KR20080113224A - 고 종횡비 분자 구조들의 증착 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 HARM-구조들을 포함하는 에어로졸에 힘을 가하는 것을 포함하며, 이 힘은 하나 이상의 물리적 특징 및/또는 특성을 기초로 한 하나 이상의 HARM-구조들을 가해진 힘에 의해 패턴으로 하나 이상의 HARM-구조들을 증착하기 위한 하나 이상의 소정의 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 고 종횡비 분자 구조들(HARMS)을 증착하는 방법에 관한 것이다.
고 종횡비 분자 구조

Description

고 종횡비 분자 구조들의 증착 방법{Method for depositing high aspect ratio molecular structures}
본 발명은 고 종횡비 분자 구조들(HARMS)을 이동시키는 방법 및 이 방법의 용도에 관한 것이다.
고 종횡비 분자 구조들은 이들의 작은 크기와 독특한, 거의 1차원 형태 때문에 나노 크기 이상의 소자들을 위한 전도 유망한 빌딩 블럭들이다. HARM-구조들의 예는 탄소 나노튜브(CNTs), 플러렌 기능성 탄소 나노튜브(FFCNTs), 붕소-질화물 NTs(BNNTs)과 같은 나노튜브(NTs), 탄소, 인, 붕소, 질소 및 실리콘 함유 나노로드인 나노로드, 필라멘트 및 다른 관형, 로드 또는 리본 또는 다른 고 종횡비 분자 구조들을 포함한다.
전계 효과 트랜지스터, 전계 방출 디스플레이, 메모리 소자, 양자선 및 로직 게이트 회로와 같은 HARMS-계 구조물들은 이미 설명되었다. 그러나 추가의 성장과 더 넓은 응용분야를 위해서, HARM-구조들의 제어가능하고 경제적인 합성, 분리, 수집, 증착, 패터닝 및 소자들 속으로의 합체를 위한 방법들의 발전이 매우 바람직하다. 특히, HARM-구조들은 대게 기체, 액체 또는 고체 분산액이 되거나 층, 필름, 패턴화된 증착물 또는 3차원 구조의 표면상의 증착물이 되는 단일(즉, 다발이 되지 않은) HARM-구조물을 필요로 한다.
그러나, 문제는 (반데르 발스 및 쿨롱과 같은) 강한 분자간력 때문에 많은 형태의 HARM-구조들이 이들의 합성, 수송 및/또는 저장 동안 자발적으로 다발을 형성한다는 것이다. 예를 들어, 탄소-아크 방전, 레이저 제거 및/또는 고압 CO 공정에 의한 CNTs의 생산은 높은 등급의 튜브 번들링(tube bundling)과 관련이 있다.
분산액, 층, 필름 또는 구조에서 격리된 HARM-구조들을 선택적으로 생산하는 방법은 당업계에 공지되어 있다.
그러나, 종래 방법들이 가진 문제는 격리된 HARM-구조들의 분리는 통상적으로 계면활성제, 폴리머, 펩타이드 또는 다발을 박리하고 개개를 추출하는 다른 화합물들의 사용을 필요로 하는 각각의 합성, 정제, 기능화 및/또는 증착 단계를 필요로 한다는 것이다. 이런 공정들은 HARM-구조들의 원래 특성들을 현저하게 변형시킬 수 있고 고가이며, 시간이 낭비되고 비효율적이다.
지지되는 화학적 기상 증착(CVD)과 같은 방법들은 표면들 상에서 격리된 HARM-구조들의 직접 합성을 위해 사용되었다. 그러나, 고온의 온도 및/또는 비표면 반응성의 필요는 온도 민감성 또는 반응성 기판 재료(예를 들어, 폴리머)의 사용을 제한하고 예를 들어, 나노 크기 전자 소자들, 도전성 필름 또는 구조 복합체 속으로 HARM-구조들의 단순한 통합을 억제한다.
본 발명의 목적은 상기한 단점들을 제거하는 것이다.
본 발명의 목적은 HARM-구조들을 증착하는 새로운 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 합성 재료의 사용 효율 및 생성물 수율을 향상시키고, 가공하는 동안 HARM-구조들의 열화를 감소 또는 억제하고, 다발 및 단일 HARM-구조들을 분리를 허용하고 산업과 상업에 매우 유익할 수 있는 매우 다양한 기판들 상에 낮은 온도의 균일한 또는 패턴화된 증착을 허용하는 것이다.
본 발명의 방법과 용도는 청구항들에 제공된 것에 의해 특징화된다.
본 발명은 HARM-구조들은 수행한 연구를 기초로 하며 이 연구에서 특별히 유용한 특성들을 가진다는 것이 놀랍게 발견되었다.
