JP5860972B2 - ダイヤモンドライクカーボン - Google Patents

Description

本明細書に記載される実施形態は、一般的に、ダイヤモンドライクカーボン、その形成、及び／若しくは使用、並びに／又は二酸化炭素固化の方法に関する。

ダイヤモンドライクカーボンには様々な製造方法が存在する。通常、そのプロセスは、高い温度及び／又は圧力及び／又は真空を含む比較的極端な条件を含む。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンの生成方法が提供される。この方法は、二酸化炭素を含む、ある容積のガスを供給すること、及び非熱プラズマプロセスを二酸化炭素で実施してダイヤモンドライクカーボンを生成することを含むことができる。

ある実施形態において、二酸化炭素ガスからの炭素の固化方法が提供される。この方法は、二酸化炭素を含む、ある容積のガスを供給すること、及び非熱プラズマプロセスを実施し、二酸化炭素の少なくともいくらかを導電性電極上に堆積させて、二酸化炭素を固化することを含むことができる。

ある実施形態において、ある容積の汚染ガスからの二酸化炭素の削減方法が提供される。この方法は、二酸化炭素を含む、ある容積の汚染ガスを供給すること、少なくとも１つの導電性（例えば、金属）構造体を提供すること、及び導電性（例えば、金属）構造体上にダイヤモンドライクカーボンとして二酸化炭素を堆積させることによって二酸化炭素の少なくとも一部を除去することを含むことができる。これにより、前記ある容積の汚染ガスから、二酸化炭素を削減することができる。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボン（「ＤＬＣ」）組成物が提供される。この組成物は、ダイヤモンドライクカーボン粉末と、非熱プラズマ処理された少なくとも１種の汚染物質とを含むことができる。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンで被覆された電極が提供される。この電極は、少なくとも１つの導電性（例えば、金属）電極、この少なくとも１つの電極上に堆積したダイヤモンドライクカーボン材料、及びこの少なくとも１つの電極上に堆積した少なくとも１種の汚染物質を含むことができる。

ある実施形態において、排出システムが提供される。この排出システムは、排出ガスの入口、排出ガスの出口、並びに入口及び出口に流体連結した少なくとも１つのチャンバを含むことができる。ある実施形態において、チャンバは、非熱プラズマを発生するように設計され得る。ある実施形態において、チャンバ内に、非熱プラズマを発生することができる少なくとも１つの電極が存在する。

前述の発明の概要は単なる例示であり、決して限定的であろうとするものではない。例示的な態様、実施形態、及び特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、及び特徴が、図及び以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。

ダイヤモンドライクカーボンの製造方法の実施形態を表すフローチャートの例を示す図である。 ダイヤモンドライクカーボンの製造方法の実施形態を表すフローチャートの例を示す図である。 ダイヤモンドライクカーボン製造デバイスの実施形態の概略図である。 得られるダイヤモンドライクカーボンの、ある実施形態の走査電子顕微鏡写真である。 電極上に堆積したダイヤモンドライクカーボンの、ある実施形態のラマンスペクトルを示すグラフである。

以下の詳細な説明において、本明細書の一部をなす添付図が参照される。図において、類似の記号は、特に断らなければ、通常、類似の要素であることを表す。詳細な説明、図、及び特許請求の範囲において記載される例示的実施形態は、限定的であろうとするものではない。本明細書に提示される主題の精神及び範囲から逸脱することなく、他の実施形態が用いられても、他の変更がなされてもよい。本明細書において一般的に記載され、図に例示される本開示の態様は、幅広い様々な別の構成に配置され、置換され、組み合わせられ、別々にされ、また考案されてもよく、これらの全ては本明細書において明白に想定されていることが、容易に理解されるであろう。

本明細書において提供されるのは、ダイヤモンドライクカーボンに関する実施形態である。ある実施形態において、本明細書において提供されるのは、プラズマの使用、例えば非熱プラズマプロセスにより、ダイヤモンドライクカーボンを生成する方法及び／又はデバイスである。ある実施形態では、ダイヤモンドライクカーボン自体の生成が望まれる可能性がある。ある実施形態では、ダイヤモンドライクカーボンの生成は、別の結果（例えば、ＣＯ_２の固化及び／又は除去）を達成するために考案された方法の副生成物である。ある実施形態において、これらの態様は、単一の実施形態に組み合わされてもよい（例えば、カーボンライクダイヤモンドの有益な生成を可能にし、同時に、ＣＯ_２を削減することによって有益に環境に資する）。これら及び／又は他の使用及び／又は利点を有する別の実施形態もまた、本明細書において提供される。

図１は、ダイヤモンドライクカーボンを製造するためのある実施形態の一般的方法の概略を示すフローチャートである。ある実施形態では、二酸化炭素を含む、ある容積のガスが供給され得る（ブロック１００）。ある実施形態では、導電性（例えば、金属）電極の存在下に、非熱プラズマプロセスが二酸化炭素に実施され得る（ブロック１１０）。ある実施形態では、こうして、二酸化炭素からダイヤモンドライクカーボンが生成され得る（１２０）。ある実施形態では、ダイヤモンドライクカーボンは、導電性（例えば、金属）電極上に形成される。

