JP6096122B2 - ワイヤ状ナノスケール物体を含む構造体を切断するためのデバイス及び方法 - Google Patents
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Description
‐ 1フェムト秒と300フェムト秒との間の幅のレーザパルス状のレーザビームを放出することができるレーザ源と;
‐ 放出された各レーザパルスのエネルギーを0.1μJから10mJの間に調整することができる手段と;
‐ 放出されたレーザパルスの繰り返し周波数を10Hzから10kHzの間に設定することができる手段と;
‐ 放出されたレーザパルスを直線偏光させることができる手段と;
‐ 構造体のワイヤ状ナノスケール物体の上に直線偏光したレーザパルスを集束させることができる手段と;
‐ 収容容器とを含み、その収容容器は:
a)レーザパルスの波長に対して透明な観測ポートと、
b)切断される構造体が配置されるブラケットと、
c)構造体のワイヤ状ナノスケール物体に対するレーザビームの相対的な変位を生じさせるようにブラケットを移動させることができる手段と、
d)切断の結果として生じたデブリを容器から除去する手段とを含むことを特徴としている。
‐ 無機ナノチューブ、特に、イモゴライトナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブ(BN)、酸化亜鉛ナノチューブ(ZnO)、窒化ガリウムナノチューブ(GaN)、窒化シリコンナノチューブ(Si3N4)、二硫化タングステンナノチューブ(WS2)、二硫化モリブデンナノチューブ(MoS2)、セレン化タングステンナノチューブ(WSe2)、セレン化モリブデンナノチューブ(MoSe2)、二酸化チタンナノチューブ(TiO2)、三酸化モリブデンナノチューブ(MoO3)、及びこれら混合物から成る群から選択された無機ナノチューブ;
‐ 有機ナノチューブ、特に、カーボンナノチューブ、ペプチドナノチューブ、環状ペプチドナノチューブ、膜貫通分子ナノチューブ、クラウンエーテルナノチューブ、ポリフェリンナノチューブ、アクアポリンナノチューブ、グラミシジンナノチューブ、ポリマーナノチューブ、有機分子の自己組織化によって形成されたナノチューブ、及びこれらの混合物から成る群から選択された有機ナノチューブ;
‐ ナノワイヤ、特に、金(Au)ナノワイヤ、銀(Ag)ナノワイヤ、ニッケル(Ni)ナノワイヤ、プラチナ(Pt)ナノワイヤ、シリコン(Si)ナノワイヤ、窒化ガリウム(GaN)ナノワイヤ、リン化インジウム(InP)ナノワイヤ、二酸化シリコン(SiO2)ナノワイヤ、二酸化チタン(TiO2)ナノワイヤ、酸化亜鉛(ZnO)ナノワイヤ、1,5‐ジアミノアントラキノンナノワイヤ、DNA(デオキシリボ核酸)ナノワイヤ、ナノチューブから成るナノワイヤ、及びこれらの混合物から成る群から選択されたナノワイヤ。
‐ 1フェムト秒から300フェムト秒の間の持続期間;
‐ 所望の持続期間を有するパルスの発生に適合可能な波長(例えば800nm);
‐ 10Hzから100kHzの間の繰り返し周波数;
‐ レーザビームのパルスの直線偏光;
‐ 0.1μJから10mJの間の各パルスのエネルギー;
‐ 0.1cmから数センチメートルの間のレーザビームの直径。
‐ 繰り返し周波数fl(例えば1kHzに等しい)でレーザ源によって放出されるパルスl;
‐ “ON”状態又は“OFF”状態に応じてパルス伝達を許可又は拒絶するポッケルセルの制御信号k;
‐ 偏光子P2の出力において伝えられるパルスのビームF(その繰り返し周波数fFは例えば500Hzから1kHzの間である)。
‐ パルスのエネルギー;
‐ パルスの繰り返し周波数; 及び
‐ 切断工程中の複合体のスライド速度(これは、連続的なパルスの空間的重なりの割合に関する)。
L 集束デバイス
nt ナノチューブ
P ポリマー
S レーザ源
T カーペット
Claims (13)
- 同じ軸にそって略整列したワイヤ状ナノスケール物体を含む構造体を切断するためのデバイスであって、
1フェムト秒から300フェムト秒の間の幅のレーザパルス状のレーザビームを放出するレーザ源と、
放出された各レーザパルスのエネルギーを0.1μJから10mJの間に調整する手段と、
放出されたレーザパルスの繰り返し周波数を10Hzから10kHzの間に設定する手段と、
レーザパルスが前記ナノスケール物体の軸に沿った第一の成分及び/又は前記ナノスケール物体の軸に垂直な軸に沿った第二成分から成るように、放出されたレーザパルスを直線偏光させる手段と、
レーザパルスのビームの集束スポットが10μmから500μmの間になるように、数センチメートルの距離にわたって前記構造体の上に直線偏光したレーザパルスを集束させる手段と、
収容容器とを含み、
前記収容容器が、
a)レーザパルスの波長に対して透明な観測ポートと、
b)切断される構造体が配置されるブラケットと、
c)前記構造体のワイヤ状ナノスケール物体に対する前記レーザビームの相対的な変位を生じさせるように前記ブラケットを移動させる手段と、
