(例えば、それを通ってまたはそれにわたって)レーザーを向けるように構成される１つ以上のレーザー;ならびに
(h)電源、周波数発生器、x線源および１つ以上のレーザーを制御するように構成されるコンピューター処理ユニット(CPU)
を含む。

以下により詳細に記載されるように、反応器アセンブリの気体入口は、空気、酸素、水素、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、一酸化炭素、二酸化炭素およびその混合物からなる群より選択される少なくとも1つの気体供給源（gas supply）と流体連絡し得;気体供給源は、金属塩および気化した金属を含まず;および/または(iii)気体供給源は、質量流量計（mass flow meter）により制御される気体マニホルドを通して方向づけられる。

以下により詳細に記載されるように、反応器アセンブリに負荷されるナノポーラス炭素粉末は、少なくとも95重量%の炭素(金属ベース)、1μm～5mmの質量平均直径および約100～3000m²/gの超微小孔表面積を有するグラフェンを含み得る。ナノポーラス炭素粉末は、好ましくは、酸条件づけ（acid conditioning）、ここで、酸は、HCl、HF、HBr、HI、硫酸、リン酸、炭酸および硝酸からなる群より選択される、ならびに室温で40% RH未満の相対湿度(RH)に曝露した際に達成されるよりも低い残存水含量を特徴とする。

以下により詳細に記載されるように、反応器アセンブリは、電磁場を付与し得る複数のデバイスを含み、例えば、x線源、コイル、レーザーおよびランプまたはライト、例えば、ペンシルランプ、短波および長波ランプである。各デバイス(例えば、ランプまたはレーザー)により生成される波長は、独立して選択され得る。

以下により詳細に記載されるように、RAコイルは、同じまたは異なる導電性材料から製造され得る。例えば、第１のRAコイルは、銅ワイヤ巻き線を含み、第２のRAコイルは、銅ワイヤおよび銀ワイヤの組みひも（braiding）を含み、第３のRAコイルは、白金ワイヤ巻き線であり、各RAコイルは、磁場を生成するように構成され、各電源は、独立して、ACおよび/またはDC電流を提供する。

以下により詳細に記載されるように、反応器アセンブリは、好ましくは、(i)反応器チャンバの中心軸（center axis）および第１の半径により画定される第１の面中に構成されるRAランプの第１の対、(ii)反応器チャンバの中心軸および第２の半径により画定される第２の面中に構成されるRAランプの第２の対ならびに(iii)反応器チャンバの中心軸および第３の半径により画定される第３の面中に構成されるRAランプの第３の対を特徴とする。好ましくは、各RAランプは、中心軸（central axis）から実質的に等距離の先端を特徴とするペンシルランプであり、RAランプの各対は、垂直のRAランプおよび水平のRAランプを含む。好ましくは、ランプの各対は、反応器チャンバの周囲を取り巻いて等距離の間隔を空ける。

以下により詳細に記載されるように、反応器アセンブリは、さらに、以下により具体的に定義されるような電磁埋め込みエンクロージャ(E/MEEまたはEMEE)を含む。E/MEEは、典型的には、反応器アセンブリ気体入口の上流の気体ラインに沿って配置される。典型的には、気体入口の上流に配置される電磁埋め込みエンクロージャは:
(a)気体入口;
(b)内部気体ラインの下に配置される少なくとも1つのE/MEEペンシルランプ、内部気体ラインの上に配置される少なくとも1つのE/MEEペンシルランプおよび内部気体ラインの横に配置される少なくとも1つのE/MEEペンシルランプ;
を含み、
ここで、各E/MEEペンシルランプは、独立して、回転可能にマウントされ、内部気体ラインの長さに沿って配置され、
ランプおよび/またはコイル(１つまたは複数)は、電源、好ましくは、反応器アセンブリの電源により電力を供給され（power）;
気体フロー、ランプおよび/またはコイル(１つまたは複数)は、好ましくは、独立して、１つ以上の中央処理ユニット、好ましくは、反応器アセンブリの中央処理ユニット(CPU)により制御される。典型的には、CPUは、独立して、各E/MEEペンシルランプへの電力供給および各E/MEEペンシルランプの回転位置を制御する。

以下により詳細に記載されるように、E/MEEハウジングは、典型的には、閉じられ得、不透明であり得、内部気体ラインは、透明であり得、外部気体ラインは、ハウジング出口と流体連絡しており、気体入口は、不透明であり得る。典型的には、内部気体ラインは、50cm～5メートルまたはそれ以上であり、2mm～25cmまたはそれ以上の直径を有する。

以下により詳細に記載されるように、装置は、内部気体ラインに沿って配置される少なくとも5つのE/MEEペンシルランプを有し得る。各E/MEEペンシルランプは、独立して、その長手軸が、(i)内部気体ラインと平行であるか、(ii)内部気体ラインに対して垂直の面において放射状に配置されるか、または(iii)内部気体ラインの長手軸に沿って生成される面に垂直であるかもしくは内部気体ラインの垂直軸に沿っているかであるように、配置され得る。各E/MEEペンシルランプは、x、yおよび/またはz軸に関する約0～360°の回転を可能にする１つ以上の旋回軸に独立して固定され得、ここで、(i)x軸は、気体ラインおよびその垂直の面に対して平行な軸として画定され、(ii)y軸は、気体ラインに垂直かつその水平の面に平行な軸として画定され、(iii)z軸は、気体ラインに垂直かつその垂直の面に平行な軸として画定される。

以下により詳細に記載されるように、少なくとも1つのE/MEEペンシルランプは、ネオンランプであり得、少なくとも1つのE/MEEペンシルランプは、クリプトンランプであり得、少なくとも1つのE/MEEペンシルランプは、アルゴンランプであり得る。１つ以上のE/MEEペンシルランプと１つ以上のRAランプの(例えば、対)を適合させまたは対にすることは、望ましくあり得る。従って、少なくとも1つのRAペンシルランプの対は、ネオンランプ、クリプトンランプおよびアルゴンランプからなる群より選択され得る。

以下により詳細に記載されるように、本発明は、ナノポーラス炭素組成物の製造方法を含み、該方法は:
(a)本明細書に記載されるように反応器アセンブリ中で気体フローを開始させる工程;
(b)独立して、各RAコイルに第１の電磁エネルギーレベルまで電力供給する工程;
(c)１つ以上のRA周波数発生器に電力供給し、各RAコイルにある周波数を適用する工程;
(d)独立して、各RAランプに電力供給する工程;
(e)独立して、各レーザーに電力供給する工程;
(f)x線源に電力供給する工程;および
(g)ナノポーラス炭素粉末を、ナノポーラス炭素粉末の超微小孔において調波電磁共鳴に供し、ナノ細孔において元素金属ナノ構造をインスタンス化する工程
を含む。

本発明はまた、ナノポーラス炭素組成物の製造方法を含み、該方法は:
(a)本明細書に記載されるようなE/MEEをさらに含む反応器アセンブリにおいて気体フローを開始させる工程;
(b)独立して、各RAコイルに第１の電磁エネルギーレベルまで電力供給する工程;
(c)１つ以上のRA周波数発生器に電力供給し、各RAコイルにある周波数を適用する工程;
(d)独立して、各RAランプに電力供給する工程;
(e)独立して、各レーザーに電力供給する工程;
(f)x線源に電力供給する工程;および
(g)ナノポーラス炭素粉末を、ナノポーラス炭素粉末の超微小孔において調波電磁共鳴に供し、ナノ細孔において元素金属ナノ構造をインスタンス化する工程
を含む。

本発明はまた、ナノポーラス炭素粉末の超微小孔内で元素金属をインスタンス化する方法を含み、該方法は:
(a)本明細書に記載されるようにE/MEEをさらに含む反応器アセンブリにおいて気体フローを開始させる工程;
(b)独立して、各RAコイルに第１の電磁エネルギーレベルまで電力供給する工程;
(c)１つ以上のRA周波数発生器に電力供給し、各RAコイルにある周波数を適用する工程;
(d)独立して、各RAランプに電力供給する工程;
(e)独立して、各レーザーに電力供給する工程;
(f)x線源に電力供給する工程;および
(g)ナノポーラス炭素粉末を、ナノポーラス炭素粉末の超微小孔において調波電磁共鳴に供し、ナノ細孔において元素金属ナノ構造をインスタンス化する工程
を含む。

本発明はまた、ナノポーラス炭素粉末内で元素金属を量子印刷する方法を含み、該方法は:
(a)本明細書に記載されるようにE/MEEをさらに含む反応器アセンブリにおいて気体フローを開始させる工程;
(b)独立して、各RAコイルに第１の電磁エネルギーレベルまで電力供給する工程;
(c)１つ以上のRA周波数発生器に電力供給し、各RAコイルにある周波数を適用する工程;
(d)独立して、各RAランプに電力供給する工程;
(e)独立して、各レーザーに電力供給する工程;
(f)x線源に電力供給する工程;および
(g)ナノポーラス炭素粉末を、ナノポーラス炭素粉末の超微小孔において調波電磁共鳴に供し、ナノ細孔において元素金属ナノ構造をインスタンス化する工程
を含む。

以下により詳細に記載されるように、本発明はまた、特許請求される方法（method）および方法（process）に従って製造されるナノポーラス炭素粉末組成物および金属組成物を含む。

図面の簡単な説明
特許または出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも1つの図を含む。カラーの図(１つまたは複数)を有する本特許または特許出願公報の複製は、請求および必要な手数料の納付の際に庁より提供される。

本発明の前記および他の目的、特徴および利点は、添付の図面に示されるように、本発明の好ましい態様の以下のより具体的な説明から明らかであり、該図面において、同様の参照符号は、異なる図面を通じて同じ部分を指す。図面は、必ずしも、一定の割合で作られておらず、代わりに、本発明の原理の例示に重きが置かれる。
図1は、本発明のE/MEEの斜視図である。 図2Aおよび2Cは、反応器アセンブリ構成要素を示す。図2Bは、図2Aの反応器アセンブリ構成要素の拡大図である。 図3A、図3B、図3C、図3Dおよび図3Eは、反応器アセンブリにおいて使用され得るコイルの５つの図を提供する。 図4Aは、炭素前処理に使用される本発明のE/MEEの斜視図である。図4Bは、反応器アセンブリ構成要素を示す。 図5Aは、標準コイルについての１つのコンフォメーションを例示する。図5Bは、逆場（reverse field）コイルについての１つのコンフォメーションを例示する。 図6Aおよび6Bは、２つの複合反応器アセンブリの２つの例を例示する。図6Aは、銅本体、炭素グラファイトカップおよび炭素グラファイトキャップを有する複合反応器を例示する。図6Bは、炭素グラファイト本体およびキャップおよび金属ホイル境界を有する複合反応器を例示する。 図7は、超微小孔表面積の関数としての方法性能を示すグラフである。性能は、プレ条件に比べて、インスタンス化/核形成生成（nucleation production）において、５σより大きい変化を有するポスト条件として定義する 図8A、8B、8Cおよび8Dは、凝集した金属ナノ構造を含む金属マクロ構造のSEMであり、ナノワイヤ、糸およびコイルを例示する。 図9Aおよび9Bは、ナゲット形態を有する凝集したナノ粒子を含むマクロ構造を例示する。図9Aおよび9Bは、主に、有意な量の表面白金を有する銅である(例示2)。図9Cは、白金含有マクロ構造のSEMであり、例示31において製造される炭素孔からのインスタンス化を明確に示す。図9Dは、銅含有ワイヤである。イッテルビウムはまた、この実行で同定された。図9Eは、マクロ構造における凝集したナノ構造を明確に例示する。 図10Aは、凝集を示す。図10Bは、金属マクロ構造において検出され得る元素金属の多様性を例示する。この試料は、例示2から単離された。図10Cは、例示2から単離されたマクロ構造生成物の画像である。全画像は、約40nm×40nmである。図の上部の黄色またはより淡い領域は、主に、炭素(マクロ構造に対して内部)であり、一方、左下隅の青色またはより暗い領域は、主に、銅である。画像は、炭素上およびその内部の銅の集合および凝縮を示唆する。図10Dおよび10Eは、炭素銅界面のTitan TEM画像である。スケールに留意のこと。黄色または最も淡い色は、炭素を示す。赤色の(または中程度のグレーの)銅原子の列は、図10Dにおける画像の中央に同定され得、より淡い炭素「穴」は、右下四半分において同定され得る。銅富化炭素領域は、赤色(中程度のグレー)に、例えば、図10Dの左下四半分において見られ得る。左底隅は、青色(または暗いグレー)であり、本発明のマクロ構造における高い純度の銅を示す。図10Eにおいて、銅は、底部のバナー（banner）に同定され、一方、炭素は、上部のバナーにある。界面において、炭素内の銅の集合および凝縮が見られ得る。図10Fは、例示2から単離される銅ナゲットのFocused Ion Beam (FIB)薄片である。内部の空隙に留意のこと。図10Gは、パターン化された成長、例えば、列、輪郭、輪および/または円を例示し、後者は、巨視的規模では、木の切り株上の輪に類似する。中央に堆積した形態のパターン形成は、バラに類似していることに留意のこと。 図11は、元素のナノ構造の核形成を示す。写真は、グラファイト様かつグラフェンのシート、およびグラフェン孔内から突出するロッドを明確に示す。ロッドは、この写真においてカルシウムケイ素である。写真の右に、淡いグレーのチタンナノスフィアが同定され得る。 図12は、ナノポーラス炭素組成物において同定される二酸化ケイ素粒子を示す。長方形が、粒子表面から除去され、凝集したナノ構造を曝露した。 図13A、図13Bおよび図13Cは、本発明の金属堆積または金属マクロ構造の内部空隙の画像を示す。図13Dは、例示12から得られたマクロ構造の写真である。写真は、光学顕微鏡を使用して得られた。 図14A、図14Bおよび図14Cは、包接体（clathrate）のSEM画像を示す。図14Dは、金属有機フレームワークのSEM画像を示す。 図15A、図15B、図15C、図15D、図15E、図15F、図15G、図15Hおよび図15Iは、本発明に従う種々の反応器アセンブリの図を例示する。 図16A、図16B、図16C、図16Dおよび図16Eは、本発明の方法により製造され、本明細書において例示される炭素マトリックスにおいて検出される元素を示す周期表である。 図17A、図17Bおよび図17Cは、反応器の変形物の例示である。 図18Aおよび図18Bは、ナノポーラス炭素組成物の芸術家の表現である。孔の相互連結は、層を連結する柱として示され、一方、孔から伸長する超微小孔が示される。任意の表面化学は、CO₂、H₂Oおよび化学部分として例示される。孔内に確立される調波共鳴を示す電磁(EM)ジェット（jet）が、例示される。

詳細な説明
本発明は、ナノポーラス炭素粉末における材料、例えば、金属のインスタンス化の方法に関する。本発明は、炭素ナノ細孔内および/またはそれからの元素金属ナノ粒子のインスタンス化、例えば、核形成および凝集を引き起こすのに十分な時間電磁放射線をナノポーラス炭素粉末に適用しつつ、ナノポーラス炭素粉末を含む床と気体および任意に電磁的に活性化された気体を接触させる工程を含む方法を含む。該方法は、(i)炭素ナノ細孔内に堆積された元素金属ナノ粒子および/または(ii)ナノポーラス炭素粉末から容易に分離され得るマクロ構造、例えば、元素金属ナゲット、ナノワイヤおよび他のマクロ構造を生成する凝集した（agglomerated）または凝集した（aggregated）元素金属ナノ粒子を特徴とするナノポーラス炭素粉末を含む組成物を生じる。本発明の方法は、元素金属マクロ構造の製造において広い適用可能性を有する。本発明は、さらに、本発明の方法により製造されるナノポーラス炭素組成物、元素金属ナノ粒子および元素金属マクロ構造に関する。

用語凝集（agglomeration）および凝集（aggregation）の使用は、マクロ構造の集合の特定の秩序を推測させることを意図しない。即ち、静電的に集合した生成物についての粉末取扱いにおいて共通して考えられ得る場合、別個のナノ粒子が形成され、次いで、再配置および集合され、凝集を形成することを推認させない。むしろ、理論により拘束されることなく、ナノ粒子が超微小孔において形成される場合、凝集または凝集が生じると考えられる。

本発明は、(a)その中に配置された元素金属ナノ構造を有するナノ細孔および(b)元素金属マクロ構造を含むナノポーラス炭素粉末を含む組成物を企図し、ここで該元素金属マクロ構造は内部炭素をさらに含む。

ナノポーラス炭素粉末
ナノポーラス炭素粉末またはナノ構造化（nanostructued）多孔質炭素は、本発明の方法および方法において使用され得る。ナノポーラス炭素粉末またはナノ構造化多孔質炭素はまた、本明細書において、「開始材料」または「負荷材料」と言われる。炭素粉末は、好ましくは、金属堆積、例えば、堆積、インスタンス化および成長を増大させる表面および多孔性(例えば、超微小多孔性)を提供する。好ましい炭素粉末としては、活性炭、工学技術処理された（engineered）炭素、グラファイトおよびグラフェンが挙げられる。例えば、本明細書で使用され得る炭素材料としては、グラフェンフォーム（graphene foam）、繊維、ナノロッド、ナノチューブ、フラーレン、フレーク、カーボンブラック、アセチレンブラック、中間相炭素粒子、マイクロビーズおよび粒状物（grain）が挙げられる。用語「粉末」は、分離した（discrete）微細な粒子または粒状物を定義することが意図される。粉末は、乾燥しておりかつ流動性があり得るか、またはそれは、湿っておりかつケーク状（caked）であり得る、例えば、攪拌を用いてばらばらに砕かれ得るケークであり得る。粉末が好ましいが、本発明は、本発明の方法における粉末の代わりに、より大きな炭素材料、例えば、ブリックおよびロッド、例えば、より大きな多孔質炭素ブロックおよび材料を用いることを企図する。

本明細書で使用する例は、典型的には、高度に精製された形態の炭素、例えば、>99.995重量%純粋炭素(金属ベース)を記載する。高度に精製された形態の炭素は、主な品質制御の証明のために、および本明細書に記載される結果が、炭素供給源内の相互汚染または拡散結果ではないことを確実にするために例示される。しかし、純度のより低い炭素材料もまた使用され得ることが企図される。従って、炭素粉末は、少なくとも約95重量%炭素、例えば、少なくとも約96重量%、97重量%、98重量%または99重量%炭素を含み得る。好ましい態様において、炭素粉末は、少なくとも99.9重量%、99.99重量%または99.999重量%炭素であり得る。各例において、純度は、灰ベースまたは金属ベースのいずれかで決定され得る。別の好ましい態様において、炭素粉末は、異なる炭素の型および形態のブレンドである。１つの態様において、炭素床は、異なるナノ工学技術処理された（nano-engineered）多孔質炭素形態のブレンドで構成される。炭素粉末は、ドーパントを含み得る。ドーパントは、以下に記載されるような元素金属ナノ構造を測定し得るのと同じ技術により炭素粉末開始材料において測定され得る。本出願人は、金属、半金属および非金属ドーパントが元素金属ナノ構造の形成に影響を与え得ると考える。

炭素粉末は、好ましくは、微粒子を含む。好ましい炭素粉末の体積メジアン幾何学的粒径は、約1μm未満～5mm以上であり得る。好ましい炭素粉末は、約1μm～500μm、例えば、約5μm～200μmであり得る。例示において使用される好ましい炭素粉末は、約7μm～13μmおよび約30μm～150μmのメジアン直径を有した。

炭素粒径の分散性は、製品の品質を向上し得る。サイズが一様または単分散である炭素材料を使用することは、都合がよい。従って、好ましい炭素は、約0.5～1.5、例えば、約0.6～1.4、約0.7～1.3、約0.8～1.2または約0.9～1.1の多分散性指数（polydispersity index）を特徴とする。多分散性指数(またはPDI)は、粒子集団の質量平均直径と数平均直径の比である。双峰（bimodal）粒径を特徴とする炭素材料は、反応器における向上した気体フローを提供し得る。

炭素粉末は、好ましくは、多孔質である。炭素粒子内に存在する孔または空洞は、マクロ孔、微小孔、ナノ細孔および/または超微小孔であり得る。孔としては、グラフェンに比べて、穴のための形態の変化によりしばしば生じる電子分布の欠陥、裂け目または割れ目、角、エッジ、隆起部、あるいは表面化学の変化、例えば、化学部分または表面基の追加等が挙げられ得る。例えば、炭素シートの層、フラーレンまたはナノチューブの間に生じ得る空間の変化が、企図される。堆積インスタンス化が孔または欠陥含有孔でまたはその内で優先的に生じ、表面特徴の性質が堆積に影響を与え得ることが考えられる。例えば、マイクロメトリティクス（Micromeritics）増強孔分布分析(例えば、ISO 15901-3)が、炭素を特徴づけるために使用され得る。炭素粉末はナノポーラスであることが好ましい。「ナノポーラス炭素粉末」は、本明細書において、100nm未満の孔寸法(例えば、幅または直径)を有するナノ細孔を特徴とする炭素粉末として定義される。例えば、IUPACは、ナノポーラス材料を、ミクロポーラス(0.2～2nmの孔直径を有する)、メソポーラス材料(2～50nmの孔直径を有する)およびミクロポーラス（microporous）材料(50nm～1000nmの孔直径を有する)として細別する。超微小孔は、本明細書において、約1nm未満の孔直径を有するものとして定義される。

