JP2002507494A - ナノチューブ・マトリクス物質の形成方法 - Google Patents
ナノチューブ・マトリクス物質の形成方法Info
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Abstract
Description
ノチューブ・マトリクス物質の形成を開示するものである。
に対する力学的強度の点で、スチール・ファイバやカーボン・ファイバといった
異なる物質の需要が高い。更に、新たに向上した性質をもつ新たな物質が常に要
望されている。また、独特な電気的性質をもつ物質も、これらが高度な有効性を
もつ分野で強く望まれている。
業が形成されてきている。電子回路の更なる小型化や、半導体ウェーハ上に積層
させて複合三次元構造を構築することに莫大な研究投資が続けられている。
見を報告した。カーボン・ナノチューブの発見は、ナノメータの寸法を有し、カ
ーボン化学及び物理学における興味深い新たな領域を約束してくれる新たな魅力
的な物質であると見なされている。
エンドウ、イイジマ、ドレッセル・ハウスにより編集され、エルセヴィア・サイ
エンス・リミテッドにより1996年に出版された文献「カーボン・ナノチュー
ブ」を参照する。この刊行物は当該分野をカバーする多くの調査記事を含んでい
る。
制のない方法により進められている。ナノチューブは、DCアーク放電又は、多
様に維持された遷移金属触媒が存在する中でのアセチレンの触媒構造において形
成されることが知られている。
なりやすく、このカーボン・ナノチューブでは、複雑な機構をナノチューブより
構成する能力が制限されているため、その有用性が制限されたものとなっている
。
方法により合成する効果的な形態を提供することである。
ている。この方法は、前記各中間物は、少なくとも2つの位置エネルギー結合表
面を含んでおり、各表面は、別の対応する中間物と結合するための少なくとも2
つのレベルの結合位置エネルギーを有しており、前記結合エネルギーは、第1の
中間結合位置エネルギーと第2のより低い結合位置エネルギーとを含んでおり、
(a)中間物を突き合わせる際に、1連の中間物を集め、(b)前記突き合わされた中
間物を、前記中間結合エネルギーを超える平均エネルギーまで攪拌し、(c)前記 平均エネルギーを、実質的に前記第1の中間結合位置エネルギーのレベルまでゆ
っくりと低下させ、(d)触媒要素を前記突き合わされた中間物に導入することに より、実質的に前記第2の低位置エネルギーにおいて前記中間物の結合を生じさ
せて、前記構造体を構成する、以上ステップにより構成した方法である。
り返すステップにより構成することができる。
ーは実質的に前記中間物の水素結合により構成可能であり、前記第2のより低い
位置エネルギーは前記中間物の共有結合により構成することができる。
より構成可能である。
抗、ダイオード又はトランジスタのうち1つの部分を有する。
チューブ・ハブ要素と結合した1連のナノチューブ・ロッドを含んでもよい。前
記ナノチューブ断片はその外部の非反応面に形成された1連の突起を含んでもよ
く、これによりファンデルワールス作用を低減させる。
結合のマトリクスにより構成されるナノチューブ構造体が提供される。前記結合
はナノチューブの筋交い部により構成され得る。
ハブ要素を構築する方法が提供される。
供される。
合された、所定長さのジグザグ型の中央ナノチューブにより構成された、制御さ
れた抵抗特性を有する電気装置が提供される。
合されたジグザグ型の中央ナノチューブと、前記中央ナノチューブに電場を作用
させ、これにより前記アームチェア型ナノチューブ間の導電経路を変更するため
の電場作用手段と、により構成された、信号増幅特性を有する電気装置が提供さ
れる。
合されたジグザグ型の中央ナノチューブと、前記中央ナノチューブに結合された
ジグザグ型の制御ナノチューブを有し、前記ナノチューブは前記中央ナノチュー
ブに電場を作用させるための電場作用手段に結合され、これにより前記アームチ
ェア型ナノチューブ間の導電経路を変更するように構成した、信号増幅特性を有