HARM-구조(고 종횡비 분자 구조)라는 용어는 예를 들어, 단일 또는 다발 형태의 나노튜브, 탄소나노튜브, 플러렌 기능성 탄소 나노튜브, 붕소-질화물 나노튜브, 탄소, 인, 붕소, 질소 및 실리콘 함유 나노로드를 포함하는 나노로드, 필라멘트 및 다른 튜브, 관형, 로드 또는 리본 또는 다른 고 종횡비 분자 구조를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 하나 이상의 HARM-구조들은 예를 들어 다발 및/또는 단일 형태의 하나 이상의 유사 HARM-구조들, 예를 들어, 탄소 나노튜브들을 의미할 수 있다.
HARM-구조들의 하나의 톡특한 특성은 HARM-구조들의 자발적 하전과 단일 HARM 구조들의 전기적 중립상태이다. 합성 공정 동안, 및 임의의 추가 하전 없이, 예를 들어, 다발 CNTs는 대게 전체 전하를 운반하나 개별 CNTs는 대게 하전되지 않는다. 모든 HARM-구조들에서 유사한 행동이 일어나는데 이는 이런 구조들은 실질적으로 1차원 구조들이고 이웃한 HARM-구조들과 직접 접촉하는데 사용될 수 있는 높은 비율의 표면 원자들을 가져서 하전을 일으키기 때문이다. 이런 하전 현상은 하나 이상의 HARM-구조들, 예를 들어, 단일 및/또는 다발 HARM-구조들을 이동(예를 들어, 가속), 분리 및/또는 증착하는데 사용될 수 있다. 또한 HARM-구조들의 별개의 다른 특징들은, 예를 들어, 다발 및 단일 HARM-구조들을 서로로부터 분리 및/또는 상기 구조들을 증착하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 단일 HARM-구조들에 비해 다발 HARM-구조들의 증가된 질량은 항력(drag force)에 대한 관성의 이들의 다른 비율에 의해 이들을 분리하는데 사용될 수 있다. 이 비율은 St =(ρ d U)/(18 μ L)으로 정의되는 스토크 넘버(St)에 의해 결정되며, 여기서 ρ는 단일 또는 다발 HARM-구조의 유효 밀도이고, d는 다발 또는 단일 HARM-구조의 유효 지름이고, U는 운반 유체 속도이고, μ는 운반 유체 점도이고 L은 채널 또는 제트의 특징적 치수이다. 다발 HARM-구조들은 단일 HARM-구조들보다 더 높은 스토크 넘버를 나타낸다.
본 발명은 고 종횡비 분자 구조들(HARMS)을 증착하는 방법에 관한 것이고, 이 방법에서 힘은 하나 이상의 HARM-구조들을 포함하는 에어로졸 상에 가해지고, 그 힘은 하나 이상의 물리적 특징 및/또는 특성을 기초로 한 하나 이상의 HARM-구조들을 가해진 힘에 의해 패턴으로 하나 이상의 HARM-구조들을 증착하기 위한 하나 이상의 소정의 위치로 이동시킨다.
다시 말하면, 상기 힘은 상기 하나 이상의 HARM-구조들을 하나 이상의 소정의 방향으로 이동시킨다. 상기 힘은, 예를 들어, 다발 구조들을 이동시킬 수 있으나 단일 구조들을 이동시킬 수 없다. 또한, 상기 힘은 특이적인 이전에 하전된 구조들을 선택적으로 이동시킬 수 있다.
에어로졸은 하나 이상의 HARM-구조들이 기체 상태에 있다는 것을 의미할 수 있다. 에어로졸은 기체 지지 매질에서 하나 이상의 HARM-구조들의 분산액을 의미할 수 있다.
패턴은 HARM-구조들이 증착될 수 있는 임의의 원하는 형태를 의미한다. 패턴은 상징, 영역, 문자, 텍스트, 화살표, 직선, 원, 직사각형 및/또는 임의의 다른 그래픽 영상 및/또는 형태일 수 있다. 패턴은 임의의 원하는 구조 및/또는 공간 형태일 수 있다. 패턴은 다층 구조의 형태일 수 있다. 패턴은 예를 들어 층 및/또는 필름의 형태일 수 있다. 패턴은 원하는 패턴화된 스탬프 및/또는 마스크의 형태일 수 있다. 패턴은 연결된 및/또는 연결되지 않은 요소들의 그리드 및/또는 어레이의 형태일 수 있다. 패턴은 3차원 패턴화된 다층 구조일 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 힘은 하나 이상의 다발 HARM-구조들에 가해진다. 본 발명의 한 실시예에서 힘은 하나 이상의 다발 및 단일 HARM-구조들에 가해지며, 힘은 하나 이상의 물리적 특징 및/또는 특성을 기초로 한 다발 및/또는 단일 HARM-구조를 이동시킨다. 이런 방식으로 하나 이상의 다발 및/또는 단일 HARM-구조들은 증착이 일어나는 하나 이상의 소정의 위치로 이동할 수 있다.