孔サイズおよび/または幾何構造における一様性もまた、所望される。例えば、好ましい炭素材料(例えば、粉末)における超微小孔は、全多孔性の少なくとも約10%、例えば、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%または少なくとも約90%を占める。好ましい炭素材料(例えば、粉末)は、同じ直径を有する超微小孔の有意な数、優勢度（prevalence）または濃度により特徴づけられ、それにより、孔、空洞およびギャップ内で予測可能な電磁調波共鳴および/または定常波形態を提供する。本文脈において、単語「直径」は、孔の球状の幾何構造を必要とすることを意図しないが、寸法（dimension）(１つまたは複数)または表面間の他の特徴的な距離を含むことを意図する。従って、好ましい炭素材料(例えば、粉末)は、全多孔性の少なくとも約10%、例えば、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%または少なくとも約90%を占める同じ直径の多孔性(例えば、ナノ細孔または超微小孔))を特徴とする。

材料の吸着等温線を測定することは、炭素材料の表面積、多孔性、例えば、外部多孔性（external porosity）を特徴づけるために有用であり得る。約1 m²/g～3000m²/gの表面積を有する炭素粉末は、特に好ましい。少なくとも約50m²/g、好ましくは、少なくとも約300m²/g、少なくとも約400m²/g、少なくとも約500m²/gまたはそれより大きい超微小孔表面積を有する炭素粉末が、特に好ましい。活性炭または工学技術処理された炭素および他の品質の炭素供給源は、表面積明細（surface area specification）を用いて得られ得る。表面積は、独立して、BET表面吸着技術により測定され得る。

金属堆積との表面積相関は、複数の実験において調査された。77K (-196.15C)での窒素気体を用いたマイクロメトリティクスBET表面積分析技術を使用する古典的孔表面積測定は、≧5σ信頼レベルでの元素の堆積における実質的な相関も、同時発生の可能性も示さなかった。しかし、超微小孔(1nm未満の寸法または直径を有する孔)との相関が、観察された。273K (0C)での二酸化炭素吸着は、超微小多孔性を評価するために使用された。図7において示されるように、首尾よい核形成またはインスタンス化により測定した場合の性能は、超微小多孔性と相関した。理論により拘束されることなく、インスタンス化は、超微小孔および超微小孔ネットワークの共鳴空洞特性、例えば、複数の表面（surfaces）または複数の壁（walls）の間の距離に相関すると考えられる。超微小孔の特性は、例えば、密度関数理論(DFT)モデルにより強化されたBETにより測定した場合、超微小孔直径から予測され得る。機械学習の補助を伴うと、超微小孔サイズ、分布、乱層（turbostratic）特性、壁分離および直径と元素金属核形成の間のより正確な関係が、確立され得る。

炭素材料および粉末は、多くの市販供給業者から得られ得る。MSP-20XおよびMSC-30は、2,000～2,500m²/gおよび>3,000m²/gの名目上の表面積ならびに7～13μmおよび60～150μmのメジアン直径のそれぞれを有する高表面積アルカリ活性炭材料である(Kansai Coke & Chemicals Co)。Norit GSXは、Alfa Aesarから得られる蒸気洗浄活性炭である。実験セクションで使用される精製された炭素形態は、全て、≧99.998_wt% C (金属ベース)を超える。

炭素の表面化学を改変することはまた、望ましくあり得る。例えば、向上された性能が、炭素を酸または塩基で条件づけする場合、観察された。炭素をHCl、HF、HBr、HI、硫酸、リン酸、炭酸および硝酸からなる群より選択される希釈酸溶液と接触させ、続いて、水(例えば、脱イオン水)で洗浄することは、有益であり得る。酸は、約30%未満、約25%未満、約20%未満 約15%未満、約10%未満または約5%未満、好ましくは、1体積%以下の量にあることが好ましい。酸洗浄に好ましい酸は、約3未満、例えば、約2未満のpKaを有する酸である。洗浄後、炭素を不活性ガス、例えば、ヘリウム、水素またはその混合物のブランケット（blanket）に供することは、有益であり得る。代替的な気体としては、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ネオン、クリプトン、ヘリウム、アンモニアおよび水素が挙げられる。炭素はまた、酸処理の前後に、塩基、例えば、KOHに曝露され得る。

湿気を含み得る炭素中の残存水含量を制御することは、性能を改善し得る。例えば、炭素材料は、少なくとも約100℃、好ましくは、少なくとも約125℃、例えば、125℃～300℃の温度で、少なくとも30分、例えば、約１時間の間、オーブン中に配置され得る。オーブンは、周囲または負の圧力、例えば、真空下にあり得る。代替的には、炭素材料は、少なくとも約250℃、好ましくは、少なくとも約350℃の温度で、少なくとも1時間、例えば、少なくとも2、3、4、5または6時間の間、高真空を有するオーブン中に配置され得る。代替的には、炭素材料は、少なくとも約700℃、好ましくは、少なくとも約850℃の温度で、少なくとも1時間、例えば、少なくとも2、3、4、5または6時間の間、高真空を有するオーブン中に配置され得る。代替的には、水または湿気は、実質的な熱の適用なしに、真空または凍結乾燥により除去され得る。好ましくは、炭素の水または湿気のレベルは、炭素の約35重量%未満、30重量%未満、25重量%未満、20重量%未満、15重量%未満、10重量%未満、5重量%未満、例えば、約2重量%未満である。他の態様において、炭素は、例えば、22℃で、特定の相対湿度 (RH)、例えば、5%、12% RHまたは40% RHまたは70% RHまたは80% RHまたは90% RHに曝露され得る。

炭素材料の前処理は、精製、給湿、活性化、酸性化、洗浄、水素化、乾燥、化学改変 (有機および無機)および混合の工程の１つ以上、例えば全てから選択され得る。例えば、炭素材料は、還元され得るか、プロトン化され得るかまたは酸化され得る。工程の順序は、記載されるとおりであり得るか、または２つ以上の工程は、異なる順序で実施され得る。

例えば、MSP-20Xを、アルカリ(1:0.8のモル比でのC:KOH)に曝露し、700℃で2時間活性化し、酸で洗浄し、次いで、水素化して、HClで洗浄した場合MSP-20X Lot 1000を形成し、HNO3で洗浄した場合105を形成した。MSP-20Xを、酸で洗浄し、次いで、水素化して、HClで洗浄した場合MSP-20X Lot 1012を形成し、HNO3で洗浄した場合1013を形成した。Yuan, J. Phys. Chem. B20081124614345-14357]に実質的に記載されるように、水素の貯蔵のために開発された活性炭粉末を、HCl酸洗浄し、次いで、HNO3 洗浄および水素化に供し、APKIロット1001および1002を形成した。ポリ(エーテルエーテルケトン) (PEEK, Victrex 450P)およびポリ(エーテルイミド) (PEI, Ultem（登録商標） 1000)を、320℃で15 h静的空気中で熱酸化し、窒素雰囲気中で550～1100℃の温度範囲で炭素化することにより、50～60 wt%の炭素収率で、供給した。次いで、これらの炭素を、以下の手順: (1)炭素化ポリマーを、KOH/炭素約1/1～1/6 (w/w)で、アルコールの存在下で、KOHですりつぶし、微細ペーストを形成し; (2)該ペーストを、窒素雰囲気で2h、600～850℃まで加熱し; (3) DI水で洗浄しすすぎ、真空オーブン中で乾燥させることにより活性化した。PEEK/PEI (50/50 wt)混合は、PoroGen, Incにより快く供給された。同様に、Lot 1001および1002の酸洗浄シーケンスを、APKIロット1003および1004を形成するために逆向きにした。一般的等級の天然グラファイト約200メッシュ製品番号40799を、Alfa Aesarから購入した。グラファイトロットRおよびZを、HCl洗浄および水素化し、Rロット1006およびZロット1008のそれぞれを形成した。Alfa Aesar グラファイトRおよびZを、硝酸洗浄および水素化し、Rロット1007およびZロット1009のそれぞれを形成した。MSC-30 (Kansai Coke and Chemicals)を、酸洗浄し、次いで、水素化し、HClで洗浄した場合MSC30ロット1010を形成し、HNO3で洗浄した場合1011を形成した。MSC-30を、アルカリ(1:0.8のモル比でC:KOH)に曝露し、700Cで2時間活性化し、HClまたは硝酸洗浄し、次いで、水素化し、MSC-30ロット1014 HCl洗浄)および1015(HNO3洗浄)のそれぞれを形成した。MSP-20X、MSC-30、Norit GSXおよびAlfa Aesar Rを、MSP-20X Lot 2000および2004、MSC-30 Lot 2001、2006および2008、Norit GSX Lot 2005および2007、ならびにAlfa Aesar R Lot 2009のそれぞれについてMWI Inc.による精製に供した。MSP-20X Lot 2000およびMSC-30 2001を、HCl洗浄および水素化し、MSP-20X Lot 2002およびMSC-30 Lot 2003のそれぞれを形成した。Alfa Aesar Rを、1%、5%、10%、15%、20%、25%および30% HCl (体積)で洗浄し、次いで、水素化し、R Lot グラファイト n体積% HClのそれぞれを形成（for）した。精製したMSP-20X (Lot 2006)を、同様に、HCl、硝酸、HFまたはH₂SO₄により洗浄し、MSP-20X 1% HCl、MSP-20X 1% HNO3、MSP-20X 0.4% HF、MSP-20X 0.55% H₂SO₄ (Lot 1044)のそれぞれを形成した。精製したNorit GSX (Lot 2007)を、同様に、硝酸、HFまたはH₂SO₄により洗浄し、Norit GSX 1% HNO₃ (Lot 1045)、Norit-GSX 0.4% HF、Norit-GSX 0.55% H₂SO₄のそれぞれを形成した。精製したMSC30 (Lot 2008)を、同様に、HClおよびH₂SO₄により洗浄し、 MSC30 1% HClおよびMSC30 5% H₂SO₄を形成した。精製したMSP20X (Lot 2006)、Norit GSX (Lot 2007)および MSC30 (Lot 2008)を水素化した。精製したMSP-20X、Norit GSXおよびMSC30を、湿潤剤としてメタノールを使用して1% HClで洗浄した。APKI-S-108 Lot 1021-1024をリサイクルした。Ref-X 混合は、850℃で脱着され、次いで138kPa (20psi)で5日間CO₂曝露した40% Alfa Aesar R:60%MSP-20X(ロット2006)である。

炭素は、金属堆積が方法から回収された後、リサイクルまたは再利用され得る。炭素のリサイクルにおいて、炭素は、１回以上、酸洗浄および/または水除去に任意に供され得る。この態様において、炭素は、１回以上、例えば、2、3、4、5、10、15、20または約25回あるいはそれ以上の回数再利用され得る。炭素はまた、全体的にまたは部分的に補充され得る。炭素をリサイクルまたは再利用することにより、金属ナノ構造収率が増大し得、核形成特性が調節され得、元素選択性および得られた分布の変化を可能にすることが発見された。従って、本発明の局面は、リサイクルしたナノポーラス炭素粉末、例えば、以前に１回以上本発明の方法に供されたナノポーラス炭素粉末を用いて方法を実施することである。

ナノポーラス炭素組成物および金属堆積物
本明細書に記載されるプロセスにより作製されるナノポーラス炭素組成物は、いくつかの驚くべきかつ特有の品質を有する。炭素粉末のナノ多孔性は一般的に、処理の間に維持され、例えば走査電子顕微鏡を用いてまたはBETにより視覚的に確認され得る。粉末の視覚的検査は、ナノ細孔内およびその周囲に存在する元素ナノ構造の存在を同定し得る。ナノ構造は典型的に元素金属である。粉末の視覚的検査はまた、ナノ細孔内およびその周囲に存在する元素マクロ構造の存在を同定し得る。マクロ構造は典型的に、元素金属であり、しばしば間隙および/または内部炭素を含む。

該プロセスにより作製された金属ナノ構造および/または金属マクロ構造(合わせて「金属堆積物」)は、ナノポーラス炭素組成物から単離または回収され得る。本発明の金属堆積物はまた、いくつかの驚くべきかつ特有の品質を有する。

典型的に、ナノポーラス炭素組成物の多孔性は、ナノポーラス炭素粉末開始または負荷材料の超微細孔に起因し、バルク材料体積の約40%以上である総空隙体積を有する少なくとも約70%の多孔性である。炭素粒子内にある孔または空洞は、マクロ孔、微細孔、ナノ細孔および/または超微細孔であり得る。孔は、グラフェンと比較して、しばしば穴、ひび(fissure)もしくは裂け目(crevice)、縁、角、膨脹、供与結合のための形態の変化、または表面化学の他の変化、例えば化学部分もしくは表面基の付加等により引き起こされる電子分布の欠損を含み得る。例えば、炭素シート、フラーレン、ナノチューブまたは間に差し込まれた炭素の層の間に生じ得る空間が企図される。堆積物およびインスタンス化は優先的に、孔でまたは孔内に生じ、表面特性の性質は、堆積物に影響を及ぼし得ると考えられる。例えば、マイクロメトリティクス(Micromeritics)増強孔分布分析(例えばISO 15901-3)は、炭素を特徴づけるために使用され得る。炭素粉末はナノポーラスであることが好ましい。

該生成物はまた、孔サイズおよび/または幾何構造の均一性を特徴とし得る。例えば、超微細孔は、総多孔性の少なくとも約10%、例えば少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%または少なくとも約90%を占め得る。炭素材料(例えば粒子または粉末)は、同じ寸法(例えば幅または直径)または孔寸法の同じ分布または孔網目構造を特徴づける寸法を有する超微細孔の有意な数、優性度または集中で特徴づけられ得、それにより孔内の予想可能な電磁調和共鳴を提供する。したがって、炭素材料(例えば粉末)は、総多孔性の少なくとも約10%、例えば少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%もしくは少なくとも約90%を占める同じ直径または直径分布の多孔性(例えばナノ細孔または超微細孔))を特徴とし得る。

材料の表面積を測定することは、炭素材料の多孔性、例えば外部多孔性を特徴づけるために有用であり得る。好ましくは、炭素粉末は、高い表面積を特徴とする。例えば、ナノポーラス炭素粉末は、少なくとも約1m²/gまたは少なくとも約200m²/g、少なくとも約500m²/gまたは少なくとも約1000m²/gの一般的な表面積を有し得る。超微細孔表面積は、少なくとも約50m²/g、例えば100m²/g～3,000m²/gであり得る。少なくとも約50m²/g、好ましくは少なくとも約300m²/g、少なくとも約400m²/g、少なくとも約500m²/gまたはそれ以上の超微細孔表面積が特に好ましい。活性炭および他の品質の炭素源は、表面積特定により得られ得る。表面積は独立して、BET表面吸着技術により測定され得る。

炭素材料(例えば粉末および粒子)としては、活性炭、工学的に作り変えられた(engineered)炭素、天然および製造されたグラファイトおよびグラフェンが挙げられる。例えば本明細書で使用され得る炭素材料としては、微小粒子、グラフェン泡沫、繊維、ナノロッド、ナノチューブ、フラーレン、フレーク、カーボンブラック、アセチレンブラック、中間相炭素粒子、マイクロビーズおよび粒状物が挙げられる。典型的に、粉末は、実質的な集合(aggregation)もしくは凝集(clumping)なしで浮遊可能なように十分に乾燥し得るか、またはこれは、湿潤化されて固められ得、例えば撹拌によりバラバラにされ得るケークであり得る。粉末が好ましいが、本発明は、ブリックおよびロッドなどのより大きな炭素材料を本発明のプロセスにおける粉末に代えて使用することを企図する。

典型的に、金属富化構造に対して炭素が富むにつれて変化する炭素組成物(例えば内部炭素)のsp²-sp³特性は、TEM-EEL(透過電子顕微鏡検査-電子エネルギー損失分光)により測定された場合に妨害された(traverse)。

ナノポーラス炭素組成物は典型的に、標準的な検出方法を使用してX線蛍光分光法(XRF)により決定した場合に、ナノポーラス炭素粉末開始材料と比較して、「検出された金属」または「低減された純度」の存在を特徴とする。ED-XRFおよびWD-XRFが使用され得る。また、エネルギー分散型分光法(EDSまたはEDXまたはHR-グロー放電質量分析法(GD-MS)ならびに中性子活性化分析(Neutron Activation Analysis)(NAA)、ICP-MS、PIXEおよびGD-OESを用いた Parr Bomb酸消化が付加的、代替的または任意の組合せで使用され得る。例えば、以下に記載される実験において、金属ベースで少なくとも99.9重量%、最も典型的には少なくとも99.99重量%の純度を有する炭素材料を最初の開始材料として使用した。かかる炭素材料は、小さな(例えば<1重量%)金属またはドーパントを含み得る。ドーパントを含む、かかる予め存在する金属は、「検出された金属」の定義には含まれない。本発明の生成物は、XRF、EDS/EBSDおよび他の方法により検出された堆積した元素金属ナノ構造およびナノ堆積物を特徴とした。かかる金属堆積物を特徴とする得られた炭素粉末生成物は、「低減した純度」を有するように特徴づけられ得る。用語「検出された金属」は、炭素開始材料、気体供給源、気体ライン、あるいはまたは反応器フリット、カップおよび/またはキャップを含む反応器アセンブリ(まとめて「反応器構成要素」)により導入される任意の元素または材料を排除するように本明細書において定義される。例示により、炭素材料を含む銅カップから反応器が選択され、プロセスが、カップから1μgの銅の質量低減を生じる場合、「検出された金属」は、1μgの銅を排除する。また、反応器構成要素および反応器供給気体の元素組成物(1つまたは複数)は、検出された金属と比較され得る。反応器構成要素が元素組成において異なる場合、反応器構成要素のいずれにも存在しない1つ以上の金属の検出は、検出された金属が反応器構成要素由来ではないという結論を支持する。例えば、検出された金属が元素金属マクロ構造内の銅に加えて、5ppm wt Moまたは4ppm wt Wを含み、反応器カップが、検出可能なMoまたはWなしの99.999%の銅である場合、検出された金属内の同定される銅はまた、全ての検出された金属に起因し得る。典型的に、炭素組成物内に含まれる少なくとも約1%の全ての非炭素元素は、質量ベースで検出された金属または構成要素である。好ましくは、検出された金属は、質量ベースで炭素組成物中に含まれる全ての非炭素元素の少なくとも約2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、20%、30%、40%、50%、60%または70%またはそれ以上である。

好ましい態様において、ナノポーラス炭素組成物は、少なくとも0.1ppmの検出された金属、好ましくは約0.1ppm～100ppm、例えば約50ppm～5000ppmまたは約0.1重量%～20重量%、例えば少なくとも約>0.1重量%の検出された金属を含む。好ましくは、検出された金属は、少なくとも1ppmのナノポーラス炭素組成物である。検出された金属は、元素金属ナノ構造(または単に金属ナノ構造)であり得るかまたはそれを含み得る。検出された金属は金属イオンまたは塩を排除する。

本発明の方法に供される炭素組成物は、変化した炭素同位元素比を生じる。したがって、本発明は、以下に記載される工程を含む炭素同位元素比を変化させる方法および炭素同位元素比がシフトされた組成物を含む。

ナノポーラス炭素組成物は、好ましくは元素金属ナノ構造を含む。金属ナノ構造は、好ましくは、遷移金属(IIIB族：Sc、Y、Lu；IVB族：Ti、Zr、Hf；VB族：V、Nb、Ta；VIB族：Cr、Mo、W；VIIB族：Mn、Re VIIIB族：Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt；IB族：Cu、Ag；IIB族：Zn、Cd、Hg)、アルカリ土類金属(Ia族：Li、Na、K、Rb、Cs)、アルカリ金属(IIA族：Be、Mg、Ca、Sr、Ba)、ランタニド(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYb)および軽金属(B、Al、Si、S、P、Ga、Ge、As、Se、Sb、Te、In、Tl、Sn、Pb、Bi)からなる群より選択される1つ以上の金属を含む。白金族金属および希土類元素が好ましい。貴金属(precious metal)および貴金属(noble metal)も作製され得る。Li、B、Si、P、Ge、As、SbおよびTeを含む他のナノ構造も作製され得る。典型的に、元素金属ナノ構造は金属イオンを排除する。

