KR100935867B1 - 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
수소를 첨가한 불활성 가스 분위기중에서 발생시킨 플라즈마불꽃내에 탄소막대를 도입하여, 탄소를 증발시킴으로써, 탄소막대 표면에 STM이나 AFM용 탐침, 표시소자, 디스플레이 등의 전계방출 전자원 등으로서 유용한, 새로운 카본나노 구조물인 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 퇴적시켜서 제조한다.
Description
본 출원의 발명은, 예단(銳端) 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 출원의 발명은, STM이나 AFM용 탐침, 표시소자, 디스플레이 등의 전계방출 전자원 등으로서 유용한, 새로운 카본나노 구조물인 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법에 관한 것이다.
종래부터, 카본나노튜브, 카본나노혼 등의 카본나노 구조물질을 미소전자소자의 도체나 FPD 등의 전극, 미크로 구조물, 고강도재료 흡착재 등으로서 이용하는 연구가 수많이 이루어지고 있다.
이 카본나노튜브는, 그라파이트의 시트가 원통형상으로 둥글게 된 형상을 가지며, 시트가 한 겹인 단층 카본나노튜브와, 복수의 시트가 포개어넣어진 형상으로 겹쳐진 다층 카본나노튜브로 분류할 수 있다. 일반적으로 잘 알려져 있는 단층 카본나노튜브는 지름이 1∼2㎚, 길이가 수㎛인 것이 많고, 또, 다층 카본나노튜브에 대해서는, 최외층의 지름이 수십㎚, 최내층의 지름이 수∼10㎚, 길이가 수㎛인 것이 많다.
한편, 카본나노혼은 단층 카본나노튜브의 선단이 원추형상으로 폐쇄된 형상의 것이다. 이 카본나노혼은 실제로는, 다수의 카본나노혼이 원추형상의 선단을 외측으로 해서 방사상으로 집합되어, 지름 약 100㎚ 정도의 구상체로 된 카본나노혼 집합체로서 얻어진다.
이러한 카본나노 구조물에 있어서, 최근, 최외층의 지름은 종래의 것과 동일한 10㎚ 정도이지만, 중심부까지 층이 빽빽히 형성되어 있고, 가장 내측의 가장 가는 층의 지름이 약 0.4㎚인 다층 카본나노튜브가 발견되었다. 이 가장 내측의 카본나노튜브에 있어서의 약 0.4㎚라는 지름은, 지금까지 발견된 것 중에서 가장 가는 것임은 물론이며, 가장 작은 플러렌인 C20의 분자지름과 일치하는 크기이며, 이것보다 가는 카본나노튜브는 안정되게 존재할 수 없다라는 극한의 가늘기이기도 하다. 즉, 이 다층 카본나노튜브는, 더이상 내측에 튜브가 생성되지 않는 한계까지 빽빽히 채워진 다층 나노튜브이다.
이 빽빽히 채워진 다층 카본나노튜브의 특징으로서는, 종래의 다층 카본나노튜브와 마찬가지로 화학적으로 안정적인 것에 추가로, 기계적 강도가 더욱 높아져 있다라고 생각된다. 또, 가장 내측의 지름 0.4㎚의 카본나노튜브에 대해서는, 금속적 성질을 갖는다라는 흥미 깊은 특성 등이 밝혀져 오고 있다. 이것은, 일반적으로 얻어지는 지름이 1∼2㎚인 단층 카본나노튜브에서는, 탄소원자의 배열에 따라 금속적 성질을 갖는 경우와 반도체적 성질을 갖는 경우가 있다라는 특성과 다른 것이 다.
이렇게, 카본나노 구조물에 있어서는, 구조가 약간 변화되는 것만으로 특성이 크게 변화되는 등, 각종의 기능재료로서의 미지의 가능성이 숨겨져 있고, 또 더욱 새로운 카본나노 구조물의 출현이 기대되고도 있다.
본 출원의 발명은, 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 더욱 새로운 카본나노 구조물로서, STM이나 AFM용 탐침, 표시소자, 디스플레이 등의 전계방출 전자원 등으로서 유용한, 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체와, 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막, 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
그래서, 본 출원의 발명은, 상기의 과제를 해결하는 것으로서, 이하와 같은 발명을 제공한다.