当業者は、本明細書に開示されている、この及び他のプロセス及び方法では、これらのプロセス及び方法において実施される機能は、別の順序で果たされ得ることを理解するであろう。さらに、概略が示されているステップ及び作業は、例として提供されているだけであり、ステップ及び作業のいくつかは任意選択であり、開示されている実施形態の本質から逸れることなく、より少数のステップ及び作業に組み合わされても、又は追加のステップ及び作業に拡大されてもよい。

ある実施形態において、上で概略を示された方法は、ダイヤモンドライクカーボンを生成するために実施される方法であり得る。ある実施形態において、これは、二酸化炭素を含む、ある容積のガスを供給すること、及び非熱プラズマプロセスを二酸化炭素に実施してダイヤモンドライクカーボンを生成することを含み得る。

ある実施形態において、前記方法は、二酸化炭素ガスからの炭素の固化方法であり得る。ある実施形態において、この方法は、二酸化炭素を含む、ある容積のガスを供給すること、及び非熱プラズマプロセスを実施し、導電性（例えば、金属）電極上に二酸化炭素の少なくともいくらかを堆積させて、二酸化炭素を固形状態に固化することを含み得る。

ある実施形態において、前記方法は、ある容積の汚染ガスから二酸化炭素を削減するための方法であり得る。ある実施形態において、この方法は、二酸化炭素を含む、ある容積の汚染ガスを供給すること、少なくとも１つの導電性（例えば、金属）構造体を提供すること、及び二酸化炭素をダイヤモンドライクカーボンとして導電性（例えば、金属）構造体上に堆積させることによって、前記ある容積の汚染ガスから二酸化炭素の少なくとも一部を除去することを含み得る。ある実施形態では、こうして前記ある容積の汚染ガスから二酸化炭素を削減することができる。ある実施形態では、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_２なども非熱プラズマのための原料ガス中に存在し得る。ある実施形態では、これらの有機材料は、水素ベースのプラズマ種の形成又は維持にとって十分である量では存在しない。

ある実施形態において、上の目標の１つ又は複数は、同時に、重なり合う期間に、及び／又は同一プロセスによって、達成できる。例えば、ある実施形態では、本明細書において提供されるいくつかの方法は、ダイヤモンドライクカーボンの有益な生成と同時に、大気及び／又はある容積の汚染ガスからＣＯ_２を削減及び／又は除去することを可能にする。ある実施形態において、本発明のデバイス及び／又は方法は、他の目的のために用いることができ、上の目標のどれも達成される必要がない。

ある実施形態において、ある初期容積のガス（これは、次に、非熱プラズマプロセスによって処理される）におけるＣＯ_２レベルは、前記プロセスにより、少なくともある程度は低下させることができる。例えば、ＣＯ_２レベルの少なくとも約０．１％の低下、例えば、ＣＯ_２における０．１、０．２、０．５、１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、９６、９７、９８、９９、９９．９、９９．９９、又は１００％（これらの値のいずれかを超える任意の範囲、及びこれらの値の任意の２つの間の任意の範囲を含めむ）の低下があり得る。

ある実施形態において、非熱プラズマプロセスは、大気圧で行われる。ある実施形態において、圧力は、プラズマ気相成長及び／又は化学気相成長で用いられるものより大きい。ある実施形態において、圧力は、約１０^−５Ｔｏｒｒ以上、例えば、１０^−４、１０^−３、１０^−２、１０^−１、１、１０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７６１、７７０、７８０、７９０、８００、８１０、８２０、８３０、８４０、８５０、８６０、８７０、８８０、８９０、又は９００Ｔｏｒｒ（これらの値のいずれかを超える任意の範囲、及びこれらの値の任意の２つの間の任意の範囲を含む）である。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンへのＣＯ_２の変換は、１０^−５Ｔｏｒｒ未満の圧力レベルで行われ得る。

ある実施形態において、非熱プラズマプロセスは、室温で実施される。ある実施形態において、温度は、プラズマ気相成長でのそれより低い。ある実施形態において、温度は、化学気相成長でのそれより低い。ある実施形態において、温度は、約３００℃以下、例えば、２９０、２８０、２７０、２６０、２５０、２４０、２３０、２２０、２１０、２００、１９０、１８０、１７０、１６０、１５０、１４０、１３０、１２０、１１０、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２９、２８、２７、２６、２５、２４、２３、２２、２１、２０、１９、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、又はこれ未満である（これらの値のいずれか未満の任意の範囲、及びこれらの値の任意の２つの間の任意の範囲を含む）。ある実施形態において、非熱プラズマプロセスは、１０℃〜３００℃の温度で実施される。ある実施形態では、非熱プラズマプロセスは、１７℃〜５０℃の温度で実施される。