ナノポーラス炭素組成物はまた、非金属ナノ構造および/またはマクロ構造を含み得る。例えば、本発明のプロセスは、気体、例えば水素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンをインスタンス化または量子印刷し得る。さらにまたは代替的に、本発明は、炭素、酸素、窒素、硫黄、リン、セレン、水素および/またはハロゲン化物(例えばF、Cl、BrおよびI)を含む材料をインスタンス化または量子印刷し得る。金属の酸化物、窒化物、水素化物および硫化物、例えば酸化銅、硫化モリブデン、窒化アルミニウムをさらに含むナノポーラス炭素組成物が同定されている。そのため、無機低分子または化合物(例えばいくつかの金属原子、例えば2、3、4、5、6、7、8、9または10個の原子を含む分子)は、本発明のプロセスを使用してインスタンス化または印刷され得る。かかる低分子の例としては、炭化物、酸化物、窒化物、硫化物、リン化物、ハロゲン化物、カルボニル、水酸化物、水を含む水和物、包接体、包接体水和物および有機金属骨格が挙げられる(図14A、図14B、図14C、図14D)。図10Aは、例示2から単離されたマクロ構造のSEMクローズアップである。図10Bは、該プロセスにより作製された生成物の典型的なマクロ構造の検出された元素多様性の例を提供する。したがって、本発明は、3、4、5、6、7、8、9、10個またはそれ以上の元素金属を特徴とする金属マクロ構造に関する。好ましい金属マクロ構造は、元素金属の優勢を含む。金属は、元素重量含有量が他の検出された金属の1つ、2つもしくはそれ以上またはその全てよりも実質的に大きいマクロ構造内で「優勢」である。例えば、マクロ構造の少なくとも約50%、60%、70%、80%、90%またはそれ以上は優勢な元素金属を含む。銅、ニッケル、鉄およびモリブデンの優勢を有するマクロ構造が単離されている。好ましいマクロ構造は、>95%銅、>95% Ni、>90% Mo、>90% Pt等などの単一の元素の優勢を含む。好ましいマクロ構造はまた、2つ以上のさらなる元素金属の優勢を含み得る。図10Bから見られ得るように、主要なまたは優勢な金属は銅である。好ましいマクロ構造は、ニッケル、モリブデンおよび3つ以上のさらなる元素金属の優勢を含む。好ましいマクロ構造は、鉄およびモリブデンおよび3つ以上のさらなる元素金属の優勢を含む。好ましいマクロ構造は、銅およびタングステンおよび3つ以上のさらなる元素金属の優勢を含む。好ましいマクロ構造は、ニッケル、タングステンおよび3つ以上のさらなる元素金属の優勢を含む。好ましいマクロ構造は、(i)白金および3つ以上のさらなる元素金属、(ii)パラジウムおよび3つ以上のさらなる元素金属、(iii)オスミウムおよび3つ以上のさらなる元素金属または(iv)ロジウムおよび3つ以上のさらなる元素金属を含む。マクロ構造の元素組成物を特徴づける目的で、データを優勢な金属に対して標準化することが望ましくあり得る。例えば、本願において報告されるXRFスペクトルは典型的に、優勢な金属(例えば銅、ニッケル、鉄またはモリブデン)に対して標準化される。したがって、最も優勢な金属に対して標準化された金属マクロ構造の元素組成物を特徴づけることが本発明の一局面である。

図10Aは、例示2から単離されたマクロ構造のSEMクローズアップである。図10Bは、マクロ構造の元素多様性を提供する。図10Bは、本発明の典型であるXRFスペクトルを提供する。

図10Cは、該方法に特有のナノスケール以下(sub-nanoscale)の構造を示すTitan TEM画像である。炭素ナノ反応器空洞(円)を起源とする異方性の銅の成長の証拠。炭素/銅界面の近位の指状の巻きひげ(tendril)に注意。これらのパターンは、典型的な高伝導無酸素銅(oxygen-free high-conductivity copper)(OFHC)においては見られない。したがって、本発明は、ナノポーラス炭素組成物、および炭素-銅界面で異方性巻きひげ状形態(anisotropic tendril morphology)を特徴とする銅を含む金属堆積物を含む。

図10Dおよび10Eは、この銅マクロ構造の炭素-銅界面のTitan TEM画像である。ナノメートルスケールに注意。黄色または黒白中の最も明るい色は炭素を示す。赤色の銅原子の列は、図10D中の画像の中心で同定され得、右下の四半分により明るい炭素の「穴」が同定され得る。銅に富んだ炭素領域は、例えば図10Dの左下四半分中、赤色または黒白中のより灰色がかった陰に見られ得る。左下の隅は青色または黒白中で黒であり、高純度の銅が検出される。図10Eにおいて、銅は下のバナー(banner)で同定され、一方で炭素は上のバナーにあり、中心に、炭素および銅の勾配が見られる。界面において、炭素内の銅の集合および凝集が見られ得る。これらの画像から、金属ナノ構造が内部炭素を含むことが明らかである。そのため、本発明は、内部炭素を含む元素金属ナノ構造およびマクロ構造を含む。金属または銅に富む領域内(またはそうでなければ炭素-金属界面で)の炭素は、sp²炭素またはグラファイト様であることが見出された。EELSおよびK2 Summitカメラ(Gatan)により検出されるように、他の領域では炭素はより不定形であるように思われる。これらの画像から、金属または銅原子の秩序だった列またはアレイは、プリンターから見られるものとかなり同様に、炭素中に堆積することも明らかである。したがって、本発明はさらに、ナノポーラス炭素粉末内の元素を量子印刷する方法および銅などの元素金属原子の別個の列を特徴とするナノポーラス炭素粉末を含む。図10Eに示される銅の島の領域を、CuO標準と整列した。したがって、本発明はさらに、CuOおよび炭素、特にsp²炭素をさらに含む元素金属(例えば銅、白金、白金族金属または貴金属)ナノ構造を含む。

本発明のプロセスは、秩序付けられた金属ナノ堆積物アレイを含むナノポーラス炭素組成物を生じ、ここで金属ナノ堆積物は、1nm未満、好ましくは約0.1～0.3nmの間の直径を特徴とし、金属堆積物の列の間の空間は、約1nm未満、好ましくは約0.1～0.3nmである。秩序付けられたアレイを含むナノポーラス炭素組成物は、好ましくは該アレイに隣接する炭素に富む領域および/または金属(例えば銅)に富むものを特徴とする。例えば、アレイは、炭素-金属(例えば銅)界面の間に配置され得る。アレイは、トンネル電子顕微鏡検査(TEM)により同定および特徴付けされ得る。典型的に、TEMおよび他の顕微鏡検査デバイスは、製造業者の指示に従って使用される。金属ナノ堆積物アレイは、炭素基板上に提示され(または配置され)、ここで炭素基板は、好ましくはsp²炭素を含む。用語「ナノ堆積物」は、約1nm未満のナノ構造を包含することを意図し、別個の原子を含む。

本発明のプロセスは、炭素-金属(例えば銅)勾配を含むナノポーラス炭素組成物を生じ、ここで金属(例えば銅)ナノ構造は、炭素-金属界面において勾配中、炭素基板上に堆積される。炭素基板は、好ましくはsp²炭素を含む。勾配は、好ましくは約100nmまたは約50nm以下の幅、例えば約10nm未満の幅である。勾配は、実質的に純粋な炭素領域から実質的に炭素非含有領域への金属濃度の増加により定義される。金属領域は、本明細書に記載される金属ナノ堆積物と一致する元素組成を特徴とし得る。

図10Fは、例示2から単離されたナゲット(nugget)の薄片の画像である。内部の空隙、炭素構造および核形成(nucleation)部位(ナゲット境界に沿った左下四半分中のポケット)に注意。

図10Gは、中心からの列または層の成長を図示する。成長は中心から広まり得、例えばバラ、球または同様の再帰的な構造に似ている。そのため、量子印刷から作製された元素金属マクロ構造はさらに、炭素および元素金属の交互のナノ層により囲まれた中心ドメインを特徴とし得る。例えば、炭素および元素金属ナノ層は、独立して約20nm未満の厚さ、例えば約10nm未満の厚さ、例えば約5nm未満の厚さであり得る。マクロ構造は、元素金属中心から広がる少なくとも約5つの元素金属ナノ層、例えば少なくとも約10個の元素金属ナノ層を特徴とし得る。

ナノ構造は、視覚的検査およびSEMにより決定される場合、球状であり得る。回転楕円面銅ナノ構造の例は図8Aおよび8Bに見られ得る。ナノ構造の直径は、5ミクロン未満、例えば50～800nm、例えば100～200nmであることが観察され得る。薄片、うろこ状のものまたはチップの形態を有するナノ構造も観察された。高度に平滑な表面(または実質的に凹凸度(rugosity)のない表面)を特徴とするナノ構造が観察された。凹凸度は、表面の高さの振幅の小規模な変動の基準であり、真の表面積を幾何学的表面積で割った割合を特徴とし得る。例えば、完全な球は、1の凹凸度を有する。したがって、本発明のナノ構造は、STEMまたはTEMにより視覚的に観察される場合にそれぞれの構造の凹凸度が約2未満、好ましくは約1.5未満、例えば約1.2未満であるものである。

また、本発明のナノ構造は、以上に高い真円度(roundness)を特徴とし得る。真円度は、本明細書において、STEM、SEMまたはTEMにより視覚的に観察される場合に、粒子の外接円(または長円の場合は粒子の目で見える周の少なくとも40%により画定される表面)に対する凸領域の曲率の平均半径の割合を定義するために使用される。

式中、Rは、外接円の半径であり、r_iは、凸状の角iでの内接円の半径であり、nは、測定された内接円の数である。1の真円度は、内接円が外接円を覆うことを示す。本発明は、STEM、SEMまたはTEMで視覚的に観察される場合に、少なくとも約0.3、好ましくは少なくとも約0.4、0.5、0.6、0.7、0.8または0.9の真円度を有するナノ構造を含む。

以下の表は、実験の再現性を提供する。

本発明の元素金属ナノ構造はさらに、内部空隙およびナノ細孔を含み得る。図13Aは、本発明の元素金属ナノ構造の典型的な内部空隙の優れた画像を提供する。凝集したナノ構造が見られ得る。これらのナノ構造は、外見の直径または1ミクロン未満の特徴的な寸法を有する。ナノ構造内で、約0.1ミクロン未満の明白な孔径を有するナノ細孔が見られ得る。したがって、本発明は、元素金属マクロ構造のTEM画像から視覚的に計算した場合に、約10μm未満、好ましくは約1ミクロン未満の数平均直径および約1μm未満、例えば約500nm未満、約200nm未満または約100nm未満の数平均孔径を特徴とする元素金属ポーラスナノ構造を含む。

ナノ構造はさらに凝集するかまたは集合して、炭素粉末内にマクロ構造を形成する。本明細書において、マクロ構造は、ナノ構造の凝集または集合および人の肉眼で見える構造を含むように定義される。マクロ構造は、図8Aに示されるように、約1ミクロン未満の幅を有するナノワイヤまたは糸などの種々の形態を有し得る。図8Bは、分岐を有するナノワイヤを例示する。本明細書において、ナノワイヤは、少なくとも約5、例えば少なくとも約10、好ましくは少なくとも約25の縦横比を特徴とするナノ構造の直鎖状の凝集を含むように定義される。縦横比は、SEMを用いた視覚的検査により決定される場合の、ナノワイヤの直径に対する長さの比である。図8C参照。

コイル状のナノ構造を特徴とするマクロ構造も観察された。例えば、図8Dは、本発明に従って作製される銅マクロ構造の左側の1つのかかるコイルを示す。

大きなマクロ構造も観察された。例えば、図9Aのより大きな粒子は約1.6ミリメートルの長さであり、ナゲットの外見を有する。この粒子は肉眼で可視である。図9Dは、約400ミクロンの長さを有するより大きな寸法の銅含有ナノワイヤである。上記の糸とは対照的に、このマクロ構造は、中空または環状の外見を有する。図13Bおよび13Cは、例示1の生成物由来の本発明の元素金属マクロ構造の典型的な内部空隙を示す。図13Bは、約10ミクロンの直径の内部空隙または微細孔を示す。理論に限定されることなく、かかる微細孔は、マクロ構造の内部または構造の表面上のいずれに配置されても、さらなるインスタンス化のための本方法におけるさらなる核形成部位として使用され得ると考えられる。例えば、例示1は、かかる微細孔から突出する元素ナノ構造を特徴とする金属マクロ構造を生じた。したがって、本発明は、元素金属ナノ構造から突出する少なくとも1つの微細孔を特徴とする元素マクロ構造を含み、ここでナノ構造は、マクロ構造とは異なる金属組成を有する。図13Cは、少なくとも約20nmの長さおよび少なくとも約5nmの幅および少なくとも4の縦横比を特徴とする内部のひびを示す。図13Dは、厚いワイヤまたはロッドの外観を有するマクロ構造を示す。このマクロ構造は、少なくとも約1mmの長さおよび少なくとも約100ミクロンの直径を特徴とする。このマクロ構造は、優勢に銅である。これは1点で1回のスキャンを示すが、同様の結果を有するこのマクロ構造の長さおよび断面に沿って、50より多くのスキャンを行った。タングステン、モリブデン、白金、ケイ素およびネオジムが検出された。

図12は、ケイ素マイクロスフィアを示す。元素分析により、マイクロスフィアは二酸化ケイ素が優勢であることが示唆される。マイクロスフィアの表面から長方形が除去されて、凝集したナノスフィアが暴露された。鉄、アルミニウムおよびナトリウムも検出された。元素ナノスフィアを含む同様の金属マトリックススフィアが観察された。

上で議論されるように、マクロ構造は、凝集したナノ構造であり得る。ナノ構造は、同じまたは異なる元素を含み得る。典型的に、検出方法により、ナノ構造は個々に実質的に純粋であり得ることが観察される。

本明細書に記載され、本発明に従って作製されたナノポーラス炭素組成物は、触媒および電極として使用され得る。本明細書に記載される元素金属マクロ構造は、ナノポーラス炭素組成物から単離され得る。例えば、所望のサイズの金属ナノ構造を捕捉する多孔質のふるいを用いた炭素粉末のふるい分けが有益であり得る。採掘された金属の典型的なプロセスにおいて、例えば元素金属マクロ構造が使用され得る。

白金および他の貴金属堆積物
金および銀などの貴金属、ならびに白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、イリジニウムおよびルテニウムなどの白金族金属を検出するナノポーラス炭素組成物および元素金属マクロ構造が単離された。したがって、本発明は、金および銀などの貴金属ならびに白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、イリジニウムおよびルテニウムなどの白金族金属を含む元素マクロ構造およびナノ構造を含む。これらの元素の1つ以上を含むマクロ構造は、上により詳細に議論される不定形またはsp²炭素などの内部炭素を有し得る。

マクロ構造は、好ましくは少なくとも500ppmの白金、例えば少なくとも約1000ppmの白金、好ましくは少なくとも10,000ppmの白金を含み得る。かかるマクロ構造は、GSAプロトコルを使用して、Z炭素開始材料、CuG反応器および窒素ガスを使用して(例示2参照)、ならびにElectromagnetic Light Combingプロトコルを用いて、PEEK炭素開始材料、GGグラファイト反応器およびCOガスを使用して(ヘリウムの代わりにCOを用いた例示1参照)作製された。

炭素組成物は、好ましくは少なくとも約500ppbの白金、例えば少なくとも約1000ppb、好ましくは少なくとも約10,000ppbの白金の濃度を有する白金ナノ構造を含み得る。かかる炭素組成物は、GSAプロトコル、ヘリウムガス、カップに白金ホイルおよび種々のナノポーラス炭素開始材料を並べるGPtIr反応器を使用して作製された。

標的金属(例えば金および銀などの貴金属、ならびに白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、イリジニウムおよびルテニウムなどの白金族金属)は、採掘産業において常套的に使用される方法により、マクロ構造中の炭素組成物および他の金属から抽出され得る。

第三者特徴付けを有する白金含有組成物を表す4つの例示を以下の表に示す：

方法および装置
概念的に、ベースライン実験のための装置は、2つの主要な領域：気体処理および反応器アセンブリに分けられ得る。

気体処理：
気体処理セクションは、気体組成および流速を制御し、電磁的(例えば光)情報または電磁的気体前処理を反応器に任意に埋め込む。本発明は：
中央処理装置および電源；
1つ以上の気体供給源；
ハウジング流入口およびハウジング流出口を有するハウジング；
それぞれの気体供給源およびハウジング流入口と流体連結する上流気体ライン；
ハウジング流入口およびハウジング流出口と流体連結する内部気体ライン；
ハウジング流出口と流体連結する下流気体ライン；
内部気体ラインの下に配置される少なくとも1つのペンシルランプ、内部気体ラインの上に配置される少なくとも1つのペンシルランプおよび/または内部気体ラインの側面に配置される少なくとも1つのペンシルランプ；
短波ランプおよび/または長波ランプ；ならびに
内部気体ラインに巻かれ、周波数発生器に操作可能に連結される任意のコイル
を含むかまたはそれらからなる、気体を処理するための電磁的埋め込みエンクロージャ(E/MEEまたはEMEE)または装置を含み；
ここでそれぞれのランプは独立して、回転可能に据え付けられ、内部気体ラインの長さに沿って配置され、電源により電力を供給され；
中央処理装置は独立して、存在する場合に周波数発生器およびそれぞれのランプへの電力供給ならびにそれぞれのランプの回転位置を制御する。

好ましくは、供給気体は、例えば圧縮気体シリンダーなどの1つ以上の気体供給源を介して送達されるように、研究等級または高純度の気体であり得る。使用され得る気体の例としては、例えば空気、酸素、窒素、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、アンモニウム、一酸化炭素、二酸化炭素およびそれらの混合物が挙げられる。好ましい気体としては、窒素、ヘリウム、アルゴン、一酸化炭素、二酸化炭素およびそれらの混合物が挙げられる。窒素およびヘリウムが好ましい。気体は金属塩および気化した金属を含み得ない。

1つ以上の気体(例えば2、3、4、5またはそれ以上の気体)は任意に、マスフローメータを含む気体マニホールドを通過して、反応器供給気体とも称される気体組成物を生成し得る。次いで、反応器供給気体は、電磁的(EM)埋め込みエンクロージャ(E/MEE)を迂回し得るかまたは1つ以上のE/MEEを通過し得るかのいずれかである。E/MEEは、反応器供給気体を種々の電磁場(EMF)源に暴露する。流速、組成および滞留時間が制御され得る。反応器供給気体の流速は、0.01標準リットル毎分(standard liters per minute)(SLPM)～10SLPMまたは100SLPMまたはそれ以上であり得る。気体の一定のフローは、反応器内のパージされる環境を保持し得る。図1に示される概略図は、試料E/MEEを通る気体の流路を示す。試料E/MEEは、反応器供給気体をEM照射に任意に暴露させ得る一連の光およびコイルを含む。E/MEE内のEMF源は、同時にまたは連続してまたはそれらの組合せでエネルギーを供給され得る。

図1は、本発明のE/MEEの例示である。気体は、ライン102において流入口101または入口を介してE/MEEに進入し、流出口110または出口で排出される。流入口101および流出口110は、任意にバルブを有し得る。

ライン102は、透明もしくは半透明の材料(ガラスが好ましい)および/または不透明もしくは非半透明の材料、例えばステンレス鋼、または非半透明のプラスチック(例えばSaint-Globain Performance Plasticsにより製造されたTYGON(登録商標))またはそれらの組合せで作製され得る。不透明な材料を使用することで、気体がライン内に滞留する際の気体への電磁的暴露を低減または排除し得る。ライン102の長さは、50cm～5メートルまたはそれ以上であり得る。ライン102の内径は、2mm～25cmまたはそれ以上であり得る。ライン102は、1つ以上のプレートなどのハウジングまたは基板111内で1つ以上の支持112により支持され得るかおよび/または囲まれ得る。例えば、基板111は、平面または床、パイプまたはボックスとして構成され得る。基板がボックスである場合、ボックスは、床、天井および側壁を特徴とし得る。ボックスは、周囲の光などの周囲のEM照射に対して閉じられ得るかおよび/またはそれから防護され得る。

1つ以上のランプ(例えば2、3、4、5、6、7、8、9、10個のランプまたはそれ以上)がE/MEE内で構成され得る。ランプ(個々に番号が付けられる)は、好ましくは、長手軸を有する伸長されたチューブを特徴とするペンシルランプである。ペンシルランプは独立して、その長手軸が、(i)ライン102と平行である、(ii)ライン102に対して垂直な面に放射状に配置される、または(iii)ライン102の長手軸に沿ってもしくはライン102の垂直軸に沿って作成される面に対して垂直であるように配置され得る。

それぞれのランプは独立して、支持112によりその方向で固定され得る。それぞれのランプは独立して、第1の位置からの回転を可能にするように旋回軸113に固定され得る。例えば、ランプは、第1の位置に対して、約0～360°、例えば約45、90、135、180、225または270°、好ましくは約90°回転され得る。回転は、x、yおよび/またはz軸に対してなされ得、ここで(i)x軸は、気体ラインおよびその垂直面に平行な軸として画定され、(ii)y軸は、気体ラインに垂直かつその水平面に平行な軸として画定され、(iii)z軸は、気体ラインに垂直かつその垂直面に対して平行な軸として画定される。