물리적 특징 및/또는 특성은, 특이적 HARM-구조가 영향을 받아서 힘에 의해 이동하는 HARM-구조 및/또는 임의의 다른 특징, 예를 들어, 특성의 전하 및/또는 질량일 수 있다. 물리적 특징 및/또는 특성은 HARM-구조의 자연적으로 발생하는 특징 및/또는 특성 및/또는 HARM-구조에 제공어진 임의의 특징, 예를 들어, 특성을 의미한다. 예를 들어, HARM-구조는 본 발명에 따른 방법의 수행 전 및/또는 동안 임의의 적절한 수단들에 의해 하전될 수 있다. 예를 들어, 다발 구조들의 중성 전하 및 단일 구조들의 중성 전하 이외 및/또는 선택적으로, 하나 이상의 원하는 특이적 HARM-구조들은 상기 방법을 실행하기 전에 임의의 적절한 수단을 사용하여 하전될 수 있다. 다발 및 단일 HARM-구조들 모두는 가해진 힘에 모두 반응하도록 원하는 물리적 특징을 제공하기 위해 하전될 수 있다. 바람직하게는 힘이 하나 이상의 HARM-구조들을 이동시킨다는 것을 기초로 한 이런 물리적 특징 및/또는 특성은 전하이고, 자연적으로 발생한 전하이거나 제공된 전하이다.
본 발명의 한 실시예에서, 상기 방법은 HARM-구조들의 합성 및/또는 생산 후 단계로서 수행된다. 다시 말하면 HARM-구조들은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 전에 생산 및/또는 본 발명에 따른 방법에 의해 연속된 공정으로 생산될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 HARM-구조들의 생산 단계에서 수행될 수 있다. 그러나, 이미 합성된 HARM-구조들은 이 방법에서 사용된다. 다시 말하면, 이미 합성되거나 생산된 HARM-구조들은 증착된다.
힘은 분산액, 예를 들어, 하나 이상의 다발 및 단일 HRAM-구조들을 포함하는 혼합물에 가해질 수 있고, 상기 힘은 다발 및 단일 HARM-구조들을 서로로부터 상당히 분리하기 위한 하나 이상의 물리적 특징 및/또는 특성을 기초로 한 다발 및/또는 단일 HARM-구조를 이동시킨다. 바람직하게는 힘은 다발 또는 단일 HARM-구조를 상당히 이동시킨다.
HARM-구조들은 기체에서 분산액으로, 액체에서 분산액으로, 분말에서 분산액 및/또는 고체에서 분산액으로 제조될 수 있다. 상기 분산액, 예를 들어 혼합물은 에어로졸로서 기체상에 현탁될 수 있고, 아쿠아졸로서 액체에 현탁될 수 있고, 과립 및/또는 분말 매질, 유리 및/또는 고체에 현탁될 수 있고 진공상태로 존재할 수 있다.
예를 들어 분산액으로서 HARM-구조들은 전기장 속으로 주입될 수 있고, 여기서 자연적으로 하전된 다발 HARM-구조들은 전기장에서 이동하거나 가속되는 반면 다발 HARM-구조들은 실질적으로 영향을 받지 않는다. 다시 말하면, 상기 힘은 서로에 대해 다발 및/또는 단일 HARM-구조들을 선택적으로 이동시켜서 다발 및 단일 HARM-구조들은 분리 및/또는 격리된다.
하나 이상의 HARM-구조들은 기체, 액체, 및/또는 고체 분산액 및/또는 매트릭스에 및/또는 층, 패턴 및/또는 구조로서 표면상에 증착될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 예를 들어 다발 또는 단일 HARM-구조가 증착될 수 있다. 예를 들어, 분리된 다발 및/또는 단일 HARM-구조가 증착될 수 있다. 예를 들어, 다발 및 단일 HARM-구조들이 증착될 수 있다. 예를 들어, 다발 및 단일 HARM-구조들의 분산액이 증착될 수 있다.
예를 들어, 원한다면, 이전에 분리된 다발 HARM-구조들이 표면상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 이런 방식으로 분산액으로부터 상기 HARM-구조들을 제거하고 추가 사용을 위해 이들을 수집할 수 있다. 또한 상기 HARM-구조들은, 원한다면, 분산액으로 잔존하게 할 수 있고 이런 방식으로 각각 다발 및 단일 HARM-구조들을 포함하는 두 분산액을 제조할 수 있다.