ある実施形態において、様々なガス及び／又はガス源のいずれかが使用され得る。ある実施形態において、ガス又はガス源は、二酸化炭素を含む。ある実施形態において、前記ある容積のガスは、本質的に二酸化炭素である。ある実施形態において、前記ある容積のガスは、汚染されたガス源を含む、及び／又はそれに由来し、非ＣＯ_２ガス及び／又は他の汚染要因物を含む。ある実施形態において、前記ある容積の汚染されたガスは、排出ガスから得られる、並びに／或いは排出システム、排出生成デバイス若しくは設備、及び／又はガス排出貯蔵容器と流体連通している。ある実施形態において、前記ある容積の汚染されたガスは、化石燃料の燃焼、使用、及び／又は処理による排出ガスである。ある実施形態において、前記ある容積の汚染されたガスは、ＣＯ_２を含む任意のガスである（ＣＯ_２は、ある実施形態では、汚染要因物であり得るため）。ある実施形態において、化石燃料は、ガソリン、燃料油、石炭、又は天然ガスの少なくとも１種から選択される。

ある実施形態において、前記ある容積のガス内の二酸化炭素は、前記ある容積のガス内の望ましくない汚染物質である。ある実施形態において、二酸化炭素は、純粋な二酸化炭素源から、前記ある容積のガスに添加されなかった。ある実施形態において、二酸化炭素は、前記ある容積のガスに添加された。ある実施形態において、前記ある容積のガスは、本質的に純粋な二酸化炭素である。ある実施形態において、ガスは、望ましくない非二酸化炭素汚染要因物が除去及び／又は削減されているように、濾過された。ある実施形態において、前記ある容積のガスは、ＣＯ_２を少なくともいくらかの量で、例えば、少なくとも約１％、例えば、１、５、１０、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５１、５２、５３、５４、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９．９、９９．９９、９９．９９９、又は１００％（これらの値のいずれかを超える任意の範囲、及びこれらの値の任意の２つの間の任意の範囲を含む）のＣＯ_２を含む。

ある実施形態において、熱プラズマプロセス及び／又はチャンバが用いられ、ＣＯ_２（及び／又は炭化水素、例えば、ＣＨ_４／Ｃ_２Ｈ_２）が原料ガスとして用いられる。

ある実施形態において、ガスは、前記ある容積のガスの約９９％以下である、ある量の水素（例えば、Ｈ_２）を含み、例えば、プラズマ原料ガスの９８、９５、９０、８５、８０、７９、７８、７７、７６、７５、７４、７３、７２、７１、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、又は０．１％以下が、水素ベース（例えば、Ｈ_２）である（これらの値の任意の１つ未満の任意の範囲を含む）。ある実施形態において、用いられるガスは、水素を本質的に含まない。ある実施形態において、ガスは水素を全く含まない。ある実施形態において、存在する水素の量は、水素ベースのプラズマを維持するのに十分ではない。ある実施形態において、プラズマに基づくプロセスを実施するために、水素はガスに全く添加されなかった。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンの前駆体としてＣＯ_２ガスを使用すること、及び／又はプラズマに対する原料ガスとしてのＨ_２の使用を避けることにより、より多くの利用可能な炭素がプラズマに供給され得る。ある実施形態では、これは、堆積速度を増大させ得る。ある実施形態において、堆積速度は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２倍、又はこれを超えるほど、増大され得る。ある実施形態において、前記プロセスは、約０．１ミクロン／分以上、例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５ミクロン／分、又はこれを超える堆積速度を可能にする。ある実施形態において、堆積は、室温で行われ得る。ある実施形態において、上の１つ又は複数により、基板を加熱することを避けることが可能になり、基板は、室温、又は約３００℃以下、例えば、２９０、２８０、２７０，２６０、２５０、２４０、２３０、２２０、２１０、２００、１９０、１８０、１７０、１６０、１５０、１４０、１３０、１２０、１１０、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２９、２８、２７、２６、２５、２４、２３、２２、２１、２０、１９、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、１０、若しくはこれ未満の温度に留まり得る。ある実施形態において、上の１つ又は複数は、ダイヤモンドライクカーボンの生成、並びに／又はＣＯ_２の固定及び／若しくは除去での、より少ない及び／若しくは減少したエネルギー消費及び／若しくはコストを可能にする。

ある実施形態において、ある初期容積のガス（これは、次に、非熱プラズマプロセスにより処理される）におけるＣＯ_２レベルは、前記プロセスにより、ある程度、削減され得る、例えば、ＣＯ_２が、少なくとも約０．１、０．２、０．５、１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、９６、９７、９８、９９、９９．９、９９．９９、又は１００％（これらの値のいずれかを超える任意の範囲、及びこれらの値の任意の２つの間の任意の範囲を含む）削減され得る。