E/MEE内の特定のペンシルランプを参照すると、ライン102は、気体が流入口101から流れて排出口110から排出されるようにE/MEEに沿って構成される。ランプ103、ネオンランプは第1であり、z軸に沿って方向づけられるライン102の上に、ライン102に垂直に示され、ランプの先端は、ライン102に向けられる。ランプ109であるクリプトンランプは、x軸に平行に方向づけられるライン102の下に示され、先端は流出口110に向けられる。ランプ104および105、長波および短波ランプはそれぞれ、x軸に沿って方向づけられるライン102に平行に示され、先端は流入口に向けられる。ランプ122であるアルゴンランプは、x軸に平行に方向づけられるライン102の下に示され、先端は流入口から、ランプ104および105とほぼ同じ距離で流入口101に向けられる。ランプ106であるネオンランプは、E/MEEのほぼ中間の点の下流にあり、ライン102の上にあり、先端は下に向けられる。ランプ107であるキセノンランプは、ライン102のx軸に平行なライン102の上のランプ106の下流に示され、流出口110に向けられる。ランプ108であるアルゴンランプは、ライン102の下にあり、先端は、z軸に沿ったライン102に向けられる。任意のコイル120がライン102の周りに巻かれる。これらのランプのそれぞれは独立して、例えばいずれかの軸に沿って90°回転され得る。それぞれのランプは、電源または電力源に接続されて、電源をオンまたはオフにする。それぞれのランプは独立して、プロセスの間に1、2、3、4回またはそれ以上回転され得る。便宜上、それぞれのランプは、旋回軸を回転させ、それぞれのランプに電力を提供するようにプログラムされるコンピューターなどの中央処理装置により制御され得る旋回軸により保持される。実験手順の説明の簡易さのために、それぞれのランプのそれぞれの方向は、「位置n」と称され、ここでnは0、1、2、3、4またはそれ以上である。手順を行う際に、それぞれのランプは、特定のアンペア数(1または複数)で特定の時間電力供給され得、配置または再配置され得る。

以下に記載される例示において、それぞれのランプについての初期バルブ位置は度で記載される。0度(0°)の参照点は、意図される気体フローの方向で気体パイプの下を見る場合(例えばE/MEE出口を見る場合)、ガラスパイプ上の12時の位置として採用される。ガラスパイプまたはラインの長さは、光学長さ(例えばこの例において39インチ)として採用される。例えば末端から6インチは、パイプの光学末端から6インチとして定義される。

ランプは、例えばライン102の上、下または側面(例えば長手軸と水平または長手軸と(上または下で)平行な面)に配置され得る。ランプは独立して、ランプの先端からライン102の中心まで測定した場合に、垂直面においてライン102の中心から5～100cmに配置され得る。1つ以上のランプは、ランプ122、104および105により例示されるようにライン102に沿った同じ垂直面に配置され得る。2つのランプは、(ランプの先端または基部により画定されるように)それらが流入口101から同じ距離にある場合、同じ垂直面にある。好ましくは、ランプ105は、E/MEE内のライン102の長さに沿って複数(例えば2、3、4、5またはそれ以上)の垂直面中に配置され得る。さらに1つ以上のランプは、ランプ104および105と共に示されるように、ライン102の上、下またはそれを通って同じ水平面に配置され得る。2つのランプは、(ランプの先端または基部により画定されるように)それらがライン102の中心から同じ距離にある場合、同じ水平面にある。好ましくは、ランプは、一般的に例示されるように、E/MEE内のライン102の長さに沿って複数(例えば2、3、4、5またはそれ以上)の水平面に配置され得る。

「ペンシルランプ」は、本明細書で使用する場合、蒸気の励起の際に特定の較正された波長を発する気体または蒸気で満たされるランプであることが理解される。例えば、ペンシルランプとしては、アルゴン、ネオン、キセノンおよび水銀ランプが挙げられる。例えば、1つまたは複数のランプは、アルゴン、ネオン、キセノンまたは水銀またはそれらの組合せから選択され得る。好ましくは、少なくとも1つのランプはアルゴン、ネオン、キセノンおよび水銀のそれぞれから選択される。150nm～1000nmの波長が選択され得る。ペンシルランプの一例は、先端および基部を有する伸長されたチューブを特徴とするランプである。

長波および/または短波紫外線ランプも使用され得る。E/MEE中で使用されるペンシルランプは、名称UVP Pen＿Ray(登録商標)希ガスランプの下VWR^TMまたはUV短波ランプの場合はAnalytik Jenaから購入された。

電源は、それぞれのランプ、E/MEEコイルおよび周波数発生器に独立して操作可能に連結される。電源はACおよび/またはDCであり得る。

E/MEEは開かれ得るかまたは囲まれ得る。E/MEEが囲まれる場合、エンクロージャは典型的に不透明であり、周囲の光から気体を保護する。エンクロージャは、プラスチックまたは樹脂または金属で作製され得る。これは長方形または円筒形であり得る。好ましくは、エンクロージャは床の支持を特徴とする。

ベースライン実験において、気体は、E/MEEセクションを迂回して、反応器アセンブリに直接供給される。EM源により提供されるエネルギーレベルおよび周波数は変化し得る。

図4Aは、本発明のE/MEEの第2の例示を提供する。気体は、ライン410に沿って流入口401でE/MEEに進入し、流出口409で排出される。ペンシルランプ402およびペンシルランプ403は、ライン410軸を通る垂直面に沿ってライン410と平行にかつその上に示される。ペンシルランプ404および405は、ライン410を通る垂直面から等距離の同じ水平面において、ライン410と平行にかつその下にある。ペンシルランプ406は、z軸に沿って位置するライン410の上かつそれに垂直に示される。任意のコイル407は、ライン410の周りに巻かれた導電性のコイルである。ペンシルランプ408は、y軸に沿ってライン410の下かつそれに垂直に示される。基板411は、支持412のための基部を提供する。旋回軸413は、それぞれのペンシルランプの位置を制御し、軸x、yおよびzに沿った回転を可能にする。任意のx線源429もコイル407に方向づけられて示される。

コイル407は、好ましくは導電性材料で作製され、電源および任意に周波数発生器に接続される。コイルは、銅、アルミニウム、白金、銀、ロジウム、パラジウムまたは他の金属もしくは合金(組みひも、めっきおよびコーティングなど)を含み得、任意に、グリプタール(glyptal)などの絶縁性コーティングで被覆され得る。1、2、3またはそれ以上の金属ワイヤの組みひもを使用することが有利であり得る。コイルは、典型的に誘導コイルに使用されるワイヤから製造され得、サイズおよび回転の回数において変化し得る。例えば、コイルは、3、4、5、6、7、8、9、10またはそれ以上の回転を含み得る。コイルの内径は、2cm～6cmまたはそれ以上であり得、好ましくは、ライン410ときちんと適合する。使用されるワイヤは、5mm～2cmの直径を有し得る。

x線源429はE/MEEに含まれ得る。例えば、x線源は、流入口401と流出口409の間のラインに沿って、ライン410で方向づけられ得る。例えば、存在する場合は、コイル407でx線源を方向づけることが有利であり得る。

反応器アセンブリ(RA)：
本発明はさらに：
気体流入口および1つ以上の気体流出口；
好ましくはナノポーラス炭素材料を含む反応器チャンバ；
反応器チャンバの床を画定する第1の多孔性フリット、
反応器チャンバの天井を画定する第2の多孔性フリット；ここでそれぞれの多孔性フリットは、気体を反応器チャンバに行き渡らせ、ナノポーラス炭素材料を含むのに十分な多孔性を有する；
反応器チャンバの側壁を画定する任意の反応器カップ；
第2の多孔性フリットの上に配置される反応器キャップ；
第1の多孔性フリットの下に配置される反応器ボディ；
反応器キャップの上に配置される反応器ヘッドスペース；
反応器チャンバと反応器カップの間に配置される任意のホイル；
電源および周波数発生器に操作可能に連結される、反応器ボディおよび/または反応器チャンバの周囲の複数のコイル；
反応器ヘッドスペースをx線に暴露するように構成される任意のx線源；
レーザーを、フリットに向かっておよび/または反応器チャンバを通って方向づけるように構成される1つ以上の任意のレーザー；
電源、周波数発生器および任意のx線源およびレーザーを制御するように構成されるコンピューター処理ユニット
を含む反応器アセンブリに関する。

本発明はまた：
気体流入口および1つ以上の気体流出口；
好ましくはナノポーラス炭素材料を含む反応器チャンバ；
反応器チャンバの床を画定する第1の多孔性フリット、
反応器チャンバの天井を画定する第2の多孔性フリット；ここでそれぞれの多孔性フリットは、気体を反応器チャンバに行き渡らせ、ナノポーラス炭素材料を含むのに十分な多孔性を有する；
反応器キャップの上に配置される反応器ヘッドスペース；
RA周波数発生器および電源に操作可能に連結される、反応器チャンバおよび/または反応器ヘッドスペースの周囲の2、3、4、5個またはそれ以上のRAコイル；
2、3、4、5組またはそれ以上のランプ、ここでランプの組は、RAコイルの周囲に配置され、ランプの組とRAコイルの間の空間を画定する；
反応器チャンバをx線に暴露するように構成される任意のx線源；
レーザーを、反応器チャンバを通って方向づけるように構成される1つ以上の任意のレーザー；ならびに
電源、周波数発生器および任意のx線源およびレーザーを制御するように構成されるコンピューター処理ユニット
を含む反応器アセンブリを含む。

図2Aおよび2Bに示されるように、反応器アセンブリは、反応器ボディ202および開始または負荷材料204(一般的にナノポーラス炭素粉末である)を含み、図2Aに示されるように気体源221およびE/MEE 222の下流に配置される。上述のように、反応器供給気体はE/MEEを迂回することが可能である。反応器ボディ202は、反応器アセンブリの断面図である図2Bに例示されるように、1つ以上の導電性コイル208がまわりにある、充填床の管状マイクロ反応器であり得る。

導電性コイル208は、導電性の材料、例えば銅、アルミニウム、白金、銀、ロジウム、パラジウムまたは他の金属もしくは合金(組みひも、メッキおよびコーティングなど)で製造され得、任意に、グリプタールなどの絶縁性コーティングで被覆され得る。コイルは、誘導コイルにおいて典型的に使用されるワイヤで製造され得、サイズおよび回転数において変化し得る。例えば、コイルは3、4、5、6、7、8、9、10またはそれ以上の回転を含み得る。コイルの内径は、2cm～6cmまたはそれ以上であり得、好ましくは反応器ボディ閉じ込め207ときちんと適合する。使用されるワイヤは、5mm～2cmの直径を有し得る。

それぞれの導電性コイル208(またはコイル)は、誘導性の熱および任意に磁場を発生し得る。標準誘導コイルまたは逆場誘導コイル(伸長された腕部を通って接続される下および上セクションを有するコイル、該セクションを反対方向に巻かせ、それにより反対の磁場を生じる)が好ましい。コイル208は、熱交換を介して水で冷却され得る。該コイルは、水で同様に冷却され得、順に電源、例えばAmbrell 10kW 150～400kHz電源に接続され得る電力フランジ210に接続され得る。ベースライン実験において、単純な銅の巻き線を有する標準コイルを使用した。巻き線は、電源への接続が図5Aのコイルの反対の末端にあるようなコイルを形成し得るか、またはコイルは、電源への接続が、図5Bに示されるように隣接するように戻り得る。

反応器アセンブリは任意に、好ましくは反応器ボディおよびその閉じ込め系の周りにある1つ以上のコイル208をさらに含み得る。例えば、反応器アセンブリは、RAコイルとも称される1、2、3、4、5、6、7、8、9もしくは10個またはそれ以上のコイルを含み得る。図2Bに示されるように、1つ以上の電磁(E/M)コイルを使用して、磁場を提供し得る。好ましくは、1、2、3、4もしくは5個またはそれ以上のE/Mコイル、より好ましくは3、4または5個のE/Mコイルを使用し得る。図3は、例えば一般的に上から下に1、2または3の番号をつけられ得る3つのコイルの群を示す。図3A～3Eに示されるように、コイルの群は境界と称され得る。複数の群が使用される場合、使用されるコイルの数は独立して選択される。さらに、群は、等距離に間隔をあけられ得るかまたは不規則な間隔であり得る。

コイルは、銅、白金、銀、ロジウム、パラジウムおよび2つ以上の材料のワイヤ組みひもまたはコーティングされたワイヤなどの導電性の材料で製造され得る。群内のそれぞれのコイルは、同じまたは異なる材料で作製され得る。例えば、群は、それぞれのコイルが異なる材料で作製されるように作製され得る。例えば、銅ワイヤおよび銀ワイヤの組みひもが使用され得る。銀めっき銅ワイヤが使用され得る。第1のRAコイルは銅の巻き線で作製され得る。第2のRAコイルは、銅/銀組みひもであり得る。第3のRAコイルは、白金ワイヤの巻き線であり得る。RAコイルは、磁場を生じるように構成され得、ここでそれぞれの電源は独立して、ACおよび/またはDC電流を提供する。任意の1つまたは全てのRAコイルは任意にラッカーが塗られ得る。

好ましくは、コイルは幾何学的に環状である。しかしながら、丸められた形状、長円および卵形などの他の幾何構造が使用され得る。ワイヤ直径は、約0.05mm (>約40ゲージ)～約15mm (約0000ゲージ)またはそれ以上であり得る。例えば、ワイヤ直径は、約0.08mm (約40ゲージ)～約0.8mm (約20ゲージ)ワイヤであり得る。0.13mm (36ゲージ)ワイヤを使用して優れた結果が得られた。コイルはワイヤ巻き線であり得る(例えばワイヤは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、20またはそれ以上の回転で巻かれ得るかあるいは1回の回転であり得る。コイルを単一の巻き線で作製する場合、ワイヤの直径または幅は、好ましくは10mm以上の直径であり得る。この文脈において、「ワイヤ」はまた、材料の幅が深さよりも大きいバンドであるとみなされ得る。図3は、種々のコイルおよびコイルの群の例示または図を提供する。ワイヤコイルは、単一のワイヤ、ワイヤ合金または2つ以上のワイヤで作製され得る。例えば、異なる金属を含む2つのワイヤは、一緒に巻かれ得るかまたは編まれ得る。

それぞれのコイルの内径(またはコイルが円でない場合は寸法(1つまたは複数))は、同じであり得るかまたは異なり得、2～200cmであり得る。

コイル208は独立して、1つ以上の電源、例えばACもしくはDC電源またはそれらの組合せに連結され得る。例えばAC電流は、1つおきに(例えば1、3および5)または隣接するコイル(例えば1、2および/または4、5)に供給され得、一方でDC電流は、残りのコイルに供給される。電流は、パターン化された周波数などの周波数、例えば三角形、方形もしくは正弦パターンまたはそれらの組合せで(独立して)提供され得る。それぞれのコイルに供給される周波数は、同じであり得るかまたは異なり得、0～50MHzまたはそれ以上であり得る。コイル208は熱エネルギーまたは熱を生じてそれらを反応器供給気体に伝達し得るが、それらは、磁場を生成するために優先的に使用される。

電源は、ACおよび/またはDC電源またはそれらの組合せであり得る。電流は、パターン化された周波数などの周波数、例えば三角形、方形もしくは正弦パターンまたはそれらの組合せで(独立して)提供され得る。それぞれのコイルに供給される周波数は、同じであり得るかまたは異なり得、0～50MHzまたはそれ以上、例えば1Hz～50Mhzであり得る。

上述のように、RAコイルは典型的に、反応器チャンバおよび/または反応器ヘッドスペースの周囲にある。例えば、第1のRAコイルは、第1(または底部)フリットと整列され得る。第2のRAコイルは、反応器チャンバまたはナノポーラス炭素床と整列され得る。第3のRAコイルは、第2(または頂部)フリットと整列され得る。存在する場合、第4のRAコイルは、第1のRAと第2のRAコイルの間に配置され得る。存在する場合、第5のRAコイルは、第2のRAコイルと第3のRAコイルの間に配置され得る。2つ以上の反応器チャンバまたはナノポーラス炭素床が存在する場合、さらなるRAコイルを付加して、また第2またはさらなる反応器チャンバまたはナノポーラス炭素床と整列することが望ましくあり得る。さらなるRAコイルは、存在する場合にさらなるフリットと整列されるように付加され得る。

RAコイルは典型的に、それぞれのコイルの間の固定された距離を保持するように支持器または固定器(stator)において支持され得る。存在する場合、支持器は透明であり得る。一態様において、RAコイルは、除去され得るかまたは動かされ得るカートリッジ内に構成され得る。

RAコイルは、さらにまたは代替的に、反応器ヘッドスペースと整列され得る。反応器ヘッドスペースは典型的に、第2または頂部フリットを超える体積であり得る。反応器アセンブリが水平に(または垂直以外のいくつかの他の角度で)配置される場合、スペースの幾何構造は、回転されるにも関わらず保持されることが理解される。反応器ヘッドスペースは典型的に、囲まれた体積であり得る。例えば、反応器アセンブリは、閉じられた末端の透明の(例えばガラス)チューブ、バイアルまたはボトルに挿入され得る。反応器アセンブリは、RAコイル(または境界)と移動可能に嵌合され得、それによりそれぞれのRAコイルが反応器アセンブリ内の異なる要素と整列される。例えば、第1のRAコイルは、反応器チャンバと再度整列され得る。

反応器ボディ202はまた、充填、移動もしくは流動の床であり得るか、または負荷材料204を受ける1つ以上のチャンバを特徴とする他の構成であり得、負荷材料204を通る反応器供給気体の移送を容易にし、熱および/または電磁エネルギーを負荷材料204に伝え得る。反応器ボディ202は一般的に、ハウジング、例えば閉じられた末端のチューブ207およびフリット203内に含まれ、負荷材料204を含むように機能する。半透明または透明のハウジング、例えば高い融点を特徴とする石英または他の材料内の反応器を使用することが有利であり得る。反応器床の体積は、固定され得るかまたは調整可能であり得る。例えば、反応器床は、約1グラムまたはそれ以下の開始材料、約1g～1kgの開始材料またはそれ以上を含み得る。反応器アセンブリが2つ以上の反応器チャンバを含む場合、反応器チャンバは、好ましくは共通の中心軸を有し、好ましくは直接または間接的に積層され、1つまたは2つのフリットにより分離され得る。

反応器ボディ202は、熱伝導性の材料、例えばグラファイト、銅、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、白金、イリジウム、コバルトもしくはニオブ、または熱非伝導性の材料、例えば石英、プラスチック(例えばアクリル)またはそれらの組合せで作製され得る。キャップ205をかぶせられた任意のカップ206が有利であり得る。カップおよびキャップの材料は、独立して選択され得る。例えば、グラファイトカップはグラファイトキャップと組み合され得る。銅カップはグラファイトキャップと組み合され得る。グラファイトカップは銅キャップと組み合され得る。銅カップは銅キャップなどと組み合され得る、などである。

反応器アセンブリはまた、入口、または流入口201を通る気体ラインを受容し得、バルブにより任意に制御される出口、または流出口209を通る排出を提供する。閉じられた末端のチューブ207により画定されるヘッドスペースは、反応器ボディの上に構成され得る。反応器ボディは、好ましくは、グラファイト、銅または他の無機の堅い材料で作製される。気体ラインは、好ましくは、不活性のチューブで作製され、例えばガラス、アクリル、ポリウレタン、プレキシグラス、シリコーン、ステンレス鋼等も使用され得る。チューブは任意に、可撓性であり得るかまたは堅くあり得、半透明または不透明であり得る。流入口は一般的に、負荷材料の下にある。流出口は、下、上またはその両方であり得る。

負荷材料を含むチャンバを画定するために使用されるフリット203も示される。フリットは、気体を流す多孔質材料で作製され得る。フリットは、好ましくは、開始材料の粒径よりも小さい最大孔径を有する。2～50ミクロン、好ましくは4～15ミクロンの孔径が使用され得る。フリットの厚さは、満足のいくように1～10mmまたはそれ以上の範囲であり得る。フリットは、好ましくは不活性の材料、例えばシリカまたは石英で作製される。Technical Glass Products (Painesville Tp., Ohio)の多孔性フリットは満足のいくものである。以下の例に対して、4～15ミクロンの孔径および2～3ミクロンの厚さを有する融解された石英＃3多孔性フリット(QPD10-3)および14～40ミクロンの孔径を有する融解された石英フリット(QPD10-3)が使用された。本明細書に例示されるフリットの純度は非常に高く、99.99重量%であり、得られた結果が汚染の結果として却下され得ないことを確実にした。より低い純度および品質のフリットも使用し得る。多孔性フリットの直径は、好ましくは反応器内部またはカップ内でのきちんとした適合を可能にするように選択される。すなわち、多孔性フリットの直径は、反応器または存在する場合はカップの内径とほぼ同じである。