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본 출원의 발명은, 제9에는, 수소를 첨가한 불활성 가스 분위기중에서 발생시킨 플라즈마불꽃내에 탄소막대를 도입하여, 탄소를 증발시킴으로써, 탄소막대 표면에 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 출원의 발명은, 상기 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법에 있어서, 제10에는, 4㎒이상의 고주파 플라즈마를 이용하는 것을 특징으로 하는 제조방법을, 제11에는, 플라즈마불꽃의 중심부의 온도를 5000℃이상으로 하는 것을 특징으로 하는 제조방법을, 제12에는, 탄소막대의 선단을 원추형상으로 하는 것을 특징으로 하는 제조방법을, 제13에는, 탄소막대의 선단이 플라즈마불꽃의 중심부로 되도록 탄소막대를 도입하는 것을 특징으로 하는 제조방법을, 제14에는, 플라즈마불꽃이 단축 약 30㎜, 장축 약 60㎜의 타원 구상일 때, 플라즈마불꽃의 중심으로부터 15∼20㎜의 탄소막대 표면에 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 제조방법을, 제15에는, 불활성 가스에 첨가하는 수소를 2∼10%로 하는 것을 특징으로 하는 제조방법을, 제16에는, 불활성 가스가 Ar인 것을 특징으로 하는 제조방법을 제공한다.
도1은, 본 출원의 발명에 있어서의 예단 다층 카본나노튜브의 선단형상을 예시한 도이다.
도2는, 본 출원의 발명의 방법에 의해 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체가 얻어지는 모습을 예시한 도이다.
도3은, 실시예에 있어서 사용한, 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 제조하기 위한 장치를 예시한 도이다.
도4는, 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막의 주사형 전자현미경(SEM)상을 예시한 도이다.
도5의 (a), (b)는 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 주사형 전자현미경(SEM)상을 예시한 도이다.
도6은, 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 투과형 전자현미경(TEM)상을 예시한 사진이다.
도7은, 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 투과형 전자현미경(TEM)상을 예시한 사진이다.
도8은, 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 라만 스펙트럼을 예시한 도이다.
본 출원의 발명은, 상기와 같은 특징을 갖는 것이지만, 이하에 그 실시형태에 대해서 설명한다.
먼저, 본 출원의 발명이 제공하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체는, 일단이 예각으로 뾰족해진 예단 다층 카본나노튜브의 복수가, 그 예단부를 외측으로 해서 방사상으로 집합된 것임을 특징으로 하고 있다.
본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체에 있어서의 예단 다층 카본나노튜브는, 길이가 대략 1㎛ 정도로 균일하며, 그 예단부가 40°이하의 예각으로 뾰족해진 원추형상의 형상을 갖고 있다. 도1의 (i)∼(iii)에, 이 예단 다층 카본나노튜브의 예단부의 종단면 모식도를 예시했다. 보다 상세하게 설명하면, 이 예단 다층 카본나노튜브의 예단부의 원추는, 원추축과 원추면이 이루는 각도가 20°정도이하이며, 예단부로서는 40°이하의 원추형상으로 되어 있다. 보다 대표적으로는, 이 예단부는 약 30°의 원추형상이다. 그리고, 그 원추의 정점은 예를 들면 (i)에 나타낸 바와 같이, 예단 다층 카본나노튜브의 축의 연장상이거나, (iii)에 나타낸 바와 같이, 관벽의 연장상에 있거나, 또는 (ii)에 나타낸 바와 같이 (i)와 (iii)의 중간에 있는 것으로, 여러가지의 것이 혼재하고 있다.
그리고, 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체에 있어서의 예단 다층 카본나노튜브는, 놀랍게도, 그 중심부에 큰 공동은 형성되어 있지 않고, 중심부까지 빽빽히 카본나노튜브가 형성되어 있는 것이다. 이 예단 다층 카본나노튜브의 가장 내측의 카본나노튜브의 지름은 대략 0.4㎚이다. 이 대략 0.4㎚,또는 측정 오차를 포함시킨 이 크기는, 최근 보고된 빽빽히 채워진 다층 나노튜브와 동일한, 더 이상 내측에 튜브가 생성되지 않는 한계의 크기를 의미하고 있다. 이것으로부터, 이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체에는, 특이한 특성이 구비되어 있을 가능성을 기대할 수 있다.