ある実施形態において、前記ある容積のガスは、窒素、一酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、若しくは炭化水素、及び／又は他の不活性ガスの少なくとも１種を含む。

プラズマプロセスのプロセス条件は、本開示を考慮して、当業者により理解されるように、望まれる最終結果に応じて、複数の条件下に行われ得る。ある実施形態において、プラズマプロセスは、約１０Ｖ〜約２００Ｖ、例えば、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、又は２００Ｖ（これらの値の任意の２つの間で定まる範囲を含めて）の入力電圧で電源を用いて実施される。ある実施形態において、より低い電圧が使用されてもよく、ある実施形態では、より高い電圧が使用され得る。ある実施形態において、プラズマプロセスは、約５０Ｈｚ〜約１０００Ｈｚ、例えば、５０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、又は１０００Ｈｚ（これらの値の任意の２つの間で定まる範囲を含む）の周波数で実施される。ある実施形態において、より高い電圧を使用することができる。ある実施形態では、より低い電圧を使用することができる。

前記処理は、複数の変数及び望まれる結果に応じて、様々な時間、行われ得る。ある実施形態において、プラズマプロセスは、約１秒以上、例えば、１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、２０秒、３０秒、４０秒、５０秒、１分、２分、５分、１０分、２０分、３０分、１時間、２時間、５時間（これらの値の任意の２つの間の任意の範囲、及びこれらの値の任意の１つを超える任意の範囲を含む）、又はこれより長く行われる。ある実施形態において、ガスは、この時間の間、チャンバ内に保たれる。ある実施形態において、プラズマプロセスは、この時間の間、行われる。ある実施形態では、プラズマプロセスは、ガスの流路に沿って行われ得る。ある実施形態において、プラズマ放電は、この時間の間、存在する。ある実施形態では、ガスは、上の時間、保たれる。

ある実施形態において、前記プロセスは、他のプロセス、例えば、初期ＣＯ_２ガスの濾過、濃縮、及び／又は精製と組み合わせることができる。

ある実施形態において、前記プロセスは、物理気相成長、化学気相成長、又は電気化学液相成長を含まない。ある実施形態において、前記プロセスは、物理気相成長、化学気相成長、又は電気化学液相成長を実際にさらに含む。ある実施形態では、前記方法は、電気化学気相成長を含まない。ある実施形態において、前記プロセスは、収束イオンビーム又はイオン堆積を含まない。ある実施形態において、前記プロセスは、収束イオンビーム又はイオン堆積を実際に含み、この場合、ＣＯ_２はダイヤモンドライクカーボンの炭素源として用いられる。

ある実施形態において、原料ガスには（例えば、二酸化炭素以外に）他の材料が存在し得る。ある実施形態において、純粋及び／又は本質的に純粋なＣＯ_２源が使用され得る。ある実施形態において、純化又は精製したＣＯ_２源が使用され得る。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンにおける炭素の少なくとも１％は、初期原料ガスにおける二酸化炭素に由来し、例えば、ダイヤモンドライクカーボンにおける炭素の少なくとも約１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９．９、９９．９９、又は１００％（これらの値のいずれかを超える任意の範囲、及びこれらの値の任意の２つの間の任意の範囲を含む）が、二酸化炭素に由来する。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、プラズマチャンバにおいて生成され得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、非熱プラズマチャンバにおいて生成され得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、少なくとも１つの導電性（例えば、金属）電極上に生成される。ある実施形態において、電極は金属から製造され得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、電極及び／又は導電性（例えば、金属）構造体上に生成される。ある実施形態において、電極及び／又は導電性（例えば、金属）構造体は、任意の形状を有し得る。ある実施形態において、電極及び／又は導電性（例えば、金属）構造体は、メッシュ、箔、ワイヤ、棒、板、リングなどの形状を有する。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンが生成された後、ダイヤモンドライクカーボンのさらなる処理が実施され得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、電極から擦り取られる、又は物理的に除去され得る。ある実施形態では、ダイヤモンドライクカーボンは、粉末状にされ得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、他のプロセスの出発材料として使用され得る。

ある実施形態において、いかなるタイプの非熱プラズマも用いることができる。ある実施形態では、非熱プラズマは、リモート処理（例えば、減衰プラズマ、例えば、リモート暴露リアクター及び／又はプラズマペンシルを用いること）、直接処理（例えば、グライディング（ｇｌｉｄｉｎｇ）アーク、プラズマニードル、及び／又はマイクロ波誘導プラズマ）であっても、並びに／又は電極接触（平行平板リアクター、ニードル−平板リアクター、抵抗バリア放電、及び／又は誘電体バリア放電）を含んでいてもよい。