する電気装置が提供される。
を備え、前記結合部において、前記ナノチューブは、ジグザグのナノチューブを
有し、電気装置の操作特性を提供するためにアームチェア型ナノチューブに対す
る周辺の結合部を有する所定数のナノチューブを設けて構成した電気装置が提供
される。
ームチェア型ナノチューブの共有結合部に結合されている。
を備え、前記結合部において、前記ナノチューブは、ジグザグのナノチューブを
有し、電気装置の操作特性を提供するためにアームチェア型ナノチューブに対す
る周辺の結合部を有する所定数の前記ナノチューブを設けて構成した電気装置が
提供される。
型ナノチューブを備えて構成した電気装置が提供される。
リンスの結合を備え、前記装置は、異なる大きさのナノチューブの結合により形
成された1連のダイオード要素を有して構成した電気装置が提供される。
属型ナノチューブ構造体の結合部を有し、電子が実質的に前記結合部に捕捉され
る量子井戸状構造体を備えて構成した電気装置が提供される。
ューブ装置を備え、該衝撃電子ナノチューブ装置は前記結合部に隣接した少なく
とも1つの量子井戸状構造体を有する電気装置が提供される。
要素を構築する方法が提供される。
を説明する。この説明は、単なる例示として添付された以下の図面を参照する。
たカーボン・ナノチューブ・ダイオードを示している。 図2及び図3は、ナノチューブ抵抗要素を示している。 図4は、ナノチューブ二極型要素を示している。 図5乃至図7は、立方体ナノチューブ構造体を構築するための核構築ブロッ
クの様々な図である。 図8は、四面体構造体を構築するための核構築ブロックを示している。 図9は、四面体構造体の一部を示している。 図11及び図12は、4結合ナノチューブ構造体を示している。 図13乃至図15は、図11及び図12に示す要素から構築された様々なナ
ノチューブ配列を示している。 図16は、異なる長さの筋交いベンジン・ユニットに対するナノチューブ・
メッシュの密度を示している。 図17は、衝撃電子流トランジスタ構造体を示している。 図18は、ジグザグ前駆合成のプロセスを示している。 図19は、アームチェア(8,8)前駆合成のプロセスを示している。 図20は、両端ジグザグ前駆合成のプロセスを示している。 図21は、両端ジグザグ・ナノチューブ合成のプロセスを示している。 図22は、ジグザグ・ナノチューブ合成のプロセスを示している。 図23は、ナノチューブ断片の一端に対する機能化及び保護のプロセスを示
している。 図24は、ナノチューブ線状ダイオード合成のプロセスを示している。 図25は、アームチェア・ナノチューブの長さを増加させるプロセスを示し
ている。 図26は、アームチェア・ナノチューブの長さを更に増加させるプロセスを
示している。 図27は、ナノチューブ・ロッドの合成プロセスを示している。 図28は、端部結合部を有するナノチューブ・ロッドの合成プロセスを示し
ている。 図29は、「ボール」をナノチューブ・ロッドに結合させる第1の方法を示
している。 図30は、低密度ナノチューブ結晶の合成プロセスを示している。 図31は、低密度ナノチューブ結晶を示している。 図32は、ナノチューブ結晶配列ハブ要素開始物質の形成における別の形態
を示している。 図33は、ハブ要素を形成するプロセスを示している。 図34は、「ダンベル」合成プロセスを示している。 図35は、ナノチューブ結晶を形成するための別のプロセスを示している。 図36は、ナノチューブ−ナノチューブの引力における問題を示している。 図37は、ナノチューブの変形例を示している。
製造する方法を開示している。詳細な説明を行うが、該好ましい実施形態の示唆
が、任意の要素配置により構成された任意のナノチューブ型装置の構築にまで及
び得ることは当業者にとって明白である。
とができる。以下、いくつかのこれら装置を、図1乃至図17を参照して説明す
る。
は、ジグザグ型のナノチューブと結合した「アームチェア」ナノチューブ2を含
んでおり、その結合部4にはダイオード構造が形成されている。このように、結