이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체는, 이상과 같은 예단 다층 카본나노튜브가 그 예단부를 외측으로 해서 방사상으로 집합되어 있어, 그 전체형상으로서는, 구체에 가까운 것이나, 마치 이끼가 자라난 듯한 형태의 것 등이 있다. 그리고, 그 지름(크기)은 약 1∼5㎛ 정도의 것이 실현되어 있다. 1개의 예단 다층 카본나노튜브의 길이가 모두 대략 1㎛인 것으로부터도 알 수 있듯이, 이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 지름은 예단 다층 카본나노튜브방사상 집합체의 길이에 의존하고 있지 않으며, 집합되어 있는 예단 다층 카본나노튜브의 수가 늘어나면 지름(크기)이 증대된다라고 생각된다.
한편, 본 출원의 발명이 제공하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막은, 상기의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체가, 막형상으로 몇층인가 겹쳐져 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막의 막두께는, 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 겹쳐지는 양에 의존하지만, 관찰한 결과로부터는 그 막두께는 20∼150㎛ 정도라고 추측된다. 그리고 본 출원의 발명이 제공하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막에 대해서 특징적인 것은, 이 막은, 예를 들면 카본나노혼과 같은 입자형상체가 단지 퇴적되어 있는 것이 아니고, 하층의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체 위에 다른 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체가 마치 「(싹이)나는」것처럼 겹쳐져 있는 것이다. 따라서, 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막은, 반데르발스(Van de Waals)적인 결합이 아니고, 보다 화학결합에 가까운 힘으로 막형상으로 응집되어 있다라고 생각된다.
이러한 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체 및 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막은, 선단부가 예각으로 뾰족해져 있는 것이므로, 예를 들면 주사형 터널 현미경(STM)이나 원자간력 현미경(AFM) 등으로 대표되는 주사형 프로브 현미경(SPM)용 탐침 등에 응용할 수 있다. 예를 들면 이 탐침으로서는, 단층 카본나노혼을 이용하는 것도 검토되고 있지만, 이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체는 빽빽히 채워진 구조를 갖고 있는 것이므로, 보다 강고한 탐심(探芯)을 실현할 수 있다.
이상과 같은 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체는, 예를 들면, 이하의 본 출원의 발명의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법에 의해 얻을 수 있다. 즉, 예를 들면 도2에 예시한 바와 같이, 수소를 첨가한 불활성 가스(4) 분위기중에서 발생시킨 플라즈마불꽃(1)내에 탄소막대(2)를 도입하여, 탄소를 증발시킴으로써, 탄소막대(2) 표면에 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체(10)를 퇴적시킴으로써 제조할 수 있다.
본 출원의 발명에 있어서, 탄소를 증발시키는 플라즈마불꽃(1)은 매우 중요하다. 탄소를 효율적으로 증발시키기 위해서, 플라즈마불꽃(1)의 중심부의 온도는 5000℃이상인 것이 바람직하다. 또한, 높은 가스압력에서도 안정된 플라즈마불꽃(1)을 유지할 수 있기 위해서, 주파수가 4㎒이상인 고주파 플라즈마를 이용하는 것이 바람직한 것으로서 예시된다.
이 플라즈마(1)의 발생 분위기는, 수소를 첨가한 불활성 가스(4)로 하도록 하고 있다. 불활성 가스(4)로서는, Ar(아르곤), He(헬륨), Ne(네온) 등의 희가스를 이용할 수 있고, 플라즈마불꽃을 보다 안정되게 발생시킬 수 있는 것으로서 Ar을 이용하는 것이 바람직하다. 이 불활성 가스(4) 분위기중에 첨가하는 수소의 농도는 2∼10% 정도로 할 수 있고, 10% 정도로 하는 것이 바람직하다.