d)切断の結果として生じたデブリを前記収容容器から除去する手段とを含むことを特徴とするデバイス。 - 前記放出された各レーザパルスのエネルギーを0.1μJから10mJの間に調整する手段(Lm、P1)が、半波長板(Lm)と、偏光子(P1)とを含み、前記放出されたレーザパルスの繰り返し周波数を10Hzから10kHzの間に設定する手段が、ポッケルセル(PK)を含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記切断の結果として生じたデブリを前記収容容器から除去する手段が、前記構造体の近くに配置された加圧ガス流入口と、前記切断の結果として生じたデブリを前記収容容器の外に運ぶガスを排気する手段とを含む、請求項1又は2に記載のデバイス。
- 前記直線偏光したレーザパルスを集束させる手段が、前記ワイヤ状ナノスケール物体の軸に略垂直な軸を有する直線ビーム状のレーザパルスを集束させる少なくとも一つの円錐レンズ又は少なくとも一つのアキシコン(A)から成る、請求項1から3のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記直線偏光したレーザパルスを集束させる手段が、前記ワイヤ状ナノスケール物体の軸に略垂直な平面を定めるレーザシート(Np)状のレーザパルスを集束させる円柱レンズ(LN)から成る、請求項1から3のいずれか一項に記載のデバイス。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のデバイスを用いてワイヤ状ナノスケール物体(nt)を含む構造体を切断するための方法であって、
a)前記構造体の上に集束された直線偏光したレーザパルスが、前記構造体の厚さ方向を定める平坦な表面に略垂直な伝播方向を有し、
b)前記構造体(T)が、前記平坦な表面に平行であり且つパルスの伝播方向に垂直な方向に沿って動かされる、方法。 - 請求項6に記載のデバイスを用いてワイヤ状ナノスケール物体(nt)を含む構造体を切断するための方法であって、直線偏光したレーザパルスが、レーザシート(Np)状で、前記構造体の厚さ方向において集束されて、前記レーザシート(Np)が、前記構造体の厚さ方向によって定められる平面に略垂直な平面を定め、前記構造体が動かされる方向が、前記構造体の厚さ方向によって定められる平面に略垂直である、方法。
- 前記構造体が、基板(Su)に結合されたワイヤ状ナノスケール物体のカーペットから成り、切断工程が、前記基板から前記ワイヤ状ナノスケール物体のカーペットを剥離するものである、請求項6又は7に記載の方法。
- 前記構造体が、ワイヤ状ナノスケール物体のカーペット(T)を含み、切断工程が、前記ワイヤ状ナノスケール物体のカーペットを薄化することを含む、請求項6又は7に記載の方法。
- 前記構造体が、頂部又は端部を有するワイヤ状ナノスケール物体のカーペットを含み、切断工程が、前記ワイヤ状ナノスケール物体の頂部又は端部を切断することを含む、請求項6又は7に記載の方法。
- 前記ワイヤ状ナノスケール物体が、無機ナノチューブ、特に、イモゴライトナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブ(BN)、酸化亜鉛ナノチューブ(ZnO)、窒化ガリウムナノチューブ(GaN)、窒化シリコンナノチューブ(Si3N4)、二硫化タングステンナノチューブ(WS2)、二硫化モリブデンナノチューブ(MoS2)、セレン化タングステンナノチューブ(WSe2)、セレン化モリブデンナノチューブ(MoSe2)、二酸化チタンナノチューブ(TiO2)、三酸化モリブデンナノチューブ(MoO3)、及びこれら混合物から成る群から選択された無機ナノチューブである、請求項6から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ワイヤ状ナノスケール物体が、有機ナノチューブ、特に、カーボンナノチューブ、ペプチドナノチューブ、環状ペプチドナノチューブ、膜貫通分子ナノチューブ、クラウンエーテルナノチューブ、ポリフェリンナノチューブ、アクアポリンナノチューブ、グラミシジンナノチューブ、ポリマーナノチューブ、有機分子の自己組織化によって形成されたナノチューブ、及びこれらの混合物から成る群から選択された有機ナノチューブである、請求項6から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ワイヤ状ナノスケール物体が、ナノワイヤ、特に、金(Au)ナノワイヤ、銀(Ag)ナノワイヤ、ニッケル(Ni)ナノワイヤ、プラチナ(Pt)ナノワイヤ、シリコン(Si)ナノワイヤ、窒化ガリウム(GaN)ナノワイヤ、リン化インジウム(InP)ナノワイヤ、二酸化シリコン(SiO2)ナノワイヤ、二酸化チタン(TiO2)ナノワイヤ、酸化亜鉛(ZnO)ナノワイヤ、1,5‐ジアミノアントラキノンナノワイヤ、DNAナノワイヤ、ナノチューブから成るナノワイヤ、及びこれらの混合物から成る群から選択されたナノワイヤである、請求項6から10のいずれか一項に記載の方法。
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