合部4の周りの不均一な配置による結果、該装置はダイオードとして作用し得る
ようになっている。
。このナノチューブ6,8は、様々な長さの中央のジグザグ型のナノチューブ7
,9を包囲している。カーボン・ナノチューブが利用される場合、図2及び3の
構成の降服電圧は約2ボルトである。窒化ホウ素ナノチューブが利用される場合
は約6ボルトである。
0を有すること以外は図3の構成に類似している。該第3アーム10は、他のア
ーム12,13に沿った電流を制御するために電気的に駆動自在となっている。
より、通常では衝撃トランジスタ(ballistic transistor)の非導電となる。結
合部10を介した電位付与により、衝撃移送(ballistic transport)を生じさ せるバンドギャップ整合を起こすバンドシフト(band shifting)が生じる。ア ーム10を介した電位付与によると、漏れ電流も発生する。
る。図5乃至図7では、ネットワーク複合体の基本要素が示されており、該ネッ
トワーク複合体は、互いに背向した6つのダイオードからなる組合せを有してい
る。勿論、直接結合、ダイオード、量子ドット(quantum dot)等を提供する形 で、アームのその他の形態も形成可能である。図5乃至図7において異なる図示
がなされている該ネットワーク要素は、立方体ネットワーク・マトリクス(cubi
c network matrix)において利用可能である。勿論、他のネットワーク・マトリ
クスも可能である。例えば図8において、四面体型要素20〜22が示されてお
り、これらは図9に示すように、対応マトリクス23(corresponding matrix)
を形成する形で利用可能である。該マトリクス構成は、導電経路24,25及び
トランジスタ要素26を含む。図9の構成23は更に回路要求に応じた四面体メ
ッシュに形成されている。
31等により包囲されている「金属」核ナノチューブ部30をもつ四面体格子に
おける量子ドット配列が示されている。集束核30に押し入れられた電子はそこ
で順次格納される。
結合部35は、各結合部においてsp3炭素を有するように形成されている。該
構成は、別のものであり、sp3構成から形成されているので、固有の電荷を有
していない。図13乃至図15に示すように、要素33は、様々な構成配列をも
つ構成要素として利用可能である。該構成配列は、多くの重要な有利な特徴を有
している。例えば図16には、基本要素が異なる支柱(strut)長さを有する場 合に、その密度が変化する状態を示すグラフが示されている。(支柱長さはグラ
フに示された長さの2倍である。)図16のグラフは(18,0)型のナノチュ
ーブについてのものである。よって、図13乃至図15で図示されたものと同様
の構造における機械的性質は、極めて強度が高く、弾性が高く、伸縮性が高く、
圧縮性が高く、ねじれ性が高いことが含まれる。しかしながら、該構成は低いせ
ん断抵抗をもつようである。これから説明する構成はより高いせん断抵抗をもつ
ようにすることも出来る。
る。この場合、アーム52,53が変更されて、窒化ホウ素バンド(Boron Nitr
ide bands)54,55及び58,59等を含んでいる。これらはアーム56, 57等の各側で量子ドット・トラップ(quantum dot trap)として作用し、該量
子ドット・トラップは衝撃電子流を許容することができる。この衝撃電子流は、
各側の量子ドット・トラップによって影響され、そのため量子ドット・トラップ
は、衝撃電子流チャンネル56,57に沿った電子流の反射を制御する。図17
の構成は、量子ドット構造の利用により、図4の構成と比べて、ゲート電流を劇
的に削減したようである。図17の構成50はマルチレベルメモリとして利用可
能であり、アーム52,53,56,57等は、多くの異なる性能を発揮する異
なる機能を介して、異なる多様な組合せで構成可能である。
て説明する。まず図18では、ジグザグ・ナノチューブ前駆体要素を形成するス
テップを説明する。第1ステップは2つの分子60,61を準備する。これら分