다른 형태의 힘들이 본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있다. 하나 이상의 HARM-구조들을 이동시키는, 예를 들어, 증착하는 힘은 전기력, 정전기력, 자기력, 관성력, 음향력, 점성력, 광영동력, 열영동력 및/또는 중력일 수 있다. 다른 종류의 힘들이 결합될 수 있다. 힘들은, 예를 들어, 관성충돌, 중력침강 및 음향집중(acoustic focusing)을 포함하도록 결합될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서 HARM-구조는 자연적으로 하전되거나 하전되지 않은 구조이다. 본 발명의 한 실시예에서 HARM-구조는 양으로, 음으로 또는 중성으로 하전(제로-하전)된다. 본 발명의 한 실시예에서, HARM-구조는 임의의 적절한 방법을 사용하여 전하가 제공된다.
본 발명의 한 실시예에서 하나 이상의 HARM-구조들을 이동시키는 힘은 자연적으로 하전된 다발 HARM-구조를 이동시키는 전기력을 포함한다. 본 발명의 한 실시예에서 힘은 다발 HARM-구조에 작용하여 바람직하게는 이동시키는 관성력을 포함한다.
본 발명의 한 실시예에서 하나 이상의 HARM-구조들을 이동시키는 전기력은 정전기력, 즉 전기장에 의해 제공된다. 정전기력은 기판의 표면을 하전하도록, 예를 들어, 도전성 재료를 부도체 또는 반도체 기판에 접촉시킴으로써 제공될 수 있고, 소정의 전기 전하를 가진 하나 이상의 유사한 및/또는 다른 HARM-구조들은 반대 전하를 가진 표면의 영역을 향해 이동한다. 도전성 재료는 패턴화된 스탬프 또는 마스크의 형태를 가질 수 있다. 이 패턴화된 스탬프 또는 마스크는 접촉 하전에 의해 부도체 또는 반도체 재료 표면으로 운반될 수 있다. 바람직한 HARM-구조는 단지 하전된 패턴을 향해 이동하고, 증착되어 HARM-구조들의 패턴화된 증착을 형성한다.
게다가, 이동시키는, 예를 들어, 가속시키는 힘은 열영동력일 수 있다. 열영동력은, 예를 들어, 원하는 하나 이상의 HARM-구조들이 냉각된 판 또는 표면의 방향으로 이동하도록 하기 위해 평행한 냉각된 판 또는 표면에 근접한 가열된 판 또는 표면에 의해 제공될 수 있다. 게다가, 냉각된 판은 교대로 뜨겁고 차가운 영역의 패턴을 형성하고 따라서 원하는 하나 이상의 HARM-구조들을 차가운 영역으로 이동시켜 HARM-구조들의 패턴화된 증착을 형성하도록 소정의 영역에서 가열될 수 있다. 또한 원하는 하나 이상의 HARM-구조들이 차가운 영역으로 이동하게 하여 기판 상에 패턴화된 증착을 형성하도록 기판을 상기 냉각된 판 또는 표면 및/또는 HARM-구조들의 분산액/혼합물 사이에 위치시킬 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서 하나 이상의 시약들, 물질들, 코팅 재료들, 기능성 재료들, 계면활성제들 및/또는 도펀트들이 하나 이상의 HARM-구조들, 예를 들어, 다발 및 단일 HARM-구조들, 다발 HARM-구조들 또는 단일 HARM-구조들의 분산액에 첨가될 수 있다. 이런 방식으로, 예를 들어 증착 전에 HARM-구조들을 변형 및/또는 예를 들어, 복합체 또는 기능성 재료를 형성 또는 증착 전에 하나 이상의 HARM-구조들을 변형할 수 있다.
개개의 분산된 단일 및/또는 다발 HARM-구조들은 표면, 필름 및/또는 고체, 액체 및/또는 기체 분산액 및/또는 매트릭스 재료 상에 및/또는 표면, 필름 및/또는 고체, 액체 및/또는 기체 분산액 및/또는 매트릭스 재료에서 본 발명에 따른 방법에 의해 증착될 수 있다. HARM-구조들은 이들이 증착 및/또는 수집되기 이전 또는 이후 배향, 코팅, 기능화 및/또는 변형될 수 있다. 다발 및/또는 단일 HARM-구조들은 정해진 위치에 패턴 및/또는 구조로 증착될 수 있다.
또한, 다양한 수단들이 전기영동, 자기영동, 열영동, 관성충격, 중력침강, 음향집중 및/또는 일부 다른 유사한 수단을 포함하나 이에 한정되지 않는 HARM-구조들의 증착 효율을 증가시키는데 사용될 수 있다.