図6Aおよび6Bを参照すると、ホイルは任意に、フリットおよび/またはカップの内側および/または外側上に負荷材料を含むチャンバを包み得、それにより開始材料の周囲に金属境界を生成する。ホイルは、金属、例えば銅、白金、ニオブ、コバルト、金、銀またはそれらの合金であり得る。ホイルはまた、グラファイト等であり得る。ホイルは、0～0.5cm、好ましくは1～10mmの厚さであり得る。反応器の輪郭は、線形であり得るかまたは下部フリットの下の収縮を含むように構成され得、棒付きキャンディーの一般的な外観を提供する。気体ライン102も示される。

反応器チャンバは、所望の量の負荷材料204を含むようなサイズである。本明細書に記載される実験について、チャンバは、20mg～100グラムのナノポーラス炭素粉末を含むように設計される。より大きな反応器が拡大され得る。

反応器アセンブリは、光などの電磁放射線のさらなる形態により増大され得る。図4Bは、反応器ハウジング415およびその中に含まれる開始材料を通って方向づけられる光を生成する光源426および427を例示する。好ましい光源426および427は、レーザーであり得、および/または10nm～1mmの波長の光を発し得る。光は任意に、図4Bにおける光源(ビーム)の使用に示されるように、1つ以上のフィルター428に供される。好ましくは、反応器アセンブリは、RAコイルの周りの周辺に配置される2、3、4、5またはそれ以上の組のランプを含む。ペンシルランプ、例えば前述のものから参照により本明細書に援用される、E/MEE内で使用されるランプが好ましい。ランプの組は、好ましくはコイルの周囲の境界を画定し、コイルに接触しないかまたはそうでなければ隣接しない。2つのランプは、組になるように考慮され、ここでそれらは、RAコイルの中心軸を有する同じ平面内など、互いに対して近位にある。組になるランプは、互いに対しておよびRAコイル中心軸に対して平行または直交し得る。ランプは、ランプの先端と基部の間の任意の2つの点の間の間隔が10cm内、好ましくは5cm内である場合に、互いに対して近位であると考えられ得る。RAコイル中心軸に直交するように配置されるランプは、一般的に、1つ以上のRAコイルの半径により画定されるラインに沿って配置される。

反応器ボディに対して近位であるRAランプ、例えばペンシルランプは、E/MEEハウジング内にあり、気体ラインに対して近位である1つ以上のE/MEEランプ、例えばペンシルランプに適合され得るかまたは組になり得る。例えば、E/MEEペンシルランプがネオンランプである場合、一組のRAランプはネオンペンシルランプであり得る。さらに、E/MEEペンシルランプがネオンランプである場合、一組のRAランプはネオンペンシルランプであり得る。かかる適合されたランプは、実質的に同じ波長を特徴とする光を発し得る。これは、同じ仕様を有する同じ製造業者のランプを使用することにより都合よく達成され得る。

反応器は、閉鎖または開放ハウジング415内にあり得、その中で反応器支持器により支持され得る。反応器供給気体は、反応器流入口フリット、または底部フリットに対して方向づけられ、ハウジング415内に含まれる開始材料を通って方向づけられ、反応器出口フリットまたは頂部フリットで反応器から排出される。次いで、反応器供給気体は、使い果たされ得るかまたは再循環され得、任意にさらなる処理のためにE/MEEに戻る。

反応器はさらに、x線源211(図2C)または424(図4B)および/または1つ以上のレーザー212(図2C)または426および427(図4B)を含み得る。好ましいx線源は、mini-xを含む。x線は、好ましくは反応器を通って気体ヘッドスペースに方向づけられるか、または負荷材料の上のホルダー213を標的化する。x線は、例えばフリットの上または下に配置されるホイルからのx線を反射することにより、源から直接的または間接的に提供され得る。

図15Aは、好ましい反応器アセンブリの上面図を図示する。ペンシルランプ1501、ペンシルランプ1502およびペンシルランプ1503が示され、先端は、反応器アセンブリの半径に沿って、反応器アセンブリの中心軸に方向づけられる。ペンシルランプ1504、ペンシルランプ1505およびペンシルランプ1506は、反応器アセンブリの中心軸に平行に方向づけられて示され、反応器アセンブリの半径に沿った平面に配置される。ペンシルランプ1501は、ペンシルランプ1504と一緒に、第1のRAランプの組を形成する。ペンシルランプ1502は、ペンシルランプ1505と一緒に、第2のRAランプの組を形成する。ペンシルランプ1503は、ペンシルランプ1506と一緒に、第3のRAランプの組を形成する。E/MEEペンシルランプと同様に、それぞれのRAランプは、そのx、yまたはz軸に沿って回転され得る。それぞれの組は任意に、示されるように、同じ半径平面内に存在し得る。外部支持器15109は、ペンシルランプ1501、1502および1503についての支持を提供する。内部支持器15110は、ペンシルランプ1504、1505および1506についての支持を提供する。外部および内部支持器は、好ましくは非導電性材料(例えばポリマーまたは樹脂)で作製され、好ましくは透明である。任意のx線源1507は、x線を、反応チャンバ1508の中心軸に方向づけるように示される。反応器コネクタ15111も示される。

図15Bは、この反応器アセンブリの斜視図である。ペンシルランプ1509、ペンシルランプ1510およびペンシルランプ1511は、先端が、反応器アセンブリの半径に沿って反応器アセンブリの中心軸に向かうように方向づけられるように示される。それぞれのランプの先端は、中心または第3のRAコイル1517と整列し、同じ水平面にある。ペンシルランプ1512、ペンシルランプ1513およびペンシルランプ1514は、反応器アセンブリの中心軸と平行に方向づけられ、反応器アセンブリの半径に沿って平面に配置されるように示され、反応器の頂部に向き、気体流入口1520から離れる先端を特徴とする。これらのランプは、水平のペンシルランプの上に図示される。それぞれのペンシルランプの長さは、RAコイル1516、1517および1518と整列する。外部支持15109および内部支持15110はペンシルランプを支持する。任意のx線源1515は、x線を、第3のRAコイル1516の上の反応器アセンブリの中心軸に方向づけるように示される。x線を反応チャンバに方向づけるための反射板が、反応器アセンブリ内に配置され得る。反応器コネクタ15111ならびに他の非重要コネクタおよびスペーサーも示される。気体流入口1520および気体流出口1519も示される。

図15Cは、反応器アセンブリの第2の斜視図である。ペンシルランプ1521、ペンシルランプ1522およびペンシルランプ1523は、先端が、反応器アセンブリの半径に沿って反応器アセンブリの中心軸に向かうように方向づけられるように示される。ペンシルランプ1524、ペンシルランプ1525およびペンシルランプ1526は、反応器アセンブリの中心軸に平行に方向づけられ、反応器アセンブリの半径に沿った面に配置されるように示され、反応器の底部に向き、気体流入口1532に向く先端を特徴とする。これらの垂直なランプは、水平なランプの上に示され、再度ランプのそれぞれの組は任意に、同じ半径平面に位置し得る。それぞれのペンシルランプの先端は、第3のRAコイル1528と整列する。外部支持15109および内部支持15110はペンシルランプを支持する。3つのRAコイル1528、1529および1530が示される。任意のx線源1527は、x線を、反応器アセンブリの中心軸に方向づけるように示される。x線を反応チャンバに方向づけるための反射板が反応器アセンブリ内に配置され得る。反応器コネクタ15111ならびに他の非重要コネクタ―およびスペーサーも示される。気体流入口1532および気体流出口1531も示される。

図15Dは、ペンシルランプおよびx線源を取り外した(stripped of)反応器アセンブリの断面側面図である。気体は流入口1541で進入し、流出口1540で排出される。RAコイル1537、1538および1539が示される。第1または底部のフリット1535および第2または頂部のフリット1533は、ナノポーラス炭素粉末を負荷され得る反応チャンバ1534を含む。反応器ボディ1536も示される。他の非重要スペーサーおよびコネクタはラベルを付されないままである。

図15Eは、ペンシルランプおよびx線源を取り外した反応器アセンブリの第2の断面側面図である。気体は流入口1551で進入する。RAコイル1545、1546および1547が示される。第1または底部のフリット1544および第2または頂部のフリット1542は、ナノポーラス炭素粉末を負荷され得る反応チャンバ1543を含む。反応器ボディ1548も示される。X線源1549は、x線を、反応器(reacto)アセンブリの中心軸に方向づけ、次いでx線は、要素1550を有する反応器チャンバに偏向される。他の非重要スペーサーおよびコネクタはラベルを付されないままである。

図15Fは、ペンシルランプおよびx線源を有する反応器アセンブリの第2の断面側面図である。気体は流入口1564で進入する。RAコイル1555、1556および1557が示される。第1または底部のフリット1554および第2または頂部のフリット1552は、ナノポーラス炭素粉末を負荷され得る反応チャンバ1553を含む。反応器ボディ1558も示される。垂直ペンシルランプ1560および1561は、水平なペンシルランプ1560および1559であるように示される。X線源1562は、x線を、反応器(reacto)アセンブリの中心軸に方向づけ、次いでx線は、要素1563を有する反応器チャンバに偏向される。他の非重要スペーサーおよびコネクタはラベルを付されないままである。

図15Gは、ペンシルランプおよびx線源を有する反応器アセンブリの斜視図である。気体は流入口1577で進入し、流出口1578で排出される。放射を、反応器アセンブリの軸に沿って反応チャンバに方向づける第1のレーザー1575および第2のレーザー1576が示される。RAコイル1571、1572および1573が示される。この態様において、ペンシルランプ1565、1566、1567、1568、1569および1570は全て、反応器アセンブリ中心軸に向かう半径に沿って組になって水平に配置されるように示される。先端は、RAコイル1571、1572および1573に対して近位にある。X線源1574は、x線を、反応器アセンブリの中心軸に方向づける。支持15109は、水平のペンシルランプの全てを支持する。他の非重要スペーサーおよびコネクタはラベルを付されないままである。

図15Hは、ペンシルランプおよびx線源を有する反応器アセンブリの斜視図である。気体は流入口1591で進入し、流出口1592で排出される。放射を、反応器アセンブリの軸に沿って反応チャンバに方向づける第1のレーザー1589および第2のレーザー1590が示される。RAコイル1585、1586および1587が示される。この態様において、ペンシルランプ1579、1580、1581、1582、1583および1584は全て、RAコイルと整列する半径の平面において組になって垂直に配置されるように示される。先端はRAコイル1585、1586および1587に対して近位である。X線源1588は、x線を、反応器アセンブリの中心軸に方向づける。支持15109および15110はペンシルランプを支持する。他の非重要スペーサーおよびコネクタはラベルを付されないままである。

図15Iは、5つのRAコイル、水平ペンシルランプおよびx線源を図示する反応器アセンブリの斜視図である。気体は流入口15107で進入し、流出口15108で排出される。放射を、反応器アセンブリの軸に沿って反応チャンバに方向づける第1のレーザー15105および第2のレーザー15106が示される。円筒形の境界を画定するRAコイル1599、15100、15101、15102および15103が示される。この態様において、ペンシルランプ1593、1594、1595、1596、1597および1598は全て、RAコイルと整列する半径の平面において組になって水平に配置されるように示される。先端は、RAコイル1599および15103に対して近位である。X線源15104は、x線を、反応器アセンブリの中心軸に方向づける。支持15109はペンシルランプを支持する。他の非重要スペーサーおよびコネクタはラベルを付されないままである。

Ni-1反応器：
図17Aを参照すると、反応器ボディ(1702)は、高純度のニッケル(Ni)棒に基づく。15.873mmの外径(OD)を有するNi棒は、穴をあけられ、次いで一方の末端で雌ねじが機械加工される。内径は、上部および下部フリットならびに炭素床の据え付けを可能にする。炭素反応媒体は、反応器ボディ(1702)に収容される。反応器を負荷するために、反応器ボディ(1702)が配置され、気体排出開口(1706)は平面に対して下に面する。石英フリット(1705)は、反応器ボディ(1702)の内部に配置されて、上部閉じ込めを形成する。次いで100mgの炭素を反応器ボディ(1702)に負荷する。反応器ボディ(1702)内部のグラファイト床の負荷の後、第2の石英フリット(1703)が据え付けらえる。次いで、反応器ボディ(1702)に対して雄ねじと適合する高純度のグラファイトの棒から機械加工された反応器ポール(1701)は、反応器ボディ(1702)に対してねじ山をつけられる。反応器ポール(1701)は、カップ設計(1708)により提供されるものと同一のグラファイト床圧縮を提供するように設計される。

NiPtG反応器：
図17Bを参照すると、反応器ボディ(1707)は、高純度のニッケル(Ni)棒に基づく。15.873mmの外径(OD)を有するNi棒は、穴をあけられ、次いで一方の末端で、11.68mmの内径(ID)を有するように機械加工される。内径は、グラファイトカップ(1708)および0.025mmの白金(Pt)ホイル(1713)の据え付けを可能にする。グラファイトカップは、反応器壁および炭素床からのホイル隔離を提供する。炭素反応媒体は、99.9999重量%の純粋なグラファイトカップ(1708)の内部に収容される。反応器を負荷するために、石英フリット(1709)が、グラファイトカップ(1708)の内部に配置されて、底部閉じ込めを形成する。次いで、100mgの炭素(1710)をカップ(1708)内に負荷する。グラファイト床のカップ内部への負荷後、第2の石英フリット(1711)が据え付けられ；この系は、カップアセンブリとして画定される。カップアセンブリの据え付け前に、ホイル(1713)を使用して、反応器壁の内表面を裏打ちする。次いで、カップアセンブリを、ニッケル反応器ボディ(1707)およびホイル(1713)内に配置する。カップアセンブリが据え付けられる後、99.9999重量%の純粋なグラファイトキャップ(1712)は、反応器ボディに対してねじ山をつけられる。キャップは、集合の後の移動からカップを固定する。

PtIrGG反応器：
図17Cを参照すると、反応器ボディ(1714)は、高純度のグラファイト棒に基づく。15.873mmの外径(OD)を有するグラファイト棒は、穴をあけられ、次いで一方の末端で、11.68mmの内径(ID)を有するように機械加工される。内径は、炭素床からの反応器壁の隔離について、グラファイトカップ(1715)の据え付けを可能にする。炭素反応媒体は、99.9999重量%の純粋なグラファイトカップ(1715)の内部に収容される。反応器を負荷するために、石英フリット(1716)をグラファイトカップ内部に配置し、底部閉じ込めを形成する。次いで、100mgの炭素(1717)をカップ内に充填する。カップ内部のグラファイト床の負荷の後、第2の石英フリット(1718)が据え付けられ；この系は、カップアセンブリとして画定される。次いで、カップアセンブリは、グラファイト反応器ボディ(1714)内に配置される。カップアセンブリが据え付けられた後、白金および10重量%のイリジウムで構成されるキャップ(1719)は、反応器ボディに対してねじ山をつけられる。キャップは、集合の後の移動からカップを固定する。

反応器内の開始材料の滞留時間は、生成物を開始材料内にインスタンス化するのに有効であり、0～15分であり得る。

本発明の方法に使用される好ましい反応器を以下の表に示す。

本発明はさらに、ナノポーラス炭素粉末中の元素金属をインスタンス化して、ナノポーラス炭素組成物を作製する方法に関する。インスタンス化は、本明細書において、炭素構造、特に超微細孔内の金属原子の核形成、集合および凝集を含むように定義される。理論に拘束されることなく、インスタンス化は、量子分野の理論により表される場合、特に電磁場の自由度に関連すると考えられる。気体を、1つ以上の超微細孔内の電磁放射線の調和共鳴(harmonic resonance)または高調波(harmonics)に暴露することにより、真空エネルギー密度がアクセスされ、原子の核形成および集合を可能にする。周波数発生器に供される光、x線および磁場の周波数内の電磁エネルギーは、かかる高調波の形成および維持を促進し得る。反応器材料を選択することおよびホイル層を付加することにより系の境界を改変することも、高調波を促進し得る。

特に、本発明は：
ナノポーラス炭素粉末を、本明細書に記載される反応器アセンブリに付加する工程；
気体を反応器アセンブリに付加する工程；
1つ以上のRAコイルを、第1の電磁エネルギーレベルまで電力を供給する工程；
ナノポーラス炭素粉末を加熱する工程；
第1の電磁エネルギーレベルと第2の電磁エネルギーレベルの間のナノポーラス炭素粉末を、ナノ細孔内の元素金属ナノ構造をインスタンス化するのに十分な時間、調和パターン形成する工程
を含む、ナノポーラス炭素組成物を作製またはインスタンス化するプロセスを含む。

用語「調和パターン形成(harmonic patterning)」は、本明細書において、2つ以上のエネルギーレベル(または状態)の間で複数回を振動することとして定義される。エネルギー状態は、第1のまたは高いエネルギーレベルおよび第2のまたは低いエネルギーレベルとして特徴付けられ得る。第1のエネルギーレベルをインスタンス化し、第2のエネルギーレベルを得て、第1のエネルギーレベルを再度確立する速度は、同じであり得るかまたは異なり得る。それぞれの速度は、時間、例えば1、2、3、4、5、6、7、8、9、10秒またはそれ以上にわたる間に画定され得る。それぞれのエネルギーレベルは、時間、例えば1、2、3、4、5、6、7、8、9、10秒またはそれ以上の間、保持され得る。調和パターン形成は、インスタンス化が達成されるまで継続される。

2つ以上の電磁放射線源が存在する場合(例えばコイル、x線源、レーザーおよび/またはランプ)、それぞれは、調和パターン形成に供され得、該パターン形成は、独立して、同時にまたは連続して起こり得る。

該プロセスはさらに、E/MEE装置または反応器アセンブリにおいて上述されるように、任意のさらなる電磁放射線源に独立して電力供給する工程を含む。例えば、該プロセスはさらに、実質的に上述されるように、1つ以上のRAコイルに連結されたRA周波数発生器(1つまたは複数)、1つ以上のランプまたはレーザー、x線源、誘導コイル、E/MEEコイル等に電力供給する工程(1つまたは複数)を含む。

本発明はさらに：
ナノポーラス炭素粉末を、本明細書に記載される反応器アセンブリに付加する工程；
気体を反応器アセンブリに付加する工程；
1つ以上のRAコイルを、第1の電磁エネルギーレベルまで電力供給する工程；
ナノポーラス炭素粉末を加熱する工程；
第1の電磁エネルギーレベルと第2の電磁エネルギーレベルの間のナノポーラス炭素粉末を、ナノ細孔中の元素金属ナノ構造をインスタンス化するのに十分な時間、調和的にパターン形成する工程
を含む、ナノポーラス炭素組成物上に金属原子を量子印刷するプロセスを含む。

実施例1: エネルギー/光組み合わせ活性化 (E/LC)
100ミリグラム(100mg)の粉末化炭素を、上記されるように、グラファイト管状反応器(15.875mm) OD、IDは約9mmに機械加工される)に配置した。研究等級ヘリウム(He)を、2SLPMで送達し、最少でも25秒以上系をパージした。気体を、上記されるように、水平かつ平らな（level）気体ラインにおいて、E/MEEを通して供給した。

図1を参照すると、位置0に位置するアルゴン「KC」ライト108(垂直のランプ配向;入口または入口フランジから7.62cm;180°で; バルブ先端は、気体ラインの外径から2.54cm上を向く（point up）)を、開始時にオンにし、一方で、電源に5ampまで同時にエネルギー付与した。この光を、9secの最小保持時間の間維持した。次いで、位置1におけるライト109(109; 水平のランプ配向;入口または入口フランジから7.62cm; 180°で; バルブ先端は出口プレートに向く; バルブガラス基部は光学的入口にある; 5.08cm、気体ラインの外径から)であるクリプトン光を、オンにし、電力（power）を、電源上で10ampに増大させる。これを3秒間保持し、位置1におけるライト107(107; 水平のランプ配向; 0°で; バルブ先端は出口プレートに向く光学的出口にある;気体ラインの外径から5.04cm)であるキセノンライトを、オンにし、9秒間保持し、電力を、15ampに増大させた。これら3つのライトを続いてオンにした後、反応器に送達されるアンペア数を、54ampに調整し、最小で40秒保持した。電力を位置1のライト103 (103; 垂直のランプ配向;入口または入口フランジから7.62cm; 0°で; バルブ先端は気体ラインの外径から2.54cm下を向く（point down）)で増大させた直後、ネオンライトをオンにした。