子は、標準的な有機化学技術を用いて合成可能である。両分子は4つの側部をも
つものと見なされる。これら側部のうち3つは水素結合部を有し、これら結合部
は合成の後の段階で使用される。これらは3つの直交した保護基、即ち記号A,
B,Cが付された基により保護されている。4番目の側部は水素結合パターンを
有しており、これは2分子間で相補的である。このパターンは、逆結合を防止す
るために非対称でなければならない。
これは後で閉鎖体64となり、最終生成物65を形成する。これは、脱水素及び
精製により可能である。脱水素は、例えばパラジウム触媒を使用することにより
起こすことができる。なお、脱水素は全ての主な段階で示される。大部分の場合
、全合成の最終段階まで脱水素は必要ない。
る。試薬と生成物との間での分子の質量には基本的な差異があり、様々な形態の
精製が採用可能である。
ている。この第1ステップは2つの分子70,71を準備することであり、標準
的な有機化学技術によりこれらは合成可能である。両分子は4つの側部をもつも
のと見なされる。この側部のうち3つは水素結合部を有しており、該水素結合部
は後の合成段階において使用される。これらは3つの直交する保護基、即ち記号
A,B,Cが付された基により保護されている。4番目の側部は水素結合パター
ンを有し、この水素結合パターンは、2分子間で相補的である。逆付着を防止す
るため、このパターンは非対称でなければならない。
られて前駆片74が形成される。
が示されている。この第1ステップは2つの分子80,81を準備することであ
り、標準的な有機化学技術によりこれらは合成可能である。両分子は4つの側部
をもつものと見なされる。この側部のうち3つは水素結合部を有しており、該水
素結合部は後の合成段階において使用される。これらは3つの直交する保護基、
即ち記号A,B,Cが付された基により保護されている。4番目の側部は水素結
合パターンを有し、この水素結合パターンは、2分子間で相補的である。逆付着
を防止するため、このパターンは非対称でなければならない。
られる85。
を形成する際に上記断片は利用可能である。
が図示されている。機能化された端部92,93を有するベンゼン[G,H,I
]ペリレン(peryelen)のような機能化されたPAH90,91から開始し、そ
のような要素93の溶液が、水素結合を崩壊するのに十分な温度で、しかしなが
ら如何なる共有結合も変性させるほどではない温度まで加熱される。そして該溶
液は、攪拌され、水素結合が高度に安定する温度までゆっくり温度を下げられる
(即ち、アニール化される)。このプロセスにより、ループ要素を構成する最善
の形状に断片をアニール化する。そして試薬が混合物に加えられ、リングの閉鎖
95が生じる。次いで、例えば、パラジウム触媒を使用することにより脱水素が
生じ得る。そして精製により、残留した未結合の断片及び試薬から生成物96を
分離できる。
ロセスを説明する。機能化された端部102−105を有するジグザグ前駆分子
101から開始し、端部104,105が保護解除される106,107。要素
の溶液108が、水素結合を崩壊するのに十分な温度で、しかしながら如何なる
共有結合も変性させるほどではない温度まで加熱される。そしてアニール化温度
が、水素結合が高度に安定する点までゆっくり下げられる。該プロセスにより、
最善の形状109−112に断片をアニール化する。そして試薬が加えられ、リ
ングの閉鎖113が生じる。最後に、例えば、パラジウム触媒を使用することに
より要素113は脱水素される。そして精製ステップにより、残留した未結合の
断片及び環閉鎖試薬から生成物を分離できる。
用され得ることは明らかである。
断片は、よく反応する酸素層122が続いたグラファイト層121を構成し得る
ものであり、該酸素層はイソプロピル・ターミネーション層123によりマスク
されている。上述したナノチューブ要素の構築技術は、ダイオード等のような他
のナノチューブ構造に適用する形で拡張可能である。次に、多くの構造について
説明する。
物質は、別個に合成されたナノチューブ要素130,131を含んでもよい。こ