예를 들어, HARM-구조 복합체인 HARM-구조들은 기체, 액체, 고체, 분말, 페이스트 및/또는 콜로이드 현탁액으로 제조 및/또는 표면상에 증착될 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 HARM-구조들의 생산, 분리, 변형, 증착 및/또는 추가로 가공하기 위한 연속 또는 일괄 공정에서의 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 기능성 재료의 제조에서 본 발명에 따른 방법의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 후막 또는 박막, 라인, 와이어, 패턴, 다층 및/또는 3차원 구조의 제조에서 본 발명에 따른 방법의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 소자의 제조에서 본 발명에 따른 방법의 용도에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 소자는 커패시터의 전극, 연료셀 또는 배터리, 로직 게이트, 전기-기계 작동기, 인버터, 프로브 또는 센서, 광원 또는 다이오드, 열전자 전원, 전계 효과 트랜지스터, 히트싱크 또는 히트스프레더, 인쇄 회로에서 금속-기질 복합체 또는 폴리머-기질 복합체, 트랜지스터, 약물 분자를 위한 운반체 또는 전계 방출 디스플레이에서 전자 방출기일 수 있다. 상기 소자는 또한 본 발명에 따른 방법이 사용될 수 있는 제조에 임의의 다른 소자일 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 장점은 연속 및/또는 일괄 공정에서 수행될 수 있다는 것이다. 또한, 본 방법은 지지 매질의 존재 또는 부존재하에서 단일 HARM-구조들 및 다발의 HARM-구조들의 제자리 분리를 허용한다.
본 발명에 따른 방법의 장점은 높은 기판 온도 또는 표면 반응성의 사용을 필요로 하지 않고 HARM-구조들이 자신들이 증착되는 동일한 위치에서 합성되는 것을 필요로하지 않는다. 이런 방식으로 방법은 넓은 범위의 종래에 사용할 수 없는 기판들 및/또는 합성 방법들이 재료, 성분 또는 소자 제조에 사용될 수 있게 한다. 장점은 분리 후에 분산, 어떠한 온도 및/또는 반응 제한 없이 매우 다양한 기판들 상에 상기 HARM-구조들의 균질 및/또는 패턴화된 증착이 이어질 수 있다는 것이다. 예를 들어, 주위 온도에서 수집이 수행될 수 있기 때문에, 이것이, 예를 들어, 고온의 가공 온도에 견딜 수 없는 기판들을 포함하는 매우 다양한 기판들 상에 단일 또는 다발 CNTs의 증착을 가능하게 한다. 또한 상기 방법은 HARM-구조들이 분리, 증착, 수집 및/또는 패턴화되는 곳과 다른 위치에서 매우 다양한 기판들의 사용, 패터닝 및/또는 합성 방법을 가능하게 한다.
다른 장점은 HARM-구조들은 필름 또는 층으로서 표면상에 직접 또는 3차원 구조 또는 기체, 액체 또는 고체 분산액에 증착될 수 있다는 것이다. HARM-구조들은 표면상에 패턴화된 및/또는 다층 증착으로 직접 증착 또는 HARM계 소자들 속에 포함될 수 있는 3차원 패턴화된 다층 구조로 직접 증착될 수 있다.
또한, 분리 및/또는 증착 공정은, 예를 들어, HARM-구조 합성 공정들과 직접 결합될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 방법은 HARM-구조 기초 분산액, 필름, 패턴 및 다층 구조들의 생산을 위한 연속 공정으로 결합될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 방법은 HARM-구조들의 합성, 다른 종류의 HARM-구조들의 분리, 예를 들어, HARM-구조들의 합성에서 미사용 시약들의 증착과 재사용을 포함하나 이에 한정되지 않는 여러 다른 단계들을 포함할 수 있는 종합적인 공정의 일부일 수 있다.
도 1은 단일 HARM-구조들로부터 다발 HARM-구조들을 이동시켜 분리시키기 위한 본 방법의 한 실시예를 도시한다. 다발 및 단일 HARM-구조들의 혼합물은 (1) 이들의 물리적 특징들, 예를 들어, 특성들 중 적어도 하나를 기초로 한, 다발 또는 단일 HARM-구조들에 선택적으로 작용하는 힘에 집합적으로 영향을 받아서, 이들을 분리시키고, 그 결과 이들은 공간에서 복수의 단일 (3) 및 다발 (4) HRAM-구조들로 분리되도록 서로에 대해 가속된다.