ある実施形態において、非熱プラズマは、加熱される基板を必要とせず、加熱されるチャンバを必要とせず、及び／又は大気圧近くで運転される。

図２は、ダイヤモンドライクカーボンを生成するための様々な方法の実施形態の別の１組を表す。ある実施形態において、二酸化炭素ガスが生成及び／又は得られる（ブロック２００）。ある実施形態において、二酸化炭素ガスは、２つの導電性（例えば、金属）電極を含むプラズマチャンバに供給され得る（ブロック２１０）。ある実施形態において、プラズマチャンバの温度は、約１５０℃未満に維持され得る（ブロック２２０）。ある実施形態において、非熱プラズマプロセスが、約５０Ｈｚ〜約１０００Ｈｚの周波数で、約１０Ｖ〜約２００Ｖの入力電圧を有する電源を用い、二酸化炭素ガスに実施される（ブロック２３０）。ある実施形態では、その結果は、二酸化炭素ガスを固形状態に固化すること、及び／若しくは二酸化炭素ガスを除去すること（ブロック２４０）、並びに／又はダイヤモンドライクカーボンを電極の少なくとも１つに形成すること（ブロック２５０）であり得る。

図３は、ダイヤモンドライクカーボンを製造するために使用され得るデバイスの可能な配置の、ある実施形態を示す。ある実施形態において、プラズマチャンバ１が備えられる。ある実施形態において、チャンバは、非熱プラズマチャンバであり得る。ある実施形態において、チャンバは、１つ又は複数の電極を含み得る。ある実施形態において、チャンバは、第１の電極１０及び第２の電極２０を含む。ある実施形態において、第１及び第２の電極（１０及び２０）の少なくとも１つは、電気リード線１１により、プラズマチャンバの制御装置５０（これは、電源と連通状態にあり得る）と電気的連通状態にあり得る。ある実施形態において、チャンバ１は、取込みライン４０及び取出しライン３０と流体連通の状態にある。ある実施形態において、チャンバは、より効率的なプラズマ生成を可能にするために、シールされ得る。ある実施形態において、処理は、一般的に大気の条件下に行われる。ある実施形態において、取込みライン４０は、ＣＯ_２源７０と流体連通の状態にある。ある実施形態において、チャンバは、磁場を発生するためのデバイス、及び／又は冷却システムを含む。ある実施形態において、システムは、プラズマのリモート発生を可能にするように構成される。

ある実施形態において、ＣＯ_２源は、ＣＯ_２のタンクであり得る。ある実施形態において、ＣＯ_２源は、標準大気圧を超える圧力を有する、廃棄及び／又は排出ガスの加圧タンクであり得る。ある実施形態において、ＣＯ_２源は、例えば、乗り物、工場、処理プラント、発電機などからの排出システムであり得る。用いることができるＣＯ_２源のタイプには、いかなる制限も必要でない。

ある実施形態において、電極（１０及び２０）は、金属から製造され得る。ある実施形態において、電極は、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、シリコン、ダイヤモンド、金属合金又はこれらの組合せの少なくとも１つから製造され得る。ある実施形態において、電極は、シリコン、ダイヤモンド、及び／又は金属合金の組合せであり得る。ある実施形態において、３つ以上の電極をチャンバ内で用いることができる。本明細書において用語「電極」が用いられているが、ダイヤモンドライクカーボンにより被覆されることが望まれる物体上に堆積が直接行われるように、ダイヤモンドライクカーボンがその上に配置されることが望まれるデバイス又は構造体もまた、「電極」として使用され得ることを、当業者は理解するであろう。こうして、電極に関して本明細書に記載されている開示は、被覆されることになっている物体、及び／又は電極としてもまた使用され得る物体にもまた当てはまる（適切な構成にある場合）。

ある実施形態において、生成したいかなるダイヤモンドライクカーボンも除去するためにより容易に接近できるように、電極は、チャンバから取り外すことができる。ある実施形態において、１つ又は複数の電極は、より多量のダイヤモンドライクカーボンが積み重なることを可能にする表面を含む。ある実施形態において、１つ又は複数の電極は、ダイヤモンドライクカーボンが、より多く積み重なることを可能にするように設計された表面領域を有する。ある実施形態において、チャンバは、蓄積したカーボンライクダイヤモンドを、１つ又は複数の電極から除去するために設計されたデバイスを含む。ある実施形態では、これは、例えば、グラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）装置、擦り取り装置、又は他のデバイスを含むことができる。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンで被覆された電極（又は、他のデバイス若しくは構造体）が提供される。ある実施形態において、この電極は、少なくとも１つの導電性（例えば、金属）電極、この少なくとも１つの電極上に堆積したダイヤモンドライクカーボン材料、及びこの少なくとも１つの電極上に堆積した少なくとも１種の汚染物質を含み得る。ある実施形態において、電極の表面は、処理される排出ガスベースの原料ガスに由来する汚染要因物（例えば、硫黄及び窒素ベースの誘導体）もまた含み得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、少なくとも１つの電極上に膜（ｆｉｌｍ）として堆積する。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンはアモルファスである。