のナノチューブ要素は、アームチェア・ナノチューブ断片である要素130及び
、ジグザグ型ナノチューブ要素である要素131を有する。各要素130,13
1は保護された端部を有している。第1ステップは、アームチェア・ナノチュー
ブ130の端部B及び、ジグザグナノチューブ131の端部Aを保護解除して、
ナノチューブ要素132及び133を形成することである。そして、保護解除さ
れた端部を有するナノチューブは、溶液134内で混合される。該溶液は、水素
結合を崩壊するのに十分な温度で、しかしながら如何なる共有結合も変性させる
ほどではない温度から始まって、水素結合が高度に安定する状態135の温度に
至るまで、ゆっくりアニール化され得る。次に、試薬が加えられることにより、
閉鎖136を確実にし、その結果、例えばパラジウム触媒を使って脱水素が行わ
れる。そして該溶液は精製され、ダイオード生成物を、残留した未結合の断片及
び環閉鎖試薬から分離することが可能である。
る。まず、ナノチューブ断片140の量から始めて、半分の断片によって、B端
部が保護解除141され、他の半分の断片によって、A端部が保護解除される1
42。2つの半分は混合され143、水素結合を崩壊するのに十分な室温で、し
かしながら如何なる共有結合も変性させるほどではない温度から始まって、水素
結合が高度に安定145する温度に至るまで、ゆっくりアニール化される。次に
、試薬が加えられることにより、リング閉鎖が生じ、その後、脱水素が行われる
。
いる。まず、空いた水素結合端部を備え、両端部が保護されたナノチューブ断片
150の量からの開始であった。半分の断片について、端部Bが保護解除151
され、他の半分の断片について、端部Aが保護解除される152。2つの半分は
混合され153、水素結合を崩壊するのに十分な温度で、しかしながら如何なる
共有結合も変性させるほどではない温度から始まって、水素結合が高度に安定1
55する温度に至るまで、ゆっくりアニール化154される。次に、試薬が加え
られることにより、リング閉鎖156が生じる。
。このプロセスでは、2つのナノチューブ断片161及び162が保護解除され
て164,165、互いに混合される166。この混合物はゆっくりアニール化
され167、試薬が加えられ168、リング閉鎖が起こされ、その結果169、
最善の脱水素及び精製となる。上述したプロセスは、ナノチューブ型要素による
任意の三次元メッシュを構築するのに利用可能である。次いで図28では、キャ
ップされた端部をもつナノチューブ・ロッドの合成プロセスが図示されている。
部が保護された形で利用される。断片170の半分は保護解除された第1の端部
171を有しており、断片の他の半分は保護解除された第2の端部を有している
。キャッピングユニット173,174は、始めのナノチューブ・セグメント合
成、対応する混合173,174、アニール化された混合と類似の方法を使用し
て合成可能である。次の閉鎖175,176では通常の方法で処理される。そし
て、図28で説明されたプロセスにより形成されたロッドは、対応する「ボール
」に合わせられ、全体的なマトリクスが形成される。「ボール」及びロッドの一
形成形態を図29に基づいて説明する。続けて、他端が保護解除等177,17
8行われ、2つの混合物が互いに加えられアニール化179されて、緩く結合し
た構造179を形成する。そしてこの構造は閉鎖され、脱水素180される。
プを示している。第1のステップは、水素結合部を、バキボールの12個の5部
分リングそれぞれに引き寄せることにより、バキボール(buckyball)182を 機能化181させることである。そして、ナノチューブ要素(図28の180)
は機能化されたバキボール181と混合される。バキボールの濃度は、ナノチュ
ーブの倍の濃度よりもさらに大きくなければならず、これにより1つ以上のロッ
ドが単一のバキボールに付着することを最小限におえる。水素結合は完了183
され、試薬が加えられて水素結合を共有結合184に変更する。最後に、ロッド