次いで、アンペア数「調波パターン形成」を、反応器において開始した。各アンペア数パターン(振動)について、反応器に供給される気体を、同じまたは異なる光シーケンスで処理し得る。実験プロトコルの１つの態様において、反応器のアンペア数を、1秒にわたり74ampに増大させた、上端調波パターン点。次いで、反応器のアンペア数を、9秒にわたり34ampに低下させ、3秒間34ampで保持した。3秒保持の開始時にすぐ、位置1においてアルゴンライト122 (122; 水平のランプ配向; 180°で; バルブ先端は光学的入口で入口プレートに向く;気体ラインの外径から5.04cm)を、オンにした。次いで、3秒保持の後、反応器に対するアンペア数を、9秒にわたり74ampまで増大させ、74ampに到達した際3秒保持し、その後、低下を開始した。反応器アンペア数を、9秒にわたり34ampまで低下させ、次いで、3秒間保持した。3秒保持の開始時にすぐ、ライト103 (103)である位置1におけるネオンライトを、オンにした。反応器アンペア数を、再度、9秒にわたり74ampまで増大させ、そこで3秒間保持し、次いで、再度、9秒にわたり34ampまで低下させた。位置1における長波紫外ランプ (104; 水平のランプ配向; 90°で; バルブ先端は光学的入口で入口プレートに向く;気体ラインの外径から5.04cm)を、オンにした。反応器を、再度、9秒にわたり74ampまで増大させ、3秒間保持し、次いで、さらなる9秒にわたり34ampまで低下させた。次いで、E/MEE (位置1)における短波紫外ランプ(105 水平のランプ配向;入口または入口フランジから7.62cm; 270°で; バルブ先端は光学的入口にあり入口プレートに向く;気体ラインの外径から5.04cm)であるE/MEEセクションライトを、オンにし、3秒間保持した。反応器を、再度、9秒にわたり74ampまで増大させ; 3秒保持の間、E/MEEセクションライト(106; 垂直のランプ配向;光学末端の間の中心に配置される(図1 入口101、出口110); 0°で; バルブ先端は気体ラインの外径から5.04cm下を向く)であるネオンライトを、位置2 (106; 水平のランプ配向; 0°で; バルブ先端は出口プレートを向く;気体ラインの外径から5.04cm)へと90°回転させた。この新たな位置を3秒間保持し、その後、反応器アンペア数を、さらなる9秒にわたり34ampまで低下させた。次いで、反応器を、3秒間34ampで保持し、その後、9秒にわたる74ampへのさらなる増大を、開始した。この増大の方への（into）3秒の時点で、位置1 (107)におけるランプ107を、位置2へと90°回転させ、該ランプ107(垂直のランプ配向; 0°で; バルブ先端は上を向く; バルブ基部は気体ラインの外径から5.04cmである)を、オンにし、9秒の全増大のうち残りの6秒間、そこで保持した。反応器を、この条件で3秒間保持した。

ライトを、以下: (103)、(108)、(106)、(105)および(104)のとおり、E/MEEセクションにおいて同時にオフにし、反応器の電源を断った。反応器を、この状態で保持し、連続的な気体フローを27秒間行った。次いで、残りのライトを全て、オフにした。気体を、240秒間流し続けた。試料を、反応器から除去した。

実施例2 勾配シーケンスの（gradient sequenced）活性化 (GSA)
100ミリグラム(100mg)のナノポーラス炭素粉末を、図2Aに示されるように、グラファイト管状反応器(15.875mm OD、IDは約9mmに機械加工される)に配置した。粉末を、２つの多孔質フリットを使用する内部反応器内に含み、該多孔質フリットは、気体フローを、反応器内および外に生じさせ、粉末を捕捉した。固定された(詰められた)床を、標準または逆場コイルと共に使用した。次いで、この反応器アセンブリを、石英外側閉じ込め容器内に配置し、該石英外側閉じ込め容器は、気体制御および密封系の両方を提供した。気体を、質量流量計(Porter熱質量流量計)により制御される圧縮気体シリンダーから反応ゾーンに送達した。Pall Gaskleen AT Purifierを、5SLPMまでの流量でのカルボニル濾過および0.003μmへの粒子濾過のためのCO気体シリンダーの直後に取り付けた。

研究等級N₂を、反応気体およびその濃度勾配に埋め込まれる電磁情報の担体として、系に導入する。(情報を安定化するための濃度プロフィールを維持するために)振動磁場についての入口境界条件である少なくとも99.5体積%の濃度が、反応器アセンブリ入口で達成されるまで、該気体を、2SLPMの一定流量で反応器に導入する。反応/情報担体気体が、E/MEEを通り抜けるか(実施例1に上記されるように)、または2.4m(8フィート)のおよその長さを有する非透明Tygonチューブ6.25mm ODを通り抜けてE/MEEを迂回するかのいずれかをし、気体マニホルドと反応器入口の間の8秒の滞留時間を可能にした。情報担体気体を、最小25秒の間維持した。気体導入期の終了時に、反応器は、標準的な振動磁場(名目上222kHz)を有する変動周波数で作動する誘導コイルに電力を供給した。誘導コイルは、最小35秒の間100ampで電力を供給され、情報埋め込み要件を満たした。次いで、電力を、58.5ampに低下させ、ネットワーク情報埋め込み要件を満たすように振動場パラメータの新たなセットを提供する。この時点で、担体気体が、真空条件を介する逆圧力（inverse pressure）の適用を介して生成される逆勾配を誘導することを確実にした。真空を、約240秒間維持し、埋め込まれた情報ネットワークを安定化し、強化した。次いで、反応器電力（power）が、確保され、反応器を、約240秒間冷却させた。次いで、反応器を、大気条件に開放し、試料を分析のために回収した。

ベースライン実験において、ナノポーラス炭素粉末は、200メッシュグラファイト(Alfa Aesar, >99.9995%_wt純粋)であった。

実施例3: 低減（Reduced）勾配活性化(GSR)
100ミリグラム(100mg)のナノポーラス炭素粉末を、図2Aに示すように、グラファイト管状反応器(15.875mm OD、IDは約9mmに機械加工される)に配置した。研究等級N₂を、反応気体およびその濃度勾配に埋め込まれた電磁情報の担体として、系に導入する。(情報を安定化するために濃度プロフィールを維持するために)振動磁場についての入口境界条件である少なくとも99.5体積%の濃度が、反応器アセンブリ入口で達成されるまで、気体を、2SLPMの一定流量で反応器に導入する。反応/情報担体気体が、E/MEEを通り抜けるか(実施例1において上記されるように)、または2.4m(8フィート)のおよその長さを有する非透明Tygonチューブ6.35mm ODを通ってE/MEEを迂回するかのいずれかをし、気体マニホルドと反応器入口の間で8秒の滞留時間を可能にした。情報担体気体を、最小25秒間維持した。気体導入期の終了時に、反応器は、標準振動磁場(名目上222kHz)を有する変動周波数で作動する誘導コイルに電力を供給した。誘導コイルは、最小35秒の間40ampで電力を供給され、情報ネットワーク形成を誘導した。次いで、電力を、25ampに低下させ、埋め込まれた情報ネットワークを安定化するように振動場パラメータの新たなセットを提供する。この時点で、担体気体が、真空条件を介する逆圧力の適用を介して生成される逆勾配を誘導することを確実にした。真空を、約240秒間維持し、埋め込まれた情報ネットワークを安定化し、強化した。次いで、反応器電力（power）が、確保され、反応器を、約240秒間冷却させた。次いで、反応器を、大気条件に開放し、試料を分析のために回収した。

ベースライン実験において、ナノポーラス炭素粉末は、200メッシュグラファイト(>0.74mm)(Alfa Aesar, >99.9995%_wt純粋)であった。

実施例4: 部位活性化調波共鳴(Mini-X)
100ミリグラム(100mg)の粉末化炭素を、図2Cに示すように、グラファイト管状反応器(15.873mm OD、IDは約9mmに機械加工される)に配置した。研究等級ヘリウム(He)を、2SLPMで送達し、最小25秒またはそれ以上の間系をパージした。気体を、E/MEEを通して供給した(実施例1において上記されるように)。この実施例において、固定された(詰められた)床を、３つのコイルおよびミニ-X x線管と共に使用した。次いで、この反応器アセンブリを、石英外側閉じ込め容器内に配置し、該石英外側閉じ込め容器は、気体制御および密封系の両方を提供した。気体を、上記されるように、反応ゾーンに送達した。

研究等級ヘリウム(He)を、2SLPMで反応器アセンブリに送達し、約2.5mのおよその長さを有する非透明Tygonチューブ6.35mm ODを通ってE/MEEセクションを迂回し、気体マニホルドと反応器入口の間で8秒の滞留時間を可能にした。この気体パージを、最小25秒間(またはそれ以上)維持し、少なくとも３つの系の回転(>3X体積パージ)を可能にした。パージ期間の終了時に、Mini-x (211)電力を、オンにし、2秒間保持した。2秒間の保持後、反応器床を通って向けられる405nmレーザー(212)を、オンにし、すぐそれに続いて、３つのコイルの２つ目を制御する周波数発生器2および次いで３つのコイルの１つ目を制御する周波数発生器1を、オンにした。最初に、周波数発生器2は、1完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する626Hz～2.83MHzの正弦波、続いて、2完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う157Hz～557KHzの正弦波、続いて、6完全サイクルについて9秒増加および低下を伴う157Hz～557kHzの正弦波の調波パターンを生成する。最初に、周波数発生器1は、1完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する987Hz～2.83MHzの三角波、続いて、2完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う10Hz～987Hzの三角波、続いて、6完全サイクルについて9秒増加および低下を伴う10Hz～987Hzの三角波の調波パターンを生成する。両方の周波数発生器についての第１調波パターンサイクルが終了した後、気体を、停止させ（secure）、系への全ての新たなフローを中断させ、真空系を開始させ、気体を引いた。この真空を、約151秒またはそれ以上保持し、反応器系内の粉末を平衡化させた。真空条件を開始した直後、周波数発生器3を、オンにした。最初に、第３のコイルを制御する周波数発生器3は、4完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する257kHz～263kHzの方形波、続いて、6完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う257kHz～263kHzの方形波、続いて、9秒増加および低下および3完全サイクルを伴う257kHz～263kHzの方形波の調波パターンを生成した。150秒および600ミリ秒の真空保持で、周波数発生器1および2を停止させた。150秒および809ミリ秒で、周波数発生器3を停止させた。151秒真空条件の終わりに、真空の存在なしで、さらなる3秒の保持を開始した。3秒保持に続いて、405nmレーザー(212)およびミニ-X (211)の両方を停止させた。試料を除去した。

実施例5: 部位活性化調波共鳴(活性)
100ミリグラム(100mg)の粉末化炭素を、図2Cに示すように、３つのワイヤ巻き線(またはコイル)を有するグラファイト管状反応器(15.875cm OD、IDは約9mmに機械加工される)に配置し、各ワイヤ巻き線は、電源および周波数発生器に連結された。粉末を、２つの多孔質フリットを使用する内部反応器内に含み、該多孔質フリットは、気体フローを、反応器内および外に生じさせ、粉末を捕捉するよう設計された。次いで、この反応器アセンブリを、上記されるように、密封された石英外側閉じ込め容器内に配置した。

研究等級ヘリウム(He)を、2SLPMで反応器アセンブリに送達した。気体は、約2.5mのおよその長さを有する非透明Tygonチューブ6.35mm ODを通ってE/MEEセクションを迂回し、気体マニホルドと反応器系入口の間で8秒の滞留時間を可能にする。この気体パージを、最小25秒間(またはそれ以上)維持し、少なくとも３つの系の回転(>3X体積パージ)を可能にした。パージ期間の終了時に、２つのコイルに連結された第１および第２の周波数発生器(1および2)を、オンにし、周波数調波パターン形成を開始した。最初に、周波数発生器2は、1完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する626Hz～2.83MHzの正弦波、続いて、2完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う157Hz～557kHzの正弦波、続いて、6完全サイクルについて9秒増加および低下を伴う157Hz～557kHzの正弦波の調波パターンを生成した。最初に、周波数発生器1は、1完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する987Hz～2.83MHzの三角波、続いて、2完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う10Hz～987Hzの三角波、続いて、6完全サイクルについて9秒増加および低下を伴う10Hz～987Hzの三角波の調波パターンを生成した。周波数発生器1および2の両方についての第１の調波パターンが完了した後、気体を、停止させ、系への全ての新たなフローを中断させ、真空を開始させた。真空を、約152秒またはそれ以上保持した。真空条件を開始した直後、第３のコイルに連結された周波数発生器3を、オンにし、周波数調和（frequency harmonics）を開始した。最初に、周波数発生器3は、4完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する257kHz～263kHzの方形波、続いて、6完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う257kHz～263kHzの方形波、続いて、9秒増加および低下および3完全サイクルを伴う257kHz～263kHzの方形波の調波パターンを生成した。133秒および200ミリ秒の真空保持で、周波数発生器1および2を停止させた。151秒および600ミリ秒で、周波数発生器3を停止させた。152秒の真空条件の終わりに、真空の存在なしで、さらなる15秒の保持を開始した。試料を、除去した。

実施例6: 部位活性化調波共鳴(静的)
100ミリグラム(100mg)の粉末化炭素を、図2Cに示すように、３つのワイヤ巻き線またはコイルを有するグラファイト管状反応器(15.875mm OD、IDは約9mmに機械加工される)に配置した。

研究等級窒素気体を、2SLPMで反応器アセンブリに送達した。気体は、上記されるように、E/MEEセクションを迂回した。気体パージを、最小25秒(またはそれ以上)の間維持した。パージ期間の終了時に、２つのコイルに連結された周波数発生器2および次いで周波数発生器1を、オンにした。周波数発生器2は、6完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する626Hz～2.83MHzの正弦波、続いて、3完全サイクルについて9秒増加および低下を伴う157Hz～557kHzの正弦波、続いて、10完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う157Hz～557kHzの正弦波の調波パターンを生成した。周波数発生器1は、6完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する987Hz～2.83Mhzの三角波、続いて、2完全サイクルについて9秒増加および低下を伴う10Hz～987hzの三角波、続いて、10完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う10Hz～987hzの三角波の調波パターンを生成した。両方の周波数発生器1および2についての第１調波パターンサイクルが終了した後、気体を、停止させ、系への全ての新たなフローを中断させ、真空系を開始させ、気体を引いた。真空を、約183秒またはそれ以上保持した。真空を開始した直後、周波数発生器3を、オンにし、周波数調波パターンを開始した。周波数発生器3は、1.7MHz方形波を生じさせた。174秒の真空保持で、周波数発生器1および2を停止させた。さらなる182.6秒の後、周波数発生器3を停止させた。真空を、さらなる15秒の間中断させた。試料を、除去した。

実施例7: Ref-X条件づけ-静的プレ条件づけ
1グラム(1g)の粉末化炭素を、図4Bに示すように、グラファイト管状反応器(44.5mm OD、IDは約25mmに機械加工される)に配置した。気体は、実施例1に一般的に記載されるように、E/MEEセクションを通り抜ける。研究等級窒素を、2SLPMで反応器アセンブリに送達した。パージを、90秒間維持した。次いで、反応器アセンブリを、176C (350°F)に前もって加熱したDesorb条件づけオーブンに取り付けた。30秒後、周波数発生器1を、オンにした。周波数発生器1は、33完全調波パターンについて9秒増加および9秒低下の割合で増減する0.001Hz～3.5MHzの正弦波、続いて、34完全調波パターンについて9秒増加および9秒低下の割合で増減する.001Hz～3.5MHzの三角波、続いて、33完全調波パターンについて9秒増加および9秒低下の割合で増減する.001Hz～3.5MHzの方形波、続いて、30完全調波パターンについて6秒増加および6秒低下の割合で増減する827Hz～2.83MHzの正弦波、続いて、30完全調波パターンについて7秒増加および5秒低下の割合で増減する827Hz～2.83MHzの三角波、続いて、40完全調波パターンについて7秒増加および5秒低下の割合で増減する827Hz～2.83MHzの方形波、続いて、50完全調波パターンについて5秒増加および7秒低下の割合で増減する827Hz～2.83MHzの方形波、続いて、100完全調波パターンについて2秒増加および4秒低下の割合で増減する235.5kHz～474kHzの三角波、続いて、100完全調波パターンについて2秒増加および4秒低下の割合で増減する235.5kHz～474kHzの正弦波、次いで、100完全調波パターンについて2秒増加および4秒低下の割合で増減する235.5kHz～474kHzの方形波の調波パターンを生成した。周波数調波パターンの開始の３０秒後、403ライトを、E/MEEにおいてオンにした(図4A)。60秒の保持後、402をオンにし、1745秒間保持した。次いで、404をオンにし、360秒間保持した。次いで、403を位置2まで90°回転させ、6秒間保持した。次いで、402を位置2まで90°回転させ、4秒間保持した。次いで、408をオンにし、395秒間保持した。次いで、408を位置2まで90°回転させ、35秒間保持した。次いで、405をオンにし、347秒間保持した。次いで、406をオンにし、6秒間保持した。次いで、408を、位置1まで90°回転させて戻して、5秒間保持した。次いで、405をオフにし、さらに600秒間保持した。周波数発生器を、一時停止させ、一方で、反応器アセンブリを、オーブンから除去し、耐熱性プラットホーム上に配置し、気体フローを維持した。周波数調波パターンを、すぐに、再開した。406を位置2まで回転させ、36秒間保持した。次いで、406を位置1まで回転させ、126秒間保持した。次いで、408を位置2まで回転させ、600秒間保持した。次いで、408を位置1まで回転させ、840秒間保持した。次いで、408を位置2まで回転させ、184秒間保持した。次いで、408を位置1まで回転させ、6秒間保持した。次いで、403を位置1まで回転させ、オフにし、9秒間保持した。周波数発生器1を、停止させ; 408 & 406をオフにし、9秒間保持した。404*および次いで402をオフにし、90秒間保持した。気体フローを、停止させ、反応器アセンブリを、気体供給ラインから接続を断った。炭素床を、除去した。

実施例8: Ref-X条件づけ-静的
1グラム(1g)の粉末化炭素を、図4Bに示されるように、グラファイト管状反応器(44.45mm OD、IDは約25mmに機械加工される)に配置した。固定された(詰められた)床を、３つのワイヤ巻き線またはコイルと共に使用する。

研究等級ネオン(Ne)気体を、2SLPMで反応器アセンブリに送達した。気体は、E/MEEセクションを通り抜けた。気体パージを、最小90秒(またはそれ以上)の間維持し、少なくとも３つの系の回転(>3X 体積パージ)を可能にした。パージ期間の終了時に、404をオンにし、それに続いてすぐ、402をオンにし、8秒間保持した。E/MEEにおいてコイルに、エネルギー付与し、これは、周波数発生器4を使用した。周波数発生器4は、一定の1.697MHz方形波シグナルをコイル (407)に提供した。周波数発生器4を開始した直後、408を、オンにし、続いてすぐ、Mini-X x線源(424)を、オンにし、続いて、2秒間保持した。405nmレーザー(427)を、オンにし、続いてすぐ、532nmレーザー(426)を、オンにし、22秒間保持した。以下の光に、以下のシーケンス: 415 & 418、416 & 419、417 & 420、ならびに406で電力供給し、次いで、これを、9秒間保持した。次いで、402を位置2まで90°回転させ、続いてすぐ、流入（incoming）気体を、ネオン(Ne)から窒素(N2)に変え、90秒間保持した。次いで、406を位置2まで90°回転させ、3秒間保持した。415を、オフにし、すぐに、4034を位置2まで90°回転させ、6秒間保持した。415を、オンにし、3秒間保持した。次いで、406を位置1まで90°回転させ、4秒間保持した。404を、オフにし、2秒間保持した。406を、オフにし、27秒間保持した。周波数発生器2および次いで周波数発生器1を、オンにし、5秒保持を保持した。最初に、周波数発生器2は、20完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する626Hz～2.83MHzの正弦波、続いて、8完全サイクルについて9秒増加および低下を伴う157Hz～557 Khzの正弦波、続いて、10完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う157Hz～557Khzの正弦波の調波パターンを生成した。最初に、周波数発生器1は、20完全調波パターンについて3秒増加および3秒低下の割合で増減する987Hz～2.83MHzの三角波、続いて、8完全サイクルについて9秒増加および低下を伴う10Hz～987Hzの三角波、続いて、10完全サイクルについて6秒増加および低下を伴う10Hz～987Hzの三角波の調波パターンを生成した。周波数発生器が開始した５秒後、418および416を、オフにし、1秒間保持した。次いで、418およびより低い416を、オンにした。次いで、419および420を、オフにし、1秒間保持した。次いで、419および420を、オンにし、27秒間保持した。周波数発生器4を停止し、408を、オフにし、続いてすぐ、402を、オフにし、87秒間保持した。流入気体フローを、停止させ、真空を開始し、18秒間保持した。403を、オフにし、72秒間保持した。405を、オンにし、周波数発生器3を、一定周波数の1.697MHz方形波で開始し、54秒間保持した。周波数発生器1および2の両方を、停止させ、123秒間保持した。周波数発生器3および真空系を、停止させ、3秒間保持した。415、416、417、418、419および420を、同時にオフにし、3秒間保持する。次いで、424および427を、同時に停止させた。次いで、426を、停止させ、3秒間保持した。404を、オフにし、15秒間保持した。次いで、試料を、除去した。

