JPH06310976A - 機械振動子 - Google Patents
機械振動子Info
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- JPH06310976A JPH06310976A JP5092902A JP9290293A JPH06310976A JP H06310976 A JPH06310976 A JP H06310976A JP 5092902 A JP5092902 A JP 5092902A JP 9290293 A JP9290293 A JP 9290293A JP H06310976 A JPH06310976 A JP H06310976A
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- Japan
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- mechanical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 カーボンナノチューブを用いた極微小な機械
振動子を構成し、さらにそれを用い極微小で超高周波に
も対応でき、高選択度、高安定度、高い周波数精度、高
い熱的機械的安定度を有する各種の周波数選択性素子や
発振素子を提供する。 【構成】 数個から数十原子により構成された極微小物
質に、電界、磁界その他の刺激を与え、それらの外角か
らの刺激に対する選択的な機械的応答を用いる素子であ
る。極微小物質として、カーボン原子より構成されたカ
ーボンナノチューブ2を用いることができる。信号の入
力端子3ならびに出力端子4を極微小物質に設け電気的
な信号を入出力とする。それらを基本単位として直列ま
たは並列に組み合わせ任意の周波数特性をもった周波数
選択素子を形成できる。
振動子を構成し、さらにそれを用い極微小で超高周波に
も対応でき、高選択度、高安定度、高い周波数精度、高
い熱的機械的安定度を有する各種の周波数選択性素子や
発振素子を提供する。 【構成】 数個から数十原子により構成された極微小物
質に、電界、磁界その他の刺激を与え、それらの外角か
らの刺激に対する選択的な機械的応答を用いる素子であ
る。極微小物質として、カーボン原子より構成されたカ
ーボンナノチューブ2を用いることができる。信号の入
力端子3ならびに出力端子4を極微小物質に設け電気的
な信号を入出力とする。それらを基本単位として直列ま
たは並列に組み合わせ任意の周波数特性をもった周波数
選択素子を形成できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微小な機械振動子、特
に高安定、高耐久性、高選択性を備えた低周波フィルタ
ー、高周波フィルター、帯域フィルター、発振子を実現
することのできる機械振動子に関するものである。
に高安定、高耐久性、高選択性を備えた低周波フィルタ
ー、高周波フィルター、帯域フィルター、発振子を実現
することのできる機械振動子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常の電気的発振子やフィルターは、イ
ンダクタンスとキャパシタンスの組み合わせで構成され
ている。さらに高い選択度を備えた共振回路やフィルタ
ーを構成するには、水晶などの機械的に安定で圧電効果
を有する結晶が用いられている。これら結晶は目的とす
る周波数に応答させるために機械的に研磨加工して、厚
み、形状、大きさを制御している。
ンダクタンスとキャパシタンスの組み合わせで構成され
ている。さらに高い選択度を備えた共振回路やフィルタ
ーを構成するには、水晶などの機械的に安定で圧電効果
を有する結晶が用いられている。これら結晶は目的とす
る周波数に応答させるために機械的に研磨加工して、厚
み、形状、大きさを制御している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】水晶などの均一な結晶
を用いて高い周波数に対応させるためには、機械的にさ
らに小さく加工しなければならない。そのため、振動周
波数やフィルター構成時の特性が加工精度に大きく依存
するようになり高性能の発振子やフィルターを作製する
上で問題となる。
を用いて高い周波数に対応させるためには、機械的にさ
らに小さく加工しなければならない。そのため、振動周
波数やフィルター構成時の特性が加工精度に大きく依存
するようになり高性能の発振子やフィルターを作製する
上で問題となる。
【0004】本発明の目的は、このような問題を解決し
た機械振動子を提供することにある。
た機械振動子を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】大きさが微細で原子の結
合様式が閉じた系をなす材料、例えばカーボンナノチュ
ーブやC60(フラーレン)を機械振動子の構成要素とす
る。カーボンナノチューブは、グラファイト状炭素原子
面を丸めた円筒が1個、または数個入れ子状に配列した
繊維状構造を有し、その直径がナノメートルオーダーの
サイズの極めて微小な物質である。これまで、直径がミ
クロンサイズ以上の炭素繊維は古くから知られていた
が、直径がナノメートル領域のチューブは1991年の
報告[ネイチャー誌(Nature)1991年,35
4巻,pp.56−58]によりはじめて明らかにさ
れ、世界中から1次元導電線、触媒、および超強化構造
体材料として大きな注目を集めている。
合様式が閉じた系をなす材料、例えばカーボンナノチュ
ーブやC60(フラーレン)を機械振動子の構成要素とす
る。カーボンナノチューブは、グラファイト状炭素原子
面を丸めた円筒が1個、または数個入れ子状に配列した
繊維状構造を有し、その直径がナノメートルオーダーの
サイズの極めて微小な物質である。これまで、直径がミ
クロンサイズ以上の炭素繊維は古くから知られていた
が、直径がナノメートル領域のチューブは1991年の
報告[ネイチャー誌(Nature)1991年,35
4巻,pp.56−58]によりはじめて明らかにさ
れ、世界中から1次元導電線、触媒、および超強化構造