が精製185され、1つ以上のロッドを含む分子を排除する。これと共に、個々
の残留バキボール及び結合試薬を排除する。
いて共有結合され機能化されたバキボールを有するナノチューブが設けられてい
る。好ましくは、混合比率において正確に8.33%のナノチューブ120が設
けられる。ナノチューブ・ロッドの希釈溶液が、バキボール終端をもたない11
/12のロッドと、両端部にバキボール終端を有する残りのロッドの形で用意さ
れる。溶液の量は、好ましくは、所望する拡大されたナノチューブ・メッシュの
量よりも多い。そしてナノチューブ・メッシュは非常にゆっくりとアニール化さ
れ、図31に示すようにメッシュ187を形成する。バキボールとの間の水素結
合相互作用は、マトリクス187が自己形成できるほどに強力でなければならな
い。ゆっくりとしたアニール化により水素結合エネルギーがより小さくて済む。
アニール化の後、試薬が加えられ、水素結合を共有結合に転換する。最後に前記
溶液が排水され、構造187が不活性ガスで満たされる。
るメッシュが形成されてもよい。代りの構成は、図32に示すようにハブ断片の
合成から開始される。ハブ断片190は、有機合成技術を利用して合成され得る
。断片は、PAHの2つの側部の水素結合部の相補的なパターンにより機能化さ
れ得る。
断片の1つの端部上で使用されるものと相補的である。これはBで保護されてい
るのが示されている。4番目の側部は、水素結合部の循環の自己相補的パターン
を有している。これらは直交した保護基Aにより保護されている。そして要素1
91の溶液は、水素結合を崩壊するのに十分な温度で、しかしながら如何なる共
有結合も変性させるほどではない温度に加熱される。該温度は水素結合が高度に
安定する温度にゆっくりと下げられる。この結果、断片192が形成される。そ
して試薬が加えられることにより、最終的なハブ断片193が形成される。
ユニット204は12個のハブ断片193から構築される。第1ステップ200
は、多くのハブ断片の反応しやすい要素を保護解除し、これらを溶液201に加
えることである。この溶液は、水素結合を崩壊するのに十分な温度で、しかしな
がら如何なる共有結合も変性させるほどではない温度に加熱される。断片はアニ
ール化され、表面に均一に分散された断片により12のハブ断片がクラスタを形
成する。類型的結合203が、同じく設けられている単一ハブの「立体図」20
4と共に図示されている。試薬が加えられることにより、リングの閉鎖が生じ、
精製により任意の脱水素が実行される。
ハブ形成体の内部に残して、ハブ形成に対する「ガイド」として使用してもよい
。
である。該ダンベルユニットは合成されたハブ204及び両端ロッド210の混
合物を提供することにより、上記合成体を利用することにより形成される。ハブ
及びロッドそれぞれの端部は保護解除される210,212。ハブ及びロッドの
混合体が設けられ、このハブのモル濃度は、ロッドのモル濃度の2倍よりもかな
り大きい。これにより、2つのロッドが同一のハブに結合する可能性を最小限に
する。続いて、試薬が加えられることにより、リングを閉鎖させ、精製により任
意の脱水素が実行される。これにより、精製されたダンベルユニット213の集
合が提供される。
要なステップが示されている。このナノチューブ結晶は、ダンベル要素213(
図34)と保護解除221されてダブルユニット213と共に溶液に加えられた
一連の両端ロッド220から合成可能である。ダンベル及びロッドの混合では、
11個のロッドの各ダンベルに対するモル比率が正確に制御される。チョクラル
スキの結晶成長(Czochralski crystal growing)に類似したプロセスにより、 ナノチューブ格子の表面中央向けの立方体結晶が形成されてもよい。この場合、
ナノチューブダンベル及びロッドは、チョクラルスキの結晶成長における原子に
類似している。ナノチューブ溶液は、水素結合分離温度よりやや高い温度まで加
熱される。種結晶がこの溶液中に落とされ、ゆっくりと取り出される。結晶を引
き出すプロセスにおいて温度が融点に下降すると、ナノチューブは該種上で結晶