본 출원의 발명에 있어서, 원료로서 이용하는 탄소막대(2)는, 순도가 99% 정도이상의 탄소의 소결체나, 다공질체 등을 이용할 수 있다. 탄소막대(2)의 순도가 낮아지면, 비정질 카본 등의 불순물이 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 이 탄소막대(2)에는, 촉매로서의 금속을 첨가할 필요는 없다. 또한, 형상에 대해서는, 탄소막대(2)의 선단을 플라즈마불꽃(1)에 도입할 수 있는 것이면 지름이나 길이 등에 대한 제한은 없고, 이용하는 플라즈마 발생장치나 발생되는 플라즈마불꽃(1)의 크기 등에 따라서 임의의 것으로 할 수 있다. 예를 들면, 플라즈마불꽃(1)에서 보다 고온인 중심부에 도입할 수 있을 정도의 굵기의 탄소막대(2)로 하는 것이나, 보다 바람직하게는, 탄소가 증발되기 쉽도록, 탄소막대(2)의 선단부분을 예를 들면 연필과 같이 원추형상으로 성형해 두는 것이 바람직한 예로서 나타내어진다.
이 탄소막대(2)를 플라즈마불꽃(1)의 중심부에 도입하여, 탄소를 증발시킨다. 증발된 탄소의 일부는 캐리어가스의 흐름을 받아, 플라즈마불꽃(1)의 중심부로부터 약간 떨어진 탄소막대(2) 표면에 퇴적된다. 이들 퇴적물은, 도2중에 도면부호 A 및 B로 나타낸 바와 같이, 솜형상 퇴적물(A)과 막형상 퇴적물(B)로 이루어지며, 이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체(10)는 막형상 최적물(B)로서 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 플라즈마불꽃(1)이, 단축 약 30㎜, 장축 약 60㎜의 타원 구상일 때, 플라즈마불꽃(1)의 중심으로부터 약 15∼30㎜의 탄소막대(2) 표면에, 보다 한정적으로는 약 15∼20㎜ 정도의 탄소막대(2) 표면에, 막형상 퇴적물(B)로서 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체(10)를 얻을 수 있다.
이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체(10)는 비정질 카본 등의 탄소미립자와 함께 생성해서 퇴적되지만, 본 출원의 발명의 방법에 의하면, 탄소막대(2) 표면의 이 위치에서의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체(10)의 순도는 95%이상으로 매우 고순도이다. 또한, 원료로서의 탄소막대(2)에 금속촉매 등을 이용하지 않으므로, 금속입자 등의 불순물은 혼입되지 않는다.
이상과 같이, 본 출원의 발명의 방법에 따르면, 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 고순도로 제조할 수 있기 때문에, 예를 들면, 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 각종 특성이나, 그 응용에 관한 연구 등에 매우 유용하게 된다.
이하에 실시예를 나타내어, 본 발명의 실시형태에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
실시예
도3에 나타낸 고주파 플라즈마 발생장치를 사용해서 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 제조했다. 먼저, 석영관(5)안에 수소를 첨가한 불활성 가스(4)를 공급하고, 석영관(5)의 외주에 감은 구리제의 유도 코일(3)에, 약 4㎒의 고주파 전 류를 인가해서, 고주파 플라즈마(1)를 발생시켰다. 불활성 가스(4)로서는 Ar을 이용하고, 석영관(5)안에서의 Ar가스 유량은, 플라즈마(1)내를 회전하는 내회전 가스가 15㎖/min, 플라즈마(1)의 외측을 직선으로 흐르는 외반경 가스가 15㎖/min, 플라즈마(1)의 외측을 회전하는 외회전 가스를 20㎖/min으로 해서, 플라즈마불꽃(1)을 장시간 안정시키도록 했다. 이 Ar가스에의 수소의 첨가량은 2㎖/min으로 했다. 또, 수소를 첨가한 불활성 가스(4)는, 로터리 펌프에 의해 배출구(7)로부터 배출된다.
이렇게 발생시킨 플라즈마불꽃(1)의 중심부에, 상하 가동의 탄소막대 홀더(6)에 의해 탄소막대(2)를 도입하여, 탄소를 증발시켰다. 약 15분후, 탄소막대의 선단으로부터 약 15∼20㎜의 표면에, 막형상의 퇴적물로서, 순도 95%이상의 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 얻었다.
얻어진 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막의 주사형 전자현미경(SEM)상을 도4에, 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 SEM상을 도5의 (a), (b)에 나타냈다. 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체가 겹쳐져서 퇴적되어 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체막이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체는, 다수의 예단 다층 카본나노튜브가 방사상으로 집합된 것임을 알 수 있었다.