ある実施形態において、少なくとも１つの電極（又は、他のデバイス若しくは構造体）は、非熱プラズマチャンバ内に存在する。ある実施形態において、前記の少なくとも１つの電極（又は、他のデバイス若しくは構造体）は、金属、例えば、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、シリコン、ダイヤモンド、金属合金、又はこれらの組合せを含む。ダイヤモンドライクカーボンがデバイス又は構造体上に直接堆積させられようとする実施形態において、チャンバは、他のデバイス又は構造体を電極として使えるように（それによって、ダイヤモンドライクカーボンをその上に直接堆積させるように）、他のデバイス又は構造体を電気源に接続するための電気リード線を含むことができる。ある実施形態において、前記の少なくとも１つの電極は、ダイヤモンドライクカーボンコーティングにより被覆されようとする導電性物体である。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクコーティングにより被覆される物品は、比較的低い融点を有する、及び／又は圧力の影響を受け易いものであり得る。ある実施形態において、前記物体は、ＣＯ_２のプラズマ処理の間に、直接被覆され得る；また、それゆえに、このような条件下に安定であり得る。例えば、物体は、室温を超える、又は下層大気の値（ｌｏｗｅｒ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｖａｌｕｅ）の、融点又は分解点を有し得る。例えば、ある実施形態において、前記物体は、３００、２９０、２８０、２７０、２６０、２５０、２４０、２３０、２２０、２１０、２００、１９０、１８０、１７０、１６０、１５０、１４０、１３０、１２０、１１０、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２９、２８、２７、２６、２５、２４、若しくは２３℃、又はこれを超える融点を有し得る。ある実施形態において、前記物体は、標準大気圧未満の気圧、例えば、１０^−５Ｔｏｒｒ、例えば、１０^−４、１０^−３、１０^−２、１０^−１、１、１０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、若しくは７６０Ｔｏｒｒ（又は、これらの値のいずれか１つより小さい値の任意の範囲）で損傷を受ける可能性がある。

ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボン組成物が提供される。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボン組成物は、ダイヤモンドライク粉末、及び非熱プラズマ処理された少なくとも１種の汚染物質を含む。ある実施形態において、組成物は、排出ガスの非熱プラズマ処理の間に存在する排出不純物から生じた誘導体を含み得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボン組成物には、不純物は存在しない。ある実施形態において、カルボニル基が、組成物中に存在し得る。ある実施形態では、ＳＯｘ及び／又はＮＯｘ誘導体が存在し得る。ある実施形態において、ＳＯｘ及び／又はＮＯｘ誘導体は、少なくともＣＯ_２の存在の下で、非熱プラズマ処理を受けたＳＯｘ及び／又はＮＯｘ化合物である。ある実施形態において、組成物中に、（処理されたＣＯ_２以外に）処理された汚染物質は存在しない。

ある実施形態において、生成するダイヤモンドライクカーボンは、その性能特性の１つ又は複数において、ダイヤモンドに似ている。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、次の少なくとも１つを有する：高い耐摩耗性、低い摩擦係数、熱安定性、望ましい光学的特性、高い抵抗、又は望ましい生体適合性。ある実施形態において、ＣＯ_２からのダイヤモンドライクカーボンは、上の特性のいずれか１つ又は複数において、従来の（例えば、水素源でのカーボンコーティングによる）ダイヤモンドライクカーボン生成物に比べて、同じように良好であるか、又は優れている。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、上の特性のいずれか１つ又は複数において、従来のダイヤモンドライクカーボン生成物に比べて、劣る特性を有する。

ある実施形態において、前記ダイヤモンドライクカーボンは、多数の用途に使用され得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、抗摩耗コーティング、磁性媒体保護層、光学的保護コーティング、高周波拡声器振動板、人工心臓弁などの１つ又は複数に使用され得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、デバイス又は部分を電極として使用することにより（これが適切である場合）、被覆されるデバイス又は部分に直接付けられ得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、別の方法で付けられ得る。ある実施形態において、ダイヤモンドライクカーボンは、約０．０１ミクロン〜約１０００ミクロン、例えば、０．０１、０．１、０．２、０．５、１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００ミクロン、又はこれを超える直径を有し得る。

ある実施形態において、ＣＯ_２を削減する、ＣＯ_２を固化する、及び／又はダイヤモンドライクカーボンを生成することができる、排出システムが提供される。ある実施形態において、これは、排出ガスの入口、排出ガスの出口、並びに入口及び出口と流体連結した少なくとも１つのチャンバを含む。ある実施形態において、チャンバは、非熱プラズマを生成するために設計されている。ある実施形態において、チャンバ内には、非熱プラズマを生成できる少なくとも１つの電極が存在する。ある実施形態において、チャンバは、排出ガスがすでに流れるデバイスの一部であり得る。ある実施形態において、チャンバ及び／又は入口は、デバイスがガス出口に連結されることを可能にするように、アダプター又はネジ山を切った部分を含む。ある実施形態において、前記システムは、入口に入る微粒子を除去及び／又は削減するために、チャンバの前に置かれた１つ又は複数のフィルターを含む。ある実施形態において、前記システムは、非熱プラズマが可能な電極を単に含み、これらは、いかなる閉じられた又は効果的に包み込める空間にも配置され、それによってこの空間は非熱プラズマチャンバとなることができ、その中で、上の方法の１つ又は複数を実施することができる。