体材料として大きな注目を集めている。
【0006】また、フラーレンは炭素からなるサッカー
ボール状(籠状)のクラスタ分子であり、C60以外にC
70も存在する。
ボール状(籠状)のクラスタ分子であり、C60以外にC
70も存在する。
【0007】このような材料は基本構成要素である材料
の均一性が高いので、機械的寸法に対する振動周波数の
再現性が良く、またスプリアスなどの高調波や低調波の
発生が少なく高品質な機械的振動子を得ることができ
る。このような微小な材料を用いると超高周波に対応す
ると共に、機械的にも堅牢で微小な機械振動子を作製で
きる。これを用いて、発振子、各種フィルターを構成す
ることができる。それらの特性は機械振動子の特性を反
映し、選択度、周波数精度、周波数安定度が良く、機械
的、熱的にも安定なものが実現できる。
の均一性が高いので、機械的寸法に対する振動周波数の
再現性が良く、またスプリアスなどの高調波や低調波の
発生が少なく高品質な機械的振動子を得ることができ
る。このような微小な材料を用いると超高周波に対応す
ると共に、機械的にも堅牢で微小な機械振動子を作製で
きる。これを用いて、発振子、各種フィルターを構成す
ることができる。それらの特性は機械振動子の特性を反
映し、選択度、周波数精度、周波数安定度が良く、機械
的、熱的にも安定なものが実現できる。
【0008】
【作用】本発明においては、機械振動子として、例えば
カーボンナノチューブやフラーレンを用いる。これらの
振動子に電極を取り付け、入出力端子を構成する。入力
電気信号に応答して選択された信号を圧電効果により出
力として取り出したり、発振器の発振子として利用する
ことができる。
カーボンナノチューブやフラーレンを用いる。これらの
振動子に電極を取り付け、入出力端子を構成する。入力
電気信号に応答して選択された信号を圧電効果により出
力として取り出したり、発振器の発振子として利用する
ことができる。
【0009】カーボンナノチューブを用いた場合、この
材料は基本的に五員環で構成された面が閉じて結合した
形をしている。その結合の仕方は捻れの程度によって種
類がある。このような周期的な構造のため、ある特定の
直径のナノチューブのみを選択し利用することにより素
子特性の向上ができる。
材料は基本的に五員環で構成された面が閉じて結合した
形をしている。その結合の仕方は捻れの程度によって種
類がある。このような周期的な構造のため、ある特定の
直径のナノチューブのみを選択し利用することにより素
子特性の向上ができる。
【0010】C60などに代表されるフラーレンは構成原
子数が少ない場合は構造がひとつに定まる。より原子数
の大きなフラーレンの場合は異性体が存在するので、分
離して用いることにより、周波数精度や周波数の単一性
のよい振動子を構成することができる。また原子数の多
いフラーレンは共振点を複数もっているが、このような
フラーレンを用いることにより簡単に帯域フィルターや
複数共振フィルターを形成することができ、このように
これらの発振子を組み合わせることにより各種のフィル
ターを構成することができる。
子数が少ない場合は構造がひとつに定まる。より原子数
の大きなフラーレンの場合は異性体が存在するので、分
離して用いることにより、周波数精度や周波数の単一性
のよい振動子を構成することができる。また原子数の多
いフラーレンは共振点を複数もっているが、このような
フラーレンを用いることにより簡単に帯域フィルターや
複数共振フィルターを形成することができ、このように
これらの発振子を組み合わせることにより各種のフィル
ターを構成することができる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の一実施例である。カーボン
ナノチューブ2に電気的信号を印加するために電極1を
設ける。通常は入力用と出力用に二組の電極(4つの電
極)を設け、入力端子3および出力端子4を構成する。
入力端子3から周波数選択前の信号を入れる。入力端子
から入力された信号は圧電効果によりカーボンナノチュ
ーブ2に機械的振動を誘起する。カーボンナノチューブ
の固有振動周波数に対応した周波数成分のみが出力端子
4の電極に電圧として誘起され、周波数選択素子として
機能する。入力ないし出力電極それぞれの2つの端子の
間隔は固有振動周波数を考慮して効率の良い間隔を選
ぶ。同様に入力と出力電極間隔も信号の伝達効率を良く
したり、選択特性を所望の形状にするために最適な距離
を選ぶ。
ナノチューブ2に電気的信号を印加するために電極1を
設ける。通常は入力用と出力用に二組の電極(4つの電
極)を設け、入力端子3および出力端子4を構成する。
入力端子3から周波数選択前の信号を入れる。入力端子
から入力された信号は圧電効果によりカーボンナノチュ
ーブ2に機械的振動を誘起する。カーボンナノチューブ
の固有振動周波数に対応した周波数成分のみが出力端子
4の電極に電圧として誘起され、周波数選択素子として
機能する。入力ないし出力電極それぞれの2つの端子の
間隔は固有振動周波数を考慮して効率の良い間隔を選
ぶ。同様に入力と出力電極間隔も信号の伝達効率を良く
したり、選択特性を所望の形状にするために最適な距離
を選ぶ。
【0012】以上の実施例では、電極の数は4つとした
が、電極を一部共用して、3つの電極とすることもでき
る。
が、電極を一部共用して、3つの電極とすることもでき
る。
【0013】図2はフラーレンを用いた場合で同様に入
力出力端子を設け、入力端子3および出力端子を接続
し、周波数選択素子とする。電極間隔などもカーボンナ
ノチューブを用いた場合と同様に選ぶ。
力出力端子を設け、入力端子3および出力端子を接続
し、周波数選択素子とする。電極間隔などもカーボンナ
ノチューブを用いた場合と同様に選ぶ。
【0014】図3は図1と図2で示したような基本構成
素子を直列に接続したもの、図4は並列に接続した場合
である。このように直列、並列またはそれを組み合わせ
ることにより、例えば帯域フィルターの帯域幅や帯域内
リップル特性、カット周波数での急峻特性などの周波数
特性を所望の形状にすることができる。
素子を直列に接続したもの、図4は並列に接続した場合