実施例9：Ref-X条件付け-エバーション(eversion)
1グラム(1g)の粉末化炭素を、図4Bに示されるようなグラファイト管状反応器(44.45mm OD、IDは約25mmに機械加工される)に配置する。

研究等級のネオン(Ne)ガスを、2SLPMで反応器アセンブリに送達した。パージの間に、気体はE/MEEセクションを通り抜けた。この気体パージを最小90秒間維持し、少なくとも3つの系の回転(>3X体積パージ)を可能にした。パージ期間の終了時に、404をオンにして、直後に402を続け、8秒保持を開始した。8秒の保持の終了時に、E/MEE中のコイル(407)にエネルギーを供給した。周波数発生器4は、運転停止まで、コイルに対して9秒増加および3秒低下の勾配で557Hzから157kHzまでの正弦波で調波パターンを開始した。周波数発生器4を開始した直後、408をオンにし、それに続いてすぐにMini-X x線源(427)をオンにし、その後2秒保持した。次いで405nmレーザーをオンにして、直後に532nmレーザー(426)を続け、22秒の保持期間を続けた。次いで、以下のライトを以下のシーケンス、415 & 418、416 & 419、417 & 420、次いで406でオンにし、続いて9秒保持した。次いで、402を位置2まで90°回転し、直後にネオン(Ne)から窒素(N2)への進入気体の変化を続け、続いて90秒保持した。次いで406を位置2まで90°回転させ、続いて3秒保持した。次いで415をオフにして、それに続いてすぐに403を位置2まで90°回転させ、続いて6秒保持した。次いで415をオンにして、続いて3秒保持した。次いで406を位置1まで90°回転させ、続いて4秒保持した。次いで404をオフにして、続いて2秒保持した。次いで406をオフにして、続いて27秒保持した。次いで周波数発生器2および周波数発生器1をオンにして、それらの周波数調波パターンを開始して、続いて5秒保持した。周波数発生器2は、20の完全調波パターンの間、3秒増加および3秒低下の割合の勾配で、626Hzから2.83MHzまでの正弦波、続いて8の完全周期で9秒増減する勾配で157Hz～557kHzの正弦波、続いて287.5kHz正弦波で調波パターンを開始して、終了まで保持した。周波数発生器1は、20の完全調波パターンの間、3秒増加および3秒低下の割合の勾配で987Hzから2.83MHzまでの三角波、続いて8の完全周期で9秒増減する勾配で10Hzから987Hzまでの三角波、続いて285Hzの三角波で調波パターンを開始して、終結まで保持した。5秒保持の後、418および416をオフにして1秒間保持した。次いで418および416をオンにした。次いで419および420をオフにして1秒間保持した。419および420をオンにして27秒間保持した。周波数発生器4を運転停止して、408をオフにした。402をすぐにオフにして87秒間保持した。流入フローを固定して、系に対して真空を開始して、18秒間保持した。403をオフにして72秒間保持した。405をオンにした。周波数発生器3を開始して、周波数を、1.697MHzの方形波を240秒間、続いて22周期の間3秒増減で28.25MHzから28.75MHzまでの方形波サイクル、次いで終了まで1.697MHzの方形波シグナルの固定された周波数に設定した。周波数発生器3についての240秒の保持の内の174秒の終了時に、周波数発生器1および2の両方を固定して、1秒保持を開始した。1秒保持の終了時に、周波数発生器3および真空系を固定し、3秒保持を開始した。3秒の終了時に、以下のライト415、416、417、418、419および420を同時にオフにし、続いて3秒保持した。次いで424および427を同時に遮断した。次いで426を遮断して3秒保持を開始した。3秒保持時間の終了時に、404をオフにして、15秒保持を開始した。15秒保持の終了時に試料を除去した。

以下は、陽性の結果を伴って行われた実験の表である：

先の例示に従って検出された元素を、図16A～16Eに見られる周期表に記載する。開始材料は、以下の表に従ったインスタンス化を生じた。

本明細書に参照される特許および科学文献は、当業者に利用可能な知識を確立する。本明細書で引用される全ての米国特許および公開または非公開米国特許出願は、参照により援用される。本明細書で引用される全ての公開外国特許および特許出願は、参照により本明細書に援用される。本明細書で引用される全ての他の公開された参考文献、文書、原稿および科学文献は、参照により本明細書に援用される。

本発明は、その好ましい態様に関して特に示され、記載されているが、形態および詳細における種々の変化は、添付の特許請求の範囲に包含される発明の範囲を逸脱することなく、本発明においてなされ得ることが当業者に理解される。明細書および特許請求の範囲内に存在する場合、数値は、その値の文脈において当業者により決定される場合の近似の値(例えば約(approximately)または約(about))であることが理解される。例えば、述べられる値は、整数でなければならない値など、当業者がそうではないと理解しない限り、述べられた値の10%以内を意味することが理解され得る。

Claims (213)