化される。好ましくは前記種は回転されるので、互いに直交した方向のナノチュ
ーブが「溶解液」中において真っ先に消耗してしまうことはない。結晶が引き出
されるにつれ、格子が溶媒から抽出される。別の例において、初期の種は、平ら
な表面を、スポットを結晶格子と同一ピッチに引き寄せるダンベルでパターニン
グすることにより生成できる。
溶媒中に落とされる。全ての水素結合は共有結合に置換されており、脱水素され
ているので、該構造は完全に芳香族で、完全な強度を達成する。最終構造は22
5に図示されている。
した説明が、多様にかつ簡単に変更され得ることが明白である。
混合及びアニール化プロセスの所定のポイントで該要素を代替することにより、
構築可能である。更に、アニール化プロセスも、他の複合結合構造の生成におい
て利用可能であることが明白である。
製を包含可能である。特に、溶液におけるファンデルワールス引力の相互作用に
より、ナノチューブ要素それ自体は、要素間で高度の引力を呈するかもしれない
。このような状態は図36に示されており、ナノチューブ断片230及び231
が高い引力を呈することで、ナノチューブ要素がからみ合った部分が形成される
。
こではナノチューブの外壁においてメタンのグループ235,236等が形成さ
れる。これによりチューブ237,238間におけるファンデルワールス引力が
生じる機会の低減がなされる。
ーション及び/又は変更が、実施形態で示されたような本発明に対してなされ得
ることは、当業者により想到することができる。それゆえ本実施形態は、全ての
点において例示的であって、限定的なものではない。
Claims (28)
- 【請求項1】 中間物から構造体を構築する方法であって、前記中間物は、少なくとも2つ
の位置エネルギー結合面表を含んでおり、各表面は、別の対応する中間物と結合
するための少なくとも2つのレベルの結合位置エネルギーを有しており、前記結
合エネルギーは、第1の中間結合位置エネルギーと第2のより低い結合位置エネ
ルギーとを含んでおり、 (a)中間物を突き合わせる際に、1連の中間物を集め、 (b)前記突き合わされる中間物を、前記中間結合エネルギーを超える平均エネ ルギーまで攪拌し、 (c)前記平均エネルギーを、実質的に前記第1の中間結合位置エネルギーのレ ベルまでゆっくりと低下させ、 (d)触媒要素を前記突き合わされる中間物に導入することにより、実質的に前 記第2のより低い位置エネルギーにおいて前記中間物の結合を生じさせて、前記
構造体を構成する、 上記ステップにより構成した方法。 - 【請求項2】 ステップ(a)乃至(d)を反復繰り返して構成した請求項1記載の方法。
- 【請求項3】 前記中間物は分子により構成され、前記第1の中間結合位置エネルギーは実
質的に前記中間物の水素結合により構成され、前記第2のより低い位置エネルギ
ーは前記中間物の共有結合により構成される、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記攪拌のステップは、前記突き合わされる中間物の加熱又は超音波攪拌に
より構成される、請求項1乃至3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 前記中間物はナノチューブ断片を含む、請求項1乃至4のいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項6】 前記ナノチューブ断片は、抵抗、ダイオード又はトランジスタ装置特性のう
ちの一つを含む部分を有する、請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 前記構造体はナノチューブ断片の三次元結合配列により構成されている、請
求項4乃至6のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 前記構造体はナノチューブ・ハブ要素と結合した1連のナノチューブ・ロッ