二酸化炭素からのダイヤモンドライクカーボンの生成
この実施例は、二酸化炭素からダイヤモンドライクカーボンを製造する方法の概略を示す。二酸化炭素は、大気圧で、非熱プラズマチャンバにポンプで送られた。非熱プラズマが、チャンバ内に生成され、ある量のダイヤモンドライクカーボンでチャンバ内の電極を被覆した。入力電圧は２００Ｖで、周波数は８００Ｈｚ、電流は０．７５Ａであった。ガス源として、純粋なＣＯ_２が、チャンバ内に流され、電極はＴｉワイヤであった。堆積は、約０．５時間行われた。実験は、室温、大気圧で実施された。

電極を、走査電子顕微鏡で観察して（図４）、ダイヤモンドライクカーボンが生成されたことを確認した。ダイヤモンドライクカーボンの粒子は、大きさがミクロンスケールであり、形状は不規則であった。ラマン分析もまた、その材料で実施され（結果は図５に示される）、ダイヤモンドライクカーボンのＧピーク及びＤピークにそれぞれ対応する、１５５０ｃｍ^−１及び１３６０ｃｍ^−１のピークを示し、生成物が実際にダイヤモンドライクカーボンであることを裏付けた。

排出ガスからのダイヤモンドライクカーボンの生成
最初に、化石燃料を用いている工場からの排出ガス内に含まれる二酸化炭素ガスを得る。この排出ガスは、２つの金属電極を含む非熱プラズマチャンバ内に、ポンプで送られる。プラズマチャンバの温度を室温に維持し、５０Ｖ、２００Ｈｚで、１０秒間、プラズマを生成する。このプラズマプロセスは、排出ガスからダイヤモンドライクカーボンを電極上に生成するであろう。

二酸化炭素の放出の削減
非熱プラズマ処理チャンバが、排出システムの末端に取り付けられる。排出システムから流れ出る二酸化炭素ガスが、７０℃で、約１２Ｖの電圧を用い、約６０Ｈｚの周波数で、少なくとも５秒間、非熱プラズマ処理を受ける。これは、システムにおける二酸化炭素の少なくともいくらかを、プラズマチャンバ内の電極に結び付ける結果を生じ、こうして、システムの二酸化炭素の放出を削減するであろう。

二酸化炭素の固化
二酸化炭素が集められる。それは、非熱プラズマ処理条件の下で、室温で、１００Ｖ、５００Ｈｚで３０秒間、処理されるであろう。二酸化炭素は、プラズマプロセスによって、プラズマチャンバ内の電極上のダイヤモンドライクカーボンに変換されるであろう。これは、二酸化炭素を固形状態で電極上に効果的に固化し、二酸化炭素を大気から除去するであろう。

ダイヤモンドライク粉末の生成
粉末状のダイヤモンドライクカーボンが、（例えば、実施例１の）生成物を取りだし、次いで、生成したダイヤモンドライクカーボンを電極から引き離すことによって生成され得る。次に、生成物は、粉末状のダイヤモンドライクカーボンを製造するために、さらに粉砕される。

本開示は、本出願に記載されている特定の実施形態によって限定されるべきではなく、それらは、様々な態様の例示であろうとするものである。当業者には明らかであろうように、多くの修正及び変形が、その精神及び範囲から逸脱することなく成され得る。本明細書において列挙されているものに加えて、開示の範囲内で実用的に等価な方法及び装置が、先の説明から、当業者には明らかであろう。このような修正及び変形は、添付の特許請求の範囲内にあるものとする。本開示は、添付の特許請求の範囲が資格を与える等価物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲によってのみ、限定されるべきである。本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物又は生物学的システム（これらは、言うまでもなく、変わり得る）に限定されると理解されるべきでない。本明細書において用いられている用語は、単に特定の実施形態を説明する目的のためのものであるにすぎず、限定的であろうとするものではない。

本明細書における実質的に全ての複数形及び／又は単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況及び／又は用途に適切なように、複数形から単数形に、及び／又は単数形から複数形に変換することができる。様々な単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（例えば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」及び「１つ又は複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つ又は複数の」又は「少なくとも１つの」及び「ａ」又は「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は、「少なくとも１つの」又は「１つ又は複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（例えば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、又は２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ及びＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを共に、Ａ及びＣを共に、Ｂ及びＣを共に、並びに／又はＡ、Ｂ、及びＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、又はＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを共に、Ａ及びＣを共に、Ｂ及びＣを共に、並びに／又はＡ、Ｂ、及びＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語及び／又は句も、明細書、特許請求の範囲、又は図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、又は両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、句「Ａ又はＢ」は、「Ａ」又は「Ｂ」或いは「Ａ及びＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