도 2a는 본 발명의 한 실시예를 도시하며, 다발 및 단일 HARM-구조들의 혼합물은, 예를 들어, 운반 기체, 액체에서 현탁되거나 진공에서 현탁된다. 상기 분산액은 전압차(6)에 의해 전기장을 통과한다. 다발 HARM-구조들이 자연적으로 상당히 하전되고 단일 HARM-구조들은 상당히 하전되지 않기 때문에, 전기장은 다발 HARM-구조들(4)이 전기장(이들의 전체 전하의 부호에 따른 방향)에서 이동하여 전기장을 크게 영향을 받지 않고 통과하는 단일 HARM-구조들로부터 분리되게 한다. 다시 말하면, 자연적으로 하전된 HARM-구조들은 채널 벽들(9)을 향해 가속되는 반면에 단일 HARM-구조들은 채널을 빠져 나온다.
유사하게, 도 2b는 일괄 모드로 수행된 방법을 도시하며, 다발 및 단일 HARM-구조들(1)의 분산액은 챔버(13)에 놓이고, 전기 포텐셜 또는 전압(6)은 다발(4) 및 단일(3) HARM-구조들의 분리와 증착을 일으키도록 가해진다. 자연적으로 하전된 다발 HARM-구조들은 벽들(9)을 향해 가속되는 반면 단일 HARM-구조들은 현탁된 상태로 잔존한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 다발 및 단일 HARM-구조들(1)의 혼합물은 액체 또는 기체에 현탁되고 힘, 이 경우 관성 또는 중력 가속에 영향을 받아 다발(4) 및 단일(3) HARM-구조들이 분리되게 한다. 여기서, 다발 HARM-구조들은 단일 HARM-구조들로부터 선택적으로 증착되고 단일 HARM-구조들의 현탁액은 관성과 당기기를 조화시킴으로 발생된다. 이 실시예에서, 분산액은 곡선 채널(9) a)속에 주입되거나 표면(4) b)를 향하고 더 높은 유효 스토크 번호를 가진 다발 HARM-구조들은 표면을 향해 가속되는 반면 단일 HARM-구조들은 현탁된 상태로 존재한다. 또한, 다발 HARM-구조들은 기판 상에 증착될 수 있다. 선택적으로 c), 단일 및 다발 HARM-구조들의 분산액(1)은 중력(8)의 가속에 대한 반대 방향으로 연장된 채널(7) 속에 공급된다. 현탁된 액체 또는 기체의 속도는 증가된 부피에서 감소한다. 따라서, 다발 HARM-구조들(4)보다 낮은 스토크 번호를 가진 단일 HARM-구조들(3)은 다발 HARM-구조들보다 채널 위로 더 멀리 운반되어 단일 HARM-구조들을 분리시킨다.
도 4는 분리된 단일 HARM-구조들(3)은 정전기 집전에 의해 개별 기판(9) 상에 증착될 수 있다는 것을 도시한다. 여기서 전압(11)은 이전에 하전되지 않은 단일 HARM-구조들을 하전하는 전자 구름을 생성하기 위해 바늘(12)에 가해진다. 이 소자에서, HARM-구조들은 기체를 이온화하는 코로나 방전을 사용하여 전계 하전에 의해 하전하고 두 판 사이에 작은 전류를 생성한다. 그 후, 힘, 이 경우 정전기 이동 속도의 사용은 기판(9)이 위치하는 접지된 수집판(10) 상에 HARM-구조들을 증착시킬 것이다. 또한, 증착 위치는 전기장의 국소 변이에 의해 결정될 수 있어서, 패턴화된 증착을 허용한다. 다양한 수단들이 전기장의 국소화를 위해 사용될 수 있다.
도 5는 정전기력의 사용에 의해 패턴화된 증착을 하는 한 방법을 도시한다. 하전의 패턴은, 예를 들어, 도전성 재료(14)의 스탬프 또는 마스크를 제조하고 스탬프 또는 마스크와 접촉하는 기판의 영역과 전하를 접촉시키기 위해 기판에 마스크를 가함으로써 반도체 또는 부도체 기판(9) 상에 국소화될 수 있다. 스탬프 또는 마스크를 제거한 후, 접촉된 영역은 하전상태로 존재하고 다발 및 단일(1), 다발(4) 또는 단일(3) HARM-구조들의 혼합물의 분산액은 하전된 기판의 근처에 접촉되며 그 결과 국소 전기장은 반대 전하를 가진 HARM-구조들이 소정의 패턴을 향해 가속되고 스탬프 또는 마스크의 패턴에 따라 증착되게 한다. 따라서 증착 패턴의 해상도는 스탬프 또는 마스크의 해상도와 대략 동일하다.