ドを含む、請求項1乃至7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 前記ナノチューブ断片はその外部の非反応面に形成された1連の突起を含む
、請求項4乃至7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 請求項1乃至9のいずれか1項記載の方法により形成された構造体。
- 【請求項11】 四面体又は立方体のナノチューブ結合が相互結合されたマトリクスにより構
成されるナノチューブ構造体。 - 【請求項12】 前記相互結合はナノチューブの筋交い部により構成される請求項11記載の
ナノチューブ構造体。 - 【請求項13】 フラレーン相互結合要素と相互結合された1連のナノチューブにより構成さ
れるナノチューブ構造体。 - 【請求項14】 バキボール(buckyball)又はその他のハブ要素に相互結合されたナノチュー
ブ要素を構築する方法。 - 【請求項15】 多重のナノチューブ要素を相互結合させるためのハブ要素を構築する方法。
- 【請求項16】 低密度ナノチューブ結晶を構築する方法。
- 【請求項17】 アームチェア型の2つのナノチューブ間に相互結合された、所定長さのジグ
ザグ型の中央ナノチューブにより構成された、 制御された抵抗特性を有する電気装置。 - 【請求項18】 アームチェア型の2つのナノチューブ間に相互結合されたジグザグ型の中央
ナノチューブと、 前記中央ナノチューブに電場を作用させ、これにより前記アームチェア型ナ
ノチューブ間の導電経路を変更するための電場作用手段と、により構成された、
信号増幅特性を有する電気装置。 - 【請求項19】 アームチェア型の2つのナノチューブ間に相互結合されたジグザグ型の中央
ナノチューブと、 前記中央ナノチューブに相互結合されたジグザグ型の制御ナノチューブとを
有し、該制御ナノチューブには、前記中央ナノチューブに電圧を作用させるため
の電場作用手段が相互結合され、これにより前記アームチェア型ナノチューブ間
の導電経路を変更することを特徴とする、信号増幅特性を有する電気装置。 - 【請求項20】 共有結合部で相互結合された1連のナノチューブを有し、前記結合部におい
て、前記ナノチューブは、ジグザグのナノチューブを有し、所定数の前記ナノチ
ューブは、アームチェア型ナノチューブに対する周囲結合部を有し、これにより
電気装置の操作特性を提供する電気装置。 - 【請求項21】 少なくとも1つの前記アームチェア型ナノチューブが、更にアームチェア型
ナノチューブの共有結合部に相互結合されている、請求項20記載の電気装置。 - 【請求項22】 共有結合部で相互結合された1連のナノチューブを備え、前記結合部におい
て、前記ナノチューブは、ジグザグのナノチューブを有し、所定数の前記ナノチ
ューブは、アームチェア型ナノチューブに対する周囲結合部を有し、これにより
電気装置の操作特性を提供して構成した電気装置。 - 【請求項23】 共有結合部で結合された1連のアームチェア型ナノチューブを備えて構成し
た電気装置。 - 【請求項24】 共有結合によるナノチューブ装置のラビリンスの相互結合を備え、前記装置
は、異なる大きさのナノチューブの相互結合により形成された1連のダイオード
要素を有して構成した電気装置。 - 【請求項25】 半導体ナノチューブに取付けられた1連の金属型ナノチューブ構造体の結合
部を有し、電子が実質的に前記結合部に捕捉される量子井戸状構造体を備えて構
成した電気装置。 - 【請求項26】 ナノチューブ結合部を有する衝撃電子ナノチューブ装置を備え、該衝撃電子
ナノチューブ装置は前記結合部に隣接した少なくとも1つの量子井戸状構造体を
有する電気装置。 - 【請求項27】 請求項1乃至9のいずれか1項記載の方法を利用して請求項17乃至26の
いずれか1項記載の電気装置を構築する方法。 - 【請求項28】 実質的に上述したようなナノチューブ断片を形成するための前駆合成要素を
構築する方法。
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