1. (a)その中に配置された元素金属ナノ構造を有するナノ細孔および(b)元素金属マクロ構造を含むナノポーラス炭素粉末を含む組成物であって、該元素金属マクロ構造が内部炭素をさらに含む、組成物。
2. 元素金属マクロ構造が、凝集した元素金属ナノ構造を含む、請求項１記載の組成物。
3. 炭素-金属界面で異方性巻きひげ状形態(anisotropic tendril morphology)を特徴とする金属を含むナノポーラス炭素組成物および金属堆積物を含む、請求項１または２記載の組成物。
4. 元素金属ナノ構造が内部炭素を含む、前記請求項いずれか記載の組成物。
5. 炭素-金属界面での炭素がsp²である、前記請求項いずれか記載の組成物。
6. 炭素-金属界面から遠位の炭素が非晶質である、前記請求項いずれか記載の組成物。
7. 炭素-金属界面が、金属原子の複数の列を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
8. 炭素-金属界面が、複数の別個の金属の列を含む、前記請求項いずれか記載の組成物。
9. 元素炭素ナノ構造が、金属酸化物、金属窒化物、金属水素化物、金属炭化物および/または金属硫化物をさらに含む、前記請求項いずれか記載の組成物。
10. 金属マクロ構造中のC¹⁴の濃度が、ナノポーラス炭素粉末中のC¹⁴の濃度と実質的に同じである、前記請求項いずれか記載の組成物。
11. ナノポーラス炭素粉末が、少なくとも95重量%の炭素、例えば少なくとも約96重量%の炭素、97重量%の炭素、98重量%の炭素または99重量%の炭素(金属ベース)である、前記請求項いずれか記載の組成物。
12. ナノポーラス炭素粉末が99.9重量%の炭素(金属ベース)である、前記請求項いずれか記載の組成物。
13. ナノポーラス炭素粉末が、1μm～5mmまたはそれ以上、好ましくは7～13μmおよび30～150μmの質量平均直径を有する、前記請求項いずれか記載の組成物。
14. ナノポーラス炭素粉末が、少なくとも約1m²/gまたは少なくとも約200m²/gの表面積を有する、前記請求項いずれか記載の組成物。
15. ナノポーラス炭素粉末が、複数の超微細孔を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
16. ナノポーラス炭素粉末が、20オングストローム未満、好ましくは15オングストローム未満またはより好ましくは10オングストローム未満の直径を有する複数の超微細孔を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
17. ナノポーラス炭素粉末が、約100～3000m²/gの超微細孔表面積を有する、前記請求項いずれか記載の組成物。
18. ナノポーラス炭素粉末が、酸または塩基条件づけを特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
19. ナノポーラス炭素粉末が、酸条件づけを特徴とし、酸が、HCl、HF、HBr、HI、硫酸、リン酸、炭酸および硝酸からなる群より選択される、前記請求項いずれか記載の組成物。
20. ナノポーラス炭素粉末が約30未満、好ましくは15重量%炭素未満、例えば約10重量%炭素未満の残存水含有量を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
21. ナノポーラス炭素粉末が、室温で5% RHまたは40% RHまたは70% RH未満の相対湿度(RH)への暴露の際に達成されるもの未満の残存水含有量を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
22. ナノポーラス炭素粉末が、還元、プロトン化または酸化されている、前記請求項いずれか記載の組成物。
23. ナノポーラス炭素粉末が還元されている、前記請求項いずれか記載の組成物。
24. ナノポーラス炭素粉末がグラフェンを含む、前記請求項いずれか記載の組成物。
25. 元素マクロ構造が凝集した元素金属ナノ構造を含む、前記請求項いずれか記載の組成物。
26. 元素金属マクロ構造が、3、4、5、6、7、8、9、10またはそれ以上の元素金属を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
27. 元素金属マクロ構造が、複数の遷移金属を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
28. 元素金属マクロ構造が、1つの元素金属の優勢度(preponderance)を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
29. 元素金属マクロ構造が、銅、鉄、ニッケルおよびモリブデンからなる群より選択される金属などの遷移金属から選択される1つの元素金属の優勢度を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
30. 元素金属マクロ構造が銅の優勢度を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
31. 元素金属マクロ構造が、銅の優勢度を特徴とし、タングステンおよび/またはモリブデンをさらに含む、前記請求項いずれか記載の組成物。
32. 元素金属マクロ構造がニッケルの優勢度を特徴とする、請求項１～２８いずれか記載の組成物。
33. 元素金属マクロ構造が、ニッケルの優勢度を特徴とし、タングステンおよび/またはモリブデンをさらに含む、請求項１～２８いずれか記載の組成物。
34. 元素金属マクロ構造が鉄の優勢度を特徴とする、請求項１～２７いずれか記載の組成物。
35. 元素金属マクロ構造が、鉄の優勢度を特徴とし、タングステンおよび/またはモリブデンをさらに含む、請求項１～２７いずれか記載の組成物。
36. 元素金属マクロ構造が、少なくとも1つの検出された金属を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
37. 元素金属マクロ構造が少なくとも1つの希土類金属を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
38. 元素金属マクロ構造が、少なくとも1つの白金族金属を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
39. 元素金属マクロ構造がナノワイヤである、前記請求項いずれか記載の組成物。
40. 元素金属マクロ構造が、元素ナノ構造のストリングを含むナノワイヤである、前記請求項いずれか記載の組成物。
41. 元素金属マクロ構造が、少なくとも5の縦横比を有するナノワイヤである、前記請求項いずれか記載の組成物。
42. 元素金属マクロ構造は、1ミクロン未満の直径を有するナノワイヤである、前記請求項いずれか記載の組成物。
43. 元素金属マクロ構造が、少なくとも約100ミクロンの直径を有するロッドである、前記請求項いずれか記載の組成物。
44. 元素金属マクロ構造が、元素金属ナノスフィアを含む金属マトリックススフィアである、前記請求項いずれか記載の組成物。
45. 元素金属ナノ構造および元素マクロ構造が同じ元素金属を含む、前記請求項いずれか記載の組成物。
46. 元素金属ナノ構造が、TEM画像の視覚的点検により検出される場合に、約10μm未満、好ましくは約1μm未満の平均直径を有する、前記請求項いずれか記載の組成物。
47. 元素金属ナノ構造が多孔性である、前記請求項いずれか記載の組成物。
48. 元素金属マクロ構造が、元素金属マクロ構造のTEM画像から視覚的に計算する場合に、約1μm未満、例えば約500nm未満、約200nm未満、約100nm未満の数平均孔直径を有する孔を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
49. 元素金属マクロ構造が、そこから突出する別個の元素金属ナノ構造を有する孔を特徴とする、前記請求項いずれか記載の組成物。
50. 前記請求項いずれか記載の組成物から単離される、元素金属マクロ構造。
51. 凝集元素金属ナノ構造および内部炭素を含む、元素金属マクロ構造。
52. 炭素が、炭素-金属界面でsp²炭素を含む、請求項５１記載の元素金属マクロ構造。
53. 3、4、5、6、7、8、9、10またはそれ以上の元素金属を特徴とする、請求項５１または５２記載の元素金属マクロ構造。
54. 複数の遷移金属を特徴とする、請求項５０～５３いずれか記載の元素金属マクロ構造。
55. 1つの元素金属の優勢度を特徴とする、請求項５０～５３いずれか記載の元素金属マクロ構造。
56. 銅、鉄、ニッケルおよびモリブデンからなる群より選択される金属などの遷移金属から選択される1つの元素金属の優勢度を特徴とする、請求項５０～５５いずれか記載の元素金属マクロ構造。
57. 銅の優勢度を特徴とする、請求項５０～５６いずれか記載の元素金属マクロ構造。
58. 銅の優勢度を特徴とし、タングステンおよび/またはモリブデンをさらに含む、請求項５０～５７いずれか記載の元素金属マクロ構造。
59. ニッケルの優勢度を特徴とする、請求項５０～５６いずれか記載の元素金属マクロ構造。
60. ニッケルの優勢度を特徴とし、タングステンおよび/またはモリブデンをさらに含む、請求項５０～５６いずれか記載の元素金属マクロ構造。
61. 鉄の優勢度を特徴とする、請求項５０～５６いずれか記載の元素金属マクロ構造。
62. 鉄の優勢度を特徴とし、タングステンおよび/またはモリブデンをさらに含む、請求項５０～５６いずれか記載の元素金属マクロ構造。
63. 少なくとも1つの希土類金属を特徴とする、請求項５０～６２いずれか記載の元素金属マクロ構造。
64. 少なくとも1つの白金族金属を特徴とする、請求項５０～６３いずれか記載の元素金属マクロ構造。
65. ナノワイヤである、請求項５０～６４いずれか記載の元素金属マクロ構造。
66. 元素ナノ構造のストリングを含むナノワイヤである、請求項５０～６５いずれか記載の元素金属マクロ構造。
67. 少なくとも5の縦横比を有するナノワイヤである、請求項５０～６６いずれか記載の元素金属マクロ構造。
68. 1ミクロン未満の直径を有するナノワイヤである、請求項５０～６７いずれか記載の元素金属マクロ構造。
69. 少なくとも約100ミクロンの直径を有するロッドである、請求項５０～６８いずれか記載の元素金属マクロ構造。
70. 元素金属ナノスフィアを含む金属マトリックススフィアである、請求項５０～６９いずれか記載の元素金属マクロ構造。
71. 元素金属ナノ構造が、TEM画像の視覚的点検により検出される場合に、約10μm未満、好ましくは約1μm未満の平均直径を有する、請求項５０～７０いずれか記載の元素金属マクロ構造。
72. 元素金属ナノ構造が多孔性である、請求項５０～７１いずれか記載の元素金属マクロ構造。
73. 元素金属ナノ構造が、元素金属マクロ構造のTEM画像から視覚的に計算される場合に、約1μm未満、例えば約500nm未満、約200nm未満、例えば約100nm未満の数平均孔直径を有する孔を特徴とする、請求項５０～７２いずれか記載の元素金属マクロ構造。
74. そこから突出する別個の元素金属ナノ構造を有する孔を特徴とする、請求項５０～７４いずれか記載の元素金属マクロ構造。
75. 中央処理装置および電源；
    1つ以上の気体供給源；
    ハウジング流入口およびハウジング流出口を有するハウジング；
    気体供給源およびハウジング流入口のそれぞれと流体連結する上流気体ライン；
    ハウジング流入口およびハウジング流出口と流体連結する内部気体ライン；
    ハウジング流出口と流体連結する下流気体ライン；
    内部気体ラインの下に配置される少なくとも1つのペンシルランプ、内部気体ラインの上に配置される少なくとも1つのペンシルランプおよび内部気体ラインの側面に配置される少なくとも1つのペンシルランプ；
    任意の短波ランプおよび/または長波ランプ；ならびに
    内部気体ラインの周囲に巻かれる任意のE/MEEコイル；
    からなる、気体を処理するための電磁埋め込み装置であって、
    それぞれのランプは独立して、回転可能にマウントされ、内部気体ラインの長さに沿って配置され、電源により電力供給され；
    中央処理装置は独立して、それぞれのランプへの電力供給およびそれぞれのランプの回転位置を制御する、電磁埋め込み装置。
76. ACおよび/またはDCからなる群より独立して選択される1つより多くの電源が提供される、請求項７５記載の装置。
77. それぞれの気体供給源が気体シリンダーである、請求項７５または７６記載の装置。
78. それぞれの気体供給源が、空気、酸素、窒素、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、一酸化炭素、二酸化炭素およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項７５～７７いずれか記載の装置。
79. 少なくとも1つの気体供給源が、窒素またはヘリウムである、請求項７５～７８いずれか記載の装置。
80. 気体供給源が、金属塩および気化した金属を含まない、請求項７５～７９いずれか記載の装置。
81. マスフローメータにより制御される気体マニホールドをさらに含む、請求項７５～８０いずれか記載の装置。
82. それぞれの一酸化炭素気体シリンダーが、カルボニルフィルターを特徴とする、請求項７５～８１いずれか記載の装置。
83. それぞれの供給気体の流速が、0.01標準リットル毎分(SLPM)～10SLPMまたはそれ以上であり得、中央処理装置により制御される、請求項７５～８２いずれか記載の装置。
84. ハウジングが閉鎖されて不透明である、請求項７５～８３いずれか記載の装置。
85. 内部気体ラインが透明である、請求項７５～８４いずれか記載の装置。
86. 内部気体ラインが透明なガラスである、請求項７５～８５いずれか記載の装置。
87. ステンレス鋼またはプラスチックなどの不透明な材料を特徴とする、流入口または流出口と流体連結する少なくとも1つの外部気体ラインをさらに含む、請求項７５～８６いずれか記載の装置。
88. 内部気体ラインが、50cm～5メートルまたはそれより長い、請求項７５～８７いずれか記載の装置。
89. 内部気体ラインが、2mm～25cmまたはそれ以上の直径を特徴とする、請求項７５～８８いずれか記載の装置。
90. 5、6、7、8、9、10個またはそれ以上のペンシルランプが内部気体ラインに沿って配置される、請求項７５～８９いずれか記載の装置。
91. ペンシルランプの長手軸が、(i)内部気体ラインと平行であり、(ii)内部気体ラインに対して垂直な面において放射状に配置され、または(iii)内部気体ラインの長手軸に沿ってもしくは内部気体ラインの垂直軸に沿って作成される面に対して垂直であるように、それぞれのペンシルランプが独立して配置される、請求項７５～９３いずれか記載の装置。
92. それぞれのランプが独立して、回転を可能にする1つ以上の旋回軸に固定される、請求項７５～９１いずれか記載の装置。
93. それぞれの旋回軸が、x、yおよび/またはz軸に関して約0～360°の回転を可能にし、(i)x軸が、気体ラインおよびその垂直な面に対して平行な軸として画定され、(ii)y軸が、気体ラインに対して垂直で、その水平面に対して平行な軸として画定され、(iii)z軸が、気体ラインに対して垂直で、その垂直面に対して平行な軸として画定される、請求項７５～９２いずれか記載の装置。
94. 少なくとも1つのペンシルランプがネオンランプであり、少なくとも1つのペンシルランプがクリプトンランプであり、少なくとも1つのペンシルランプがアルゴンランプである、請求項７５～９３いずれか記載の装置。
95. 少なくとも1つのキセノンペンシルランプをさらに含む装置であって、少なくとも1つのランプが長波ランプである、請求項７５～９４いずれか記載の装置。
96. E/MEEコイルが、内部気体ラインの周囲に巻かれ、E/MEE周波数発生器に操作可能に連結される、請求項７５～９５いずれか記載の装置。
97. それぞれのランプが、旋回軸を回転させ、それぞれのランプに電力を提供するようにプログラムされるコンピューターなどの中央処理装置により制御され得る旋回軸により保持される、請求項７５～９６いずれか記載の装置。
98. 気体流入口および1つ以上の気体流出口；
    好ましくはナノポーラス炭素材料を含む反応器チャンバ；
    反応器チャンバの床を画定する第1の多孔性フリット、
    反応器チャンバの天井を画定する第2の多孔性フリット；ここでそれぞれの多孔性フリットは、気体を反応器チャンバに行き渡らせ、ナノポーラス炭素材料を含むのに十分な多孔性を有する；
    反応器チャンバの側壁を画定する任意の反応器カップ；
    第2の多孔性フリットの上に配置される反応器キャップ；
    第1の多孔性フリットの下に配置される反応器ボディ；
    反応器キャップの上に配置される反応器ヘッドスペース；
    反応器チャンバと反応器カップの間に配置される任意のホイル；
    電源および/またはおよびRA周波数発生器に操作可能に連結される、反応器ボディおよび/または反応器チャンバの周囲の1つ以上のRAコイル；
    反応器ヘッドスペースをx線に暴露するように構成される任意のx線源；
    レーザーを、反応器チャンバを通って方向づけるように構成される1つ以上の任意のレーザー；ならびに
    電源、周波数発生器および任意のx線源およびレーザーを制御するように構成されるコンピューター処理ユニット
    を含む、反応器アセンブリ。
99. 気体流入口が少なくとも1つの気体供給源と流体連結する、請求項９８記載の反応器アセンブリ。
100. それぞれの気体供給源が、空気、酸素、水素、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、一酸化炭素、二酸化炭素およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項９９記載の反応器アセンブリ。
101. 少なくとも1つの気体供給源が窒素またはヘリウムである、請求項９９または１００記載の反応器アセンブリ。
102. 気体供給源が、金属塩および気化した金属を含まない、請求項９９～１０１いずれか記載の反応器アセンブリ。
103. マスフローメータにより制御される気体マニホールドをさらに含む、請求項９９～１０３いずれか記載の反応器アセンブリ。
104. それぞれの一酸化炭素気体シリンダーがカルボニルフィルターを特徴とする、請求項９９～１０４いずれか記載の反応器アセンブリ。
105. それぞれの供給気体の流速が、0.01標準リットル毎分(SLPM)～10SLPMまたはそれ以上であり得、中央処理装置により制御される、請求項９９～１０４いずれか記載の反応器アセンブリ。
106. 気体流入口が、請求項７５～９７いずれか記載の装置の気体流出口(outlet gas)と流体連結する、請求項９９～１０５いずれか記載の反応器アセンブリ。
107. 反応器チャンバがナノポーラス炭素粉末をさらに含む、請求項９９～１０６いずれか記載の反応器アセンブリ。
108. ナノポーラス炭素粉末が、少なくとも95重量%の炭素、例えば少なくとも約96重量%の炭素、97重量%の炭素、98重量%の炭素または99重量%の炭素(金属ベース)である、請求項９９～１０７いずれか記載の反応器アセンブリ。
109. ナノポーラス炭素粉末が少なくとも99.9重量%の炭素(金属ベース)である、請求項９９～１０８いずれか記載の反応器アセンブリ。
110. ナノポーラス炭素粉末が、1μm～5mmまたはそれ以上、好ましくは7～13μmおよび30～150μmの質量平均直径を有する、請求項９９～１０９いずれか記載の反応器アセンブリ。
111. ナノポーラス炭素粉末が、少なくとも約1m²/gまたは少なくとも約200m²/gの表面積を有する、請求項９９～１１０いずれか記載の反応器アセンブリ。
112. ナノポーラス炭素粉末が複数の超微細孔を特徴とする、請求項９９～１１１いずれか記載の反応器アセンブリ。
113. ナノポーラス炭素粉末が、20オングストローム未満、好ましくは15オングストローム未満またはより好ましくは10オングストローム未満の直径を有する複数の超微細孔を特徴とする、請求項９９～１１２いずれか記載の反応器アセンブリ。
114. ナノポーラス炭素粉末が、約100～3000m²/gの超微細孔表面積を有する、請求項９９～１１３いずれか記載の反応器アセンブリ。
115. ナノポーラス炭素粉末が酸または塩基の条件づけを特徴とする、請求項９９～１１４いずれか記載の反応器アセンブリ。
116. ナノポーラス炭素粉末が、酸条件づけを特徴とし、酸が、HCl、HF、HBr、HI、硫酸、リン酸、炭酸および硝酸からなる群より選択される、請求項９９～１１５いずれか記載の反応器アセンブリ。
117. ナノポーラス炭素粉末が、約30未満、好ましくは15重量%炭素未満、例えば約10重量%炭素未満(less than about 10%, by weight carbon)の残存水含有量を特徴とする、請求項９９～１１６いずれか記載の反応器アセンブリ。
118. ナノポーラス炭素粉末が、室温で5% RHまたは40% RHまたは70% RH未満の相対湿度(RH)への暴露の際に達成されるものより低い残存水含有量を特徴とする、請求項９９～１１７いずれか記載の反応器アセンブリ。
119. ナノポーラス炭素粉末が、還元、プロトン化または酸化されている、請求項９９～１１８いずれか記載の反応器アセンブリ。
120. ナノポーラス炭素粉末がグラフェンを含む、請求項９９～１１９いずれか記載の反応器アセンブリ。
121. RAコイルが、電源に操作可能に連結された誘導コイルである、請求項９９～１２０いずれか記載の反応器アセンブリ。
122. それぞれが独立して周波数発生器および電源に操作可能に連結される3、4、5個またはそれ以上のRAコイルを含む、請求項９９～１２１いずれか記載の反応器アセンブリ。
123. それぞれが独立して周波数発生器および電源に操作可能に連結される3、4、5個またはそれ以上のRAコイルを含む反応器アセンブリであって、それぞれのコイルが独立して、同じまたは異なる導電金属を含む、請求項９９～１２２いずれか記載の反応器アセンブリ。
124. それぞれが独立して周波数発生器および電源に操作可能に連結される3、4、5個またはそれ以上のRAコイルを含む反応器アセンブリであって、1つのコイルが銅ワイヤ巻き線を含み、1つのコイルが銅ワイヤおよび銀ワイヤの組みひもを含み、1つのコイルが白金ワイヤ巻き線である、請求項９９～１２３いずれか記載の反応器アセンブリ。
125. それぞれが独立して周波数発生器および電源に操作可能に連結される3、4、5個またはそれ以上のRAコイルを含む反応器アセンブリであって、それぞれのコイルが磁場を発生するように構成される、請求項９９～１２４いずれか記載の反応器アセンブリ。
126. 反応器カップがグラファイトまたは銅を含む、請求項９９～１２５いずれか記載の反応器アセンブリ。
127. 反応器キャップがグラファイトまたは銅を含む、請求項９９～１２６いずれか記載の反応器アセンブリ。
128. 反応器ボディがグラファイトまたは銅を含む、請求項９９～１２７いずれか記載の反応器アセンブリ。
129. ホイルが反応器キャップと反応器チャンバの間に配置される、請求項９９～１２８いずれか記載の反応器アセンブリ。
130. 反応器チャンバをx線に暴露するように構成されるx線源をさらに含む、請求項９９～１２９いずれか記載の反応器アセンブリ。
131. レーザーをフリットに方向づけるように構成される1つ以上のレーザーをさらに含む、請求項９９～１３０いずれか記載の反応器アセンブリ。
132. レーザーをフリットに方向づけるように構成される、異なる波長の2つのレーザーをさらに含む、請求項９９～１３１いずれか記載の反応器アセンブリ。
133. 気体流入口および1つ以上の気体流出口；
     好ましくはナノポーラス炭素材料を含む反応器チャンバ；
     反応器チャンバの床を画定する第1の多孔性フリット、
     反応器チャンバの天井を画定する第2の多孔性フリット；ここでそれぞれの多孔性フリットは、気体を反応器チャンバに行き渡らせ、ナノポーラス炭素材料を含むのに十分な多孔性を有する；
     反応器キャップの上に配置される反応器ヘッドスペース；
     RA周波数発生器および電源に操作可能に連結される、反応器チャンバおよび/または反応器ヘッドスペースの周囲の2、3、4、5個またはそれ以上のRAコイル；
     2、3、4、5組またはそれ以上のランプ、ここでランプの組は、RAコイルの周囲に配置され、ランプの組とRAコイルの間の空間を画定する；
     反応器チャンバをx線に暴露するように構成される任意のx線源；
     レーザーを、反応器チャンバを通って方向づけるように構成される1つ以上の任意のレーザー；ならびに
     電源、周波数発生器および任意のx線源およびレーザーを制御するように構成されるコンピューター処理ユニット
     を含む、反応器アセンブリ。
134. 気体流入口が、少なくとも1つの気体供給源と流体連結する、請求項１３３記載の反応器アセンブリ。
135. それぞれの気体供給源が、空気、酸素、水素、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、一酸化炭素、二酸化炭素およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１３４記載の反応器アセンブリ。
136. 少なくとも1つの気体供給源が、窒素またはヘリウムである、請求項１３４または１３５記載の反応器アセンブリ。
137. 気体供給源が、金属塩および気化した金属を含まない、請求項１３４～１３６いずれか記載の反応器アセンブリ。
138. マスフローメータにより制御される気体マニホールドをさらに含む、請求項１３４～１３７いずれか記載の反応器アセンブリ。
139. それぞれの一酸化炭素気体シリンダーが、カルボニルフィルターを特徴とする、請求項１３４～１３８いずれか記載の反応器アセンブリ。
140. それぞれの供給気体の流速が、0.1標準リットル毎分(SLPM)～100SLPMまたはそれ以上であり得、中央処理装置により制御される、請求項１３４～１３９いずれか記載の反応器アセンブリ。
141. 気体流入口が、請求項７５～９７いずれか記載の装置の流出口気体と流体連結する、請求項１３４～１４０いずれか記載の反応器アセンブリ。
142. 反応器チャンバがナノポーラス炭素粉末をさらに含む、請求項１３４～１４１いずれか記載の反応器アセンブリ。
143. ナノポーラス炭素粉末が少なくとも95重量%の炭素、例えば少なくとも約96重量%の炭素、97重量%の炭素、98重量%の炭素または99重量%の炭素(金属ベース)である、請求項１３４～１４２いずれか記載の反応器アセンブリ。
144. ナノポーラス炭素粉末が少なくとも99.9重量%の炭素(金属ベース)である、請求項１３４～１４３いずれか記載の反応器アセンブリ。
145. ナノポーラス炭素粉末が、1μm～5mmまたはそれ以上、好ましくは7～13μmおよび30～150μmの質量平均直径を有する、請求項１３４～１４４いずれか記載の反応器アセンブリ。
146. ナノポーラス炭素粉末が、少なくとも約1m²/gまたは少なくとも約200m²/gの表面積を有する、請求項１３４～１４５いずれか記載の反応器アセンブリ。
147. ナノポーラス炭素粉末が、複数の超微細孔を特徴とする、請求項１３４～１４６いずれか記載の反応器アセンブリ。
148. ナノポーラス炭素粉末が、20オングストローム未満、好ましくは15オングストローム未満またはより好ましくは10オングストローム未満の直径を有する複数の超微細孔を特徴とする、請求項１３４～１４７いずれか記載の反応器アセンブリ。
149. ナノポーラス炭素粉末が、約100～3000m²/gの超微細孔表面積を有する、請求項１３４～１４８いずれか記載の反応器アセンブリ。
150. ナノポーラス炭素粉末が、酸または塩基の条件づけを特徴とする、請求項１３４～１４９いずれか記載の反応器アセンブリ。
151. ナノポーラス炭素粉末が、酸条件づけを特徴とし、酸が、HCl、HF、HBr、HI、硫酸、リン酸、炭酸および硝酸からなる群より選択される、請求項１３４～１５０いずれか記載の反応器アセンブリ。
152. ナノポーラス炭素粉末が、約30未満、好ましくは15重量%炭素未満、例えば約10重量%炭素未満の残存水含有量を特徴とする、請求項１３４～１５１いずれか記載の反応器アセンブリ。
153. ナノポーラス炭素粉末が、室温で5% RHまたは40% RHまたは70% RH未満の相対湿度(RH)への暴露の際に達成されるものよりも低い残存水含有量を特徴とする、請求項１３４～１５２いずれか記載の反応器アセンブリ。
154. ナノポーラス炭素粉末が、還元、プロトン化または酸化されている、請求項１３４～１５３いずれか記載の反応器アセンブリ。
155. ナノポーラス炭素粉末がグラフェンを含む、請求項１３４～１５４いずれか記載の反応器アセンブリ。
156. それぞれのRAコイルが独立して、同じまたは異なる導電金属を含んでいる、請求項１３４～１５５いずれか記載の反応器アセンブリ。
157. それぞれ独立して周波数発生器および電源に操作可能に連結される3、4、5個またはそれ以上のRAコイルを含む反応器アセンブリであって、1つのコイルが銅ワイヤ巻き線を含み、1つのコイルが銅ワイヤおよび銀ワイヤの組みひもを含み、1つのコイルが白金ワイヤ巻き線である、請求項１３４～１５６いずれか記載の反応器アセンブリ。
158. それぞれ独立して周波数発生器および電源に操作可能に連結される3、4、5個またはそれ以上のRAコイルを含む反応器アセンブリであって、それぞれのコイルが磁場を発生するように構成される、請求項１３４～１５７いずれか記載の反応器アセンブリ。
159. 反応器チャンバをx線に暴露するように構成されるx線源をさらに含む、請求項１３４～１５８いずれか記載の反応器アセンブリ。
160. それぞれのレーザーが、異なる波長を特徴とする、請求項１３４～１５９いずれか記載の反応器アセンブリ。
161. ナノポーラス炭素粉末を、請求項１０１～１６０いずれか記載の反応器アセンブリに添加する工程；
     気体を反応器アセンブリに添加する工程；
     1つ以上のRAコイルを、第1の電磁エネルギーレベルまで電力供給する工程；
     ナノポーラス炭素粉末を調和パターン形成に供して、ナノ細孔中の元素金属ナノ構造をインスタンス化する工程
     を含む、ナノポーラス炭素組成物を作製するプロセス。
162. RA周波数発生器が、1つ以上のRAコイルに電力供給する、請求項１６１記載のプロセス。
163. それぞれのRA周波数発生器が、ナノポーラス炭素粉末の超微細孔において調和電磁共鳴を確立する、請求項１６１または１６２記載のプロセス。
164. それぞれの周波数発生器が、ナノポーラス炭素粉末の超微細孔において調和電磁共鳴を確立する、請求項１６１～１６３いずれか記載のプロセス。
165. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供し、少なくとも1つのランプに電力供給する、請求項１６１～１６４いずれか記載のプロセス。
166. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供し、それぞれのランプに連続して電力供給する、請求項１６１～１６５いずれか記載のプロセス。
167. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供し、それぞれのランプに連続して電力供給し、気体を第1の電磁放射線条件に暴露するのに十分な時間、装置を保持し、続いて気体を次の電磁放射線条件に暴露するのに十分な時間、1つ以上のランプを第2の位置に回転させる、請求項１６１～１６６いずれか記載のプロセス。
168. E/MEEコイルを活性化する、請求項１６１～１６７いずれか記載のプロセス。
169. E/MEE周波数発生器がE/MEEコイルに電力供給する、請求項１６１～１６８いずれか記載のプロセス。
170. E/MEE周波数発生器が、気体を活性化するのに十分な時間、E/MEEコイルに電力供給する、請求項１６１～１６９いずれか記載のプロセス。
171. ナノポーラス炭素粉末の表面化学を改変し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１６１～１７０いずれか記載のプロセス。
172. ナノポーラス炭素粉末を酸洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１６１～１７１いずれか記載のプロセス。
173. ナノポーラス炭素粉末を、HCl、HF、HBr、HI、硫酸、リン酸、炭酸および硝酸からなる群より選択される希釈酸溶液で酸洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１６１～１７２いずれか記載のプロセス。
174. ナノポーラス炭素粉末を塩基洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１６１～１７３いずれか記載のプロセス。
175. ナノポーラス炭素粉末を酸化し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１６１～１７４いずれか記載のプロセス。
176. ナノポーラス炭素粉末をプロトン化し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１６１～１７５いずれか記載のプロセス。
177. ナノポーラス炭素粉末を、室温で5% RHまたは40% RHまたは70% RHなどの特定の相対湿度(RH)に暴露し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１６１～１７６いずれか記載のプロセス。
178. ナノポーラス炭素組成物が請求項１～４９いずれか記載のものである、請求項１６１～１７７いずれか記載のプロセス。
179. ナノポーラス炭素粉末を、請求項１０１～１６０いずれか記載の反応器アセンブリに添加する工程；
     気体を反応器アセンブリに添加する工程；
     1つ以上のRAコイルを、第1の電磁エネルギーレベルまで電力供給する工程；
     ナノポーラス炭素粉末を調和パターン形成に供して、ナノ細孔中の元素金属ナノ構造をインスタンス化する工程
     を含む、ナノポーラス炭素粉末の超微細孔内で元素金属をインスタンス化するプロセス。
180. RA周波数発生器が1つ以上のRAコイルに電力供給する、請求項１７９記載のプロセス。
181. それぞれのRA周波数発生器が、ナノポーラス炭素粉末の超微細孔内で調和電磁共鳴を確立する、請求項１７９または１８０記載のプロセス。
182. それぞれの周波数発生器が、ナノポーラス炭素粉末の超微細孔内で調和電磁共鳴を確立する、請求項１７９～１８１いずれか記載のプロセス。
183. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供して、少なくとも1つのランプに電力供給する、請求項１７９～１８２いずれか記載のプロセス。
184. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供して、それぞれのランプに連続して電力供給する、請求項１７９～１８３いずれか記載のプロセス。
185. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供して、それぞれのランプに連続して電力供給し、気体を第1の電磁放射線条件に暴露するの十分な時間、装置を保持し、続いて気体を次の電磁放射線条件に暴露するのに十分な時間、1つ以上のランプを第2の位置に回転させる、請求項１７９～１８４いずれか記載のプロセス。
186. E/MEEコイルを活性化する、請求項１７９～１８５いずれか記載のプロセス。
187. E/MEE周波数発生器がE/MEEコイルに電力供給する、請求項１７９～１８６いずれか記載のプロセス。
188. 気体を活性化するのに十分な時間、E/MEE周波数発生器がE/MEEコイルにエネルギー供給(power)する、請求項１７９～１８７いずれか記載のプロセス。
189. ナノポーラス炭素粉末の表面化学を改変し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１７９～１８８いずれか記載のプロセス。
190. ナノポーラス炭素粉末を酸洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１７９～１８９いずれか記載のプロセス。
191. ナノポーラス炭素粉末を、HCl、HF、HBr、HI、硫酸、リン酸、炭酸および硝酸からなる群より選択される希釈酸溶液で酸洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１７９～１９０いずれか記載のプロセス。
192. ナノポーラス炭素粉末を塩基洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１７９～１９１いずれか記載のプロセス。
193. ナノポーラス炭素粉末を酸化し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１７９～１９２いずれか記載のプロセス。
194. ナノポーラス炭素粉末をプロトン化し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１７９～１９３いずれか記載のプロセス。
195. ナノポーラス炭素粉末を、室温で5% RHまたは40% RHまたは70% RHなどの特定の相対湿度(RH)に暴露し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１７９～１９４いずれか記載のプロセス。
196. ナノポーラス炭素粉末を請求項１０１～１３８いずれか記載の反応器アセンブリに添加する工程；
     気体を反応器アセンブリに添加する工程；
     1つ以上のRAコイルを第1の電磁エネルギーレベルまで電力供給する工程；
     ナノポーラス炭素粉末を調和パターン形成に供して、ナノ細孔中の元素金属ナノ構造をインスタンス化する工程
     を含む、ナノポーラス炭素粉末内で元素金属を量子印刷するプロセス。
197. RA周波数発生器が1つ以上のRAコイルに電力供給する、請求項１９６記載のプロセス。
198. それぞれのRA周波数発生器が、ナノポーラス炭素粉末の超微細孔において調和電磁共鳴を確立する、請求項１９６または１９７記載のプロセス。
199. それぞれの周波数発生器が、ナノポーラス炭素粉末の超微細孔において調和電磁共鳴を確立する、請求項１９６～１９８いずれか記載のプロセス。
200. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供し、少なくとも1つのランプに電力供給する、請求項１９６～１９９いずれか記載のプロセス。
201. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供して、それぞれのランプに連続して電力供給する、請求項１９６～２００いずれか記載のプロセス。
202. 気体を請求項７５～９７いずれか記載の装置に供して、それぞれのランプに連続して電力供給し、気体を第1の電磁放射線条件に暴露するのに十分な時間、装置を保持し、続いて気体を次の電磁放射線条件に暴露するのに十分な時間、1つ以上のランプを第2の位置に回転させる、請求項１９６～２０１いずれか記載のプロセス。
203. E/MEEコイルを活性化する、請求項１９６～２０２いずれか記載のプロセス。
204. E/MEE周波数発生器がE/MEEコイルに電力供給する、請求項１９６～２０３いずれか記載のプロセス。
205. E/MEE周波数発生器が、気体を活性化するのに十分な時間、E/MEEコイルに電力供給する、請求項１９６～２０４いずれか記載のプロセス。
206. ナノポーラス炭素粉末の表面化学を改変し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１９６～２０５いずれか記載のプロセス。
207. ナノポーラス炭素粉末を酸洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１９６～２０６いずれか記載のプロセス。
208. ナノポーラス炭素粉末を、HCl、HF、HBr、HI、硫酸、リン酸、炭酸および硝酸からなる群より選択される希釈酸溶液で酸洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１９６～２０７いずれか記載のプロセス。
209. ナノポーラス炭素粉末を塩基洗浄し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１９６～２０８いずれか記載のプロセス。
210. ナノポーラス炭素粉末を酸化し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１９６～２０９いずれか記載のプロセス。
211. ナノポーラス炭素粉末をプロトン化し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１９６～２１０いずれか記載のプロセス。
212. ナノポーラス炭素粉末を、室温で5% RHまたは40% RHまたは70% RHなどの特定の相対湿度(RH)に暴露し、その後ナノポーラス炭素粉末を反応器アセンブリに添加する工程をさらに含む、請求項１９６～２１１いずれか記載のプロセス。
213. 請求項１６１～２１２のいずれかに従って作製された元素金属ナノ構造を含む、ナノポーラス炭素組成物。
     

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