도 6은 본 발명의 한 실시예를 도시하며, 여기서 열영동력은 HARM-구조들(1,3,4)을 기판 상에 증착시키는데 사용된다. 열영동 집전기를 사용하여 입자들을 증착하는 중요한 장점은 임의의 형태의 기판들을 사용할 가능성이다. 여기서, 운반체 기체와 HARM-구조들의 에어로졸은 가열된 판(16)과 냉각된 판(17) 사이의 틈 사이를 통과하게 된다. 당업계에 공지된 다양한 수단들은 판들을 가열하고 냉각하는데 사용될 수 있으나, 바람직한 실시예에서, 뜨거운 판은 전류를 통해 가열되고 차가운 판은 차가운 물의 흐름을 통해 전도적으로 냉각된다. 그런 후에 HARM-구조들은 뜨거운 판으로부터 차가운 판으로 이동하고 부착된 기판(9) 상에 증착된다.
도 7a는 HARM-구조들을 증착하는 방법을 도시하며, HARM-구조들은 수집판의 패턴화된 가열과 냉각에 의해 패턴으로 증착된다. 여기서 복수의 가열(18) 및 냉각(19) 요소들은 기판(9)의 한 쪽에 위치하고 혼합된 다발 및/또는 단일 HARM-구조들(1,3,4)의 에어로졸은 기판의 다른 쪽 위 및 가열판(16) 사이에 도입된다. 그런 후에 HARM-구조들은 열영동력, 즉, 열영동에 의해 기판의 상대적으로 더 냉각된 부분 상에 증착된다. 다른 수단은 기판 상에 가열 및 냉각 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 낮은 열 전도성 기판들의 경우, 방사능(예를 들어, 레이저 조사)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔들의 패턴은 특정 영역을 가열하기 위해 냉각된 기판을 향할 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 도 7b에 도시된 대로 다른 위치에 증착될 다른 특성들을 가진 HARM-구조들을 증착하는데 사용될 수 있다. 여기서, 시간 간격 1(t1)에서, 기판의 가열 및 냉각은 소정의 패턴으로 있고 여기에 타입 1의 HARM-구조들이 증착된다. 뒤이어, 기판의 가열과 냉각은 변화되고 타입 2의 HARM-구조들이 증착된다. 공정은 복합의 다중-특성 증착 패턴을 생성하도록 반복될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 방법을 HARM-생산 공정에 합체하는 것을 도시한다. 도 8에서 본 발명에 따른 방법은 당업계에 공지된 유동 촉매 HARM 생산 공정에 합체된다. 여기서, 촉매 입자들 또는 촉매 입자 전구체들(20)은 적절한 원료(들)(22)과 필요에 따른 추가 시약들(23)과 함께 HARM 반응기(21) 속에 주입된다. HARM-구조들의 에어로졸은 반응기를 빠져나오고 다발(4) 및 단일(3) HARM-구조들을 분리하기 위해 개시된 방법들 중 임의의 것에 따라 작동하는 분리 장치(24)에서 분리된다. 그런 후에, 단일 HARM-구조들은 하전, 코팅, 기능화 또는 제어 반응기(25)에서 변형될 수 있고 그런 후에 다발 및/또는 단일 HARM-구조들을 이동하기 위해 개시된 방법들 중 임의의 것에 따라 증착 반응기(27)에서 기판(9) 상에 증착될 수 있다. 증착층은 본 발명에 개시된 방법에 따라 균질 다층화 또는 패턴화될 수 있다. 또한, 증착층은 본 임의의 적절한 방식으로 추가 가공될 수 있다. 또한, 미사용된 전구체 및/또는 시약들은 당업계에 공지된 수단에 의해 회수 반응기(30)에 회수될 수 있고 생산 사이클 속에 다시 공급될 수 있다. 이 공정은 반복될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조로 하여 실시예들에 의해 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 HARM-구조들을 이동시켜 단일 HARM-구조들로부터 다발 HARM-구조들을 분리하기 위한 본 방법의 한 실시예를 도시한다.
도 2a는 다발 HARM-구조들을 연속적으로 분리하고 선택적으로 증착하기 위한 본 방법의 한 실시예를 도시한다.
도 2b는 다발 HARM-구조들의 일괄 분리 및 선택적 증착을 위한 본 방법의 한 실시예를 도시한다.
도 3a, 3b 및 3c는 단일 HARM-구조들로부터 다발 HARM-구조들을 분리하고 선택적으로 증착하기 위한 본 방법의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 개별 HARM-구조들을 증착하기 위한 본 발명의 한 실시예를 도시한다.
도 5는 혼합된 다발 및 단일, 단지 다발 및/또는 단지 단일 HARM-구조들의 패턴화된 증착을 위한 본 방법의 한 실시예를 도시한다.
도 6은 열영동에 의해 혼합된 다발 및 단일, 단지 다발 및/또는 단지 단일 HARM-구조들의 증착을 위한 본 방법의 한 실시예를 도시한다.