さらに、開示の特徴及び態様が、マーカッシュグループによって記載されている場合、それによって、その開示はまた、マーカッシュグループの任意の個々の要素、又は要素のサブグループに関連して記載されることを、当業者は理解するであろう。

当業者によって理解されるであろうように、記載されている説明を提供することに関連するような、目的のいずれか及び全てにとって、本明細書に開示されている全ての範囲は、また、可能な従属範囲のいずれか及び全て並びにそれらの従属範囲の組合せを包含する。列挙されているいかなる範囲も、その同じ範囲が、１／２、１／３、１／４、１／５、１／１０などに、少なくとも等分割されることを十分に表し、可能にするものであると、容易に理解され得る。非限定的例として、本明細書において論じられた各範囲は、下側の１／３、中間の１／３、及び上側の１／３、などに容易に分割され得る。当業者によって同じく理解されるであろうように、「まで」、「少なくとも」などのような全ての用語は、挙げられている数値を含み、延いては、上で論じられた従属範囲に分割され得る範囲を表す。最後に、当業者によって理解されるであろうように、ある範囲は、個々の数値の各々を含む。こうして、例えば、１〜３個のセルを有するグループは、１、２、又は３個のセルを有するグループを表す。同様に、１〜５個のセルを有するグループは、１、２、３、４、又は５個のセルを有するグループを表す、等々。

前記より、本開示の様々な実施形態が、例示の目的で本明細書において説明されたこと、及び様々な修正が本開示の範囲及び精神から逸脱することなく成され得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書において開示されている様々な実施形態は、限定的であろうとするものではなく、真の範囲及び精神は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (17)

1. ダイヤモンドライクカーボンの生成方法であって、
   二酸化炭素を含む、ある容積のガスを供給すること、及び
   非熱プラズマプロセスを二酸化炭素に実施して、ダイヤモンドライクカーボンを生成すること
   を含み、
   前記非熱プラズマプロセスが１７℃〜５０℃の温度で大気圧で行われる、
   方法。
2. 二酸化炭素ガスからの炭素の固化方法であって、
   二酸化炭素を含む、ある容積のガスを供給すること、及び
   非熱プラズマプロセスを実施して、二酸化炭素の少なくともいくらかを電極上に堆積させ、それによって二酸化炭素を固化すること
   を含み、
   前記非熱プラズマプロセスが１７℃〜５０℃の温度で大気圧で行われる、
   方法。
3. 前記ある容積のガスが本質的に二酸化炭素からなる、請求項２に記載の方法。
4. 前記ある容積のガスが、ある容積の汚染されたガスを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記ある容積の汚染されたガスが、排出ガスから得られる、請求項４に記載の方法。
6. 前記ある容積の汚染されたガスが、化石燃料を燃焼させることによる排出ガスである、請求項４に記載の方法。
7. 前記ある容積のガス内の前記二酸化炭素が、前記ある容積のガス内の望ましくない汚染物質である、請求項１に記載の方法。
8. 前記二酸化炭素が、純粋な二酸化炭素源から、前記ある容積のガスに添加されなかった、請求項１に記載の方法。
9. 前記プラズマプロセスが、１０Ｖ〜２００Ｖの入力電圧で電源を用いて実施される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記プラズマプロセスが、５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの周波数で実施される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記プラズマプロセスが５秒以上行われる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記ダイヤモンドライクカーボンが金属電極上に生成される、請求項１に記載の方法。
13. 前記電極が、シリコン、金属合金、及びダイヤモンドの少なくとも１種を含む、請求項１に記載の方法。
14. ある容積の汚染ガスからの二酸化炭素の削減方法であって、
    二酸化炭素を含む、ある容積の汚染ガスを供給すること、
    少なくとも１つの導電性構造体を提供すること、及び
    非熱プラズマプロセスを実施して、前記二酸化炭素をダイヤモンドライクカーボンとして前記導電性構造体上に堆積させることによって前記二酸化炭素の少なくとも一部を除去し、それによって前記ある容積の汚染ガスから前記二酸化炭素を削減すること
    を含み、
    前記非熱プラズマプロセスが１７℃〜５０℃の温度で大気圧で行われる、
    方法。
15. 前記ダイヤモンドライクカーボンが、前記導電性構造体上に生成される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記導電性構造体が、メッシュ、箔、又はワイヤの少なくとも１つの形状を有する、請求項１４に記載の方法。
17. 排出ガスの入口、
    前記排出ガスの出口、
    前記入口及び前記出口に流体連結した少なくとも１つのチャンバであって、非熱プラズマプロセスを実施するように設計されたチャンバ、及び
    前記非熱プラズマを発生することができる、前記チャンバ内の少なくとも１つの電極
    を含み、
    前記非熱プラズマプロセスが１７℃〜５０℃の温度で大気圧で行われる、
    排出システム。

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