である。このように直列、並列またはそれを組み合わせ
ることにより、例えば帯域フィルターの帯域幅や帯域内
リップル特性、カット周波数での急峻特性などの周波数
特性を所望の形状にすることができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、微小な機械振動子とし
て、カーボン原子がチューブ状もしくは籠状となった物
質を用いるが、これらの物質は安定な原子構造を持つた
め機械的応答(振動)選択性が高く、種々の大きさの構
造(直径や長さ)を作製できるので、選択される振動数
も種々のものに適合させることができる。このような原
子レベルで制御された物質を用いることで従来困難であ
った振動数の微妙な制御ができ、また微小な構造である
ため従来の機械振動素子では困難であった高い周波数に
対しても応答する振動子を作製することができる。これ
らの振動子を構成要素として多段に組み合わせることに
より、選択性の良い(Qの高い)低域フィルター、高域
フィルター、バンドパスフィルター、など種々のフィル
ターや発振素子を構成することができる。すなわち、本
発明の機械共振子は極微小で、超高周波に対応し、周波
数精度、共振特性、選択特性、機械的安定性、熱的安定
性に優れた発振子やフィルターを形成することができ
る。
て、カーボン原子がチューブ状もしくは籠状となった物
質を用いるが、これらの物質は安定な原子構造を持つた
め機械的応答(振動)選択性が高く、種々の大きさの構
造(直径や長さ)を作製できるので、選択される振動数
も種々のものに適合させることができる。このような原
子レベルで制御された物質を用いることで従来困難であ
った振動数の微妙な制御ができ、また微小な構造である
ため従来の機械振動素子では困難であった高い周波数に
対しても応答する振動子を作製することができる。これ
らの振動子を構成要素として多段に組み合わせることに
より、選択性の良い(Qの高い)低域フィルター、高域
フィルター、バンドパスフィルター、など種々のフィル
ターや発振素子を構成することができる。すなわち、本
発明の機械共振子は極微小で、超高周波に対応し、周波
数精度、共振特性、選択特性、機械的安定性、熱的安定
性に優れた発振子やフィルターを形成することができ
る。
【図1】本発明の一実施例を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施例を示す説明図である。
【図3】本発明の一実施例を示す説明図で、基本構成素
子を直列に接続したものである。
子を直列に接続したものである。
【図4】本発明の一実施例を示す説明図で、基本構成素
子を並列に接続したものである。
子を並列に接続したものである。
1 電極 2 カーボンナノチューブ 3 入力端子 4 出力端子 5 フラーレン
Claims (4)
- 【請求項1】極微小結晶性構造物を基本要素とする機械
振動子。 - 【請求項2】基本要素となる極微小結晶性構造物を複数
個直列または並列、またはこれらの組み合わせに接続し
たことを特徴とする機械振動子。 - 【請求項3】前記極微小結晶性構造物は、カーボンナノ
チューブであることを特徴とする請求項1または2記載
の機械振動子。 - 【請求項4】前記極微小結晶性構造物は、フラーレンで
あることを特徴とする請求項1または2記載の機械振動
子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5092902A JPH06310976A (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 機械振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5092902A JPH06310976A (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 機械振動子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06310976A true JPH06310976A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14067412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5092902A Pending JPH06310976A (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 機械振動子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06310976A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6559550B2 (en) * | 2000-11-03 | 2003-05-06 | Lockheed Martin Corporation | Nanoscale piezoelectric generation system using carbon nanotube |
US6737939B2 (en) * | 2001-03-30 | 2004-05-18 | California Institute Of Technology | Carbon nanotube array RF filter |
JP2005354651A (ja) * | 2003-08-12 | 2005-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気機械フィルタ、これを用いた電気回路および電気機器 |
WO2006001162A1 (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電気機械フィルタ |
US7115305B2 (en) | 2002-02-01 | 2006-10-03 | California Institute Of Technology | Method of producing regular arrays of nano-scale objects using nano-structured block-copolymeric materials |