이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 투과형 전자현미경(TEM)상을 도6 및 도7에 나타냈다. 보다 상세하게 관찰하면, 얻어진 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체는, 선단이 대략 30°정도의 원추형상으로 된 예단 다층 카본나노튜브가, 그 예단부를 외측으로 해서 방사상으로 집합된 것임을 확인할 수 있었다. 또한, 1개의 예단 다층 카본나노튜브는, 약 10∼20층 정도의 그라파이트 시트가 중심부까지 빽빽히 채워진 다층 카본나노튜브이며, 최외층의 지름이 10㎚ 정도, 최내측의 층은 지름이 약 0.4㎚인 것이 확인되었다.
도8에, 얻어진 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 라만 스펙트럼을 나타냈다. 그라파이트에 기인하는 2개의 피크가 얻어지고, 이 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체는 매우 깨끗한 그라파이트층으로 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
물론, 본 발명은 이상의 예에 한정되는 것이 아니고, 세부에 대해서는 여러가지 형태가 가능한 것은 말할 필요도 없다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해, STM이나 AFM용 탐침, 표시소자, 디스플레이 등의 전계방출 전자원 등으로서 유용한, 새로운 카본나노 구조물인 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체와 그 제조방법이 제공된다.
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- 수소를 첨가한 불활성 가스 분위기중에서 발생시킨 플라즈마불꽃내에 탄소막대를 도입하여, 탄소를 증발시킴으로써, 탄소막대 표면에 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 4㎒이상의 고주파 플라즈마를 이용하는 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 플라즈마불꽃의 중심부의 온도를 5000℃이상으 로 하는 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 탄소막대의 선단을 원추형상으로 하는 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 탄소막대의 선단이 플라즈마불꽃의 중심부로 되도록 탄소막대를 도입하는 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 플라즈마불꽃이 단축 30㎜, 장축 60㎜의 타원 구상일 때, 플라즈마불꽃의 중심으로부터 15∼20㎜의 탄소막대 표면에 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체를 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 불활성 가스에 첨가하는 수소를 2∼10%로 하는 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 불활성 가스가 Ar인 것을 특징으로 하는 예단 다층 카본나노튜브 방사상 집합체의 제조방법.
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| JP4390847B1 (ja) * | 2008-07-31 | 2009-12-24 | 株式会社ライフ技術研究所 | 電子放出体および電子放出体を備えた電界放射装置 |
| US8699207B2 (en) * | 2008-10-21 | 2014-04-15 | Brookhaven Science Associates, Llc | Electrodes synthesized from carbon nanostructures coated with a smooth and conformal metal adlayer |
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| US8518542B2 (en) * | 2009-05-26 | 2013-08-27 | Life Technology Research Institute, Inc. | Carbon film and carbon film structure |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0761803A (ja) * | 1993-08-26 | 1995-03-07 | Nec Corp | フラーレン及びカーボンナノチューブの合成方法 |
| JPH09188509A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-22 | Nec Corp | カーボン単層ナノチューブの製造方法 |
| WO1998042621A1 (en) | 1997-03-25 | 1998-10-01 | Kvaerner Technology And Research Ltd. | Micro-domain graphitic materials and method for producing the same |
| JP2000327317A (ja) * | 1999-05-20 | 2000-11-28 | Ise Electronics Corp | グラファイト質ナノ繊維、その製造方法および製造装置 |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
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| US6221489B1 (en) * | 1998-11-19 | 2001-04-24 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Carbonaceous fiber acute-angled at both ends and production process therefor |
| US20030233871A1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-12-25 | Eloret Corporation | Multi-walled carbon nanotube scanning probe apparatus having a sharpened tip and method of sharpening for high resolution, high aspect ratio imaging |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0761803A (ja) * | 1993-08-26 | 1995-03-07 | Nec Corp | フラーレン及びカーボンナノチューブの合成方法 |
| JPH09188509A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-22 | Nec Corp | カーボン単層ナノチューブの製造方法 |
| WO1998042621A1 (en) | 1997-03-25 | 1998-10-01 | Kvaerner Technology And Research Ltd. | Micro-domain graphitic materials and method for producing the same |
| JP2000327317A (ja) * | 1999-05-20 | 2000-11-28 | Ise Electronics Corp | グラファイト質ナノ繊維、その製造方法および製造装置 |
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