US7416699B2 (en) | 1998-08-14 | 2008-08-26 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Carbon nanotube devices |
US7453193B2 (en) * | 1997-10-30 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic device containing a carbon nanotube |
US7819005B2 (en) * | 2007-06-25 | 2010-10-26 | Micron Technology, Inc. | Sensor and transducer devices comprising carbon nanotubes, methods of making and using the same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49129898A (ja) * | 1973-04-20 | 1974-12-12 |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP5092902A patent/JPH06310976A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49129898A (ja) * | 1973-04-20 | 1974-12-12 |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8022610B2 (en) | 1997-10-30 | 2011-09-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic device containing carbon nanotubes |
US7453193B2 (en) * | 1997-10-30 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic device containing a carbon nanotube |
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US7115305B2 (en) | 2002-02-01 | 2006-10-03 | California Institute Of Technology | Method of producing regular arrays of nano-scale objects using nano-structured block-copolymeric materials |
US7700157B2 (en) | 2002-02-01 | 2010-04-20 | California Institute Of Technology | Method of producing regular arrays of nano-scale objects using nano-structured block-copolymeric materials |
US7489211B2 (en) | 2003-08-12 | 2009-02-10 | Panosonic Corporation | Electromechanical filter and electrical circuit and electrical equipment employing electromechanical filter |
JP2005354651A (ja) * | 2003-08-12 | 2005-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気機械フィルタ、これを用いた電気回路および電気機器 |
JPWO2006001162A1 (ja) * | 2004-06-25 | 2008-04-17 | 松下電器産業株式会社 | 電気機械フィルタ |
WO2006001162A1 (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電気機械フィルタ |
JP4633724B2 (ja) * | 2004-06-25 | 2011-02-16 | パナソニック株式会社 | 電気機械フィルタ |
EP1760882A4 (en) * | 2004-06-25 | 2017-12-20 | Panasonic Corporation | Electromechanical filter |
US7819005B2 (en) * | 2007-06-25 | 2010-10-26 | Micron Technology, Inc. | Sensor and transducer devices comprising carbon nanotubes, methods of making and using the same |
US8256293B2 (en) | 2007-06-25 | 2012-09-04 | Micron Technology, Inc. | Devices comprising nanotubes for use as sensors and/or transducers, and related methods |
US8770026B2 (en) | 2007-06-25 | 2014-07-08 | Micron Technology, Inc. | Devices comprising nanotubes or nanowires having alterable characteristics and related methods |
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