도 7a 및 7b는 열영동에 의해 혼합된 다발 및 단일, 단지 다발 및/또는 단지 단일 HARM-구조들의 패턴화된 증착을 위한 본 방법의 한 실시예를 도시한다.
도 8은 HARM-구조들의 합성 및 다른 공정을 위한 연속 공정을 도시한다.
도 9a는 기체상에서 다발 CNTs의 양으로 및 음으로 자연적으로 하전된 부분의 이동도 크기 분포(241Am 양극성 하전기 없이 DMA를 사용하여 측정) 및; b) 원시료 다발 CNTs의 TEM 영상을 도시한다.
도 10은 a) 다른 CO 농도에서 모든 및 천연 CNTs 및 촉매 입자들의 이동도 크기 분포들 사이의 비교 및 b) 그래프로 나타낸 입자들(N+/-) 및 입자 번호 농도 vs CO 농도의 하전된 부분을 도시한다.
도 11은 a) 다른 열선 가열 분말에서 모든 및 천연 CNTs 및 촉매 입자들의 이동도 크기 분포들 사이의 비교 및 b) 그래프로 나타낸 에어로졸 입자들(N+/-) 및 입자 번호 농도의 하전된 부분 vs 열선 가열 분말을 도시한다.
도 12는 (a) 단일 CNTs 및 (b) 단일 및 다발 CNTs 모두의 TEM 영상을 도시한다.
도 13은 (a) 온도 민감성 폴리머계 기판(SU-18; 10㎛ 두께층) 및 (b) Si3N4 기판(119㎛ 두께층) 상에 증착된 단일 CNTs의 AFM 영상을 도시한다.
도 14는 Si3N4 막 그리드 상에 증착된 단일 CNTs의 AFM 영상을 도시한다.
도 15는 SiO2 기판 상에 증착된 단일 CNTs의 AFM 영상을 도시한다.
도 16(a 및 b)은 정전기 전하가 가해진 2개의 다른 위치에서 실리카 기판 상에 증착된 다발 CNTs의 SEM 영상을 도시한다.
다음 실시예들에서, 다발 및 단일 HARM-구조들, 이 예에서 탄소 나노튜브(CNT)는 이동되고 따라서 본 발명에 따라 서로 분리되고 개별적으로 증착된다.
모든 실시예에서, CNTs는 다발 및 단일 CNTs의 혼합물을 함유하는 에어로졸을 생산하도록 분리 및 증착 단계의 연속적으로 합성된 상부이었다. 열선 발전기(HWG) 방법은 당업계에 공지된 대로 CNTs의 합성을 위해 사용되었다. 상기 방법에서, Fe 촉매 입자들은 H2/Ar(7/93 몰 비) 흐름(400cm3/min)에서 저항으로 가열된 촉매 선에 의한 증발로 생산되었다. 입자들은 증기 핵형성, 응축 및 입자 응고 공정에 의해 형성되고 성장되었다. 뒤이어, 생산된 입자들은 약 400℃의 세라믹 관상 반응기 속에 주입되고, 400cm3/min의 일산화 탄소(CO) 흐름과 혼합되고 CNT를 형성하기 위해 가열되었다(700℃ 내지 900℃). 다공성 튜브 희석기(6 l/min)를 벽에 생 성물이 증착되는 것을 막기 위해 반응기의 하부에 설치하였다. CO2의 12cm3/min을 식각제로서 반응기에 주입하였다. 달리 언급하지 않으면, 모든 실험은 CO/(Ar-H2)(93-7 몰 비) 혼합물에서 53%의 CO 농도, 19W의 선에 대해 가열 전력 및 700℃의 피크 반응기 온도를 사용하여 수행하였다. 에어로졸 입자들(즉, 기체상에 분산된 촉매 입자들, 단일 CNTs 및 CNT 다발)의 이동도 크기 분포는 분류기, 응축 입자 계수기, 및 선택성 241Am 양극성 하전기로 이루어진 미분형 이동도 분석기 시스템에 의해 측정되었다.
내부 전극에 양성 및 음성 극성 모두를 가하기 위한 적절한 전력 공급기가 사용된 반면에, 외부 전극은 계속 접지되었다. 정전기 필터(ESF)는 반응기의 하부에 위치되었고 하전된 에어로졸 입자들을 여과(필요할 때)하는데 사용되었다. ESP는 길이 15cm, 높이 2cm의 치수를 가지며, 1cm의 거리 만큼 서로 분리된 2개의 금속판으로 이루어진다. 이 소자는 판들 중 하나를 고전압(약 4000V)에 연결시켜 하전된 에어로졸 입자들을 여과할 수 있게 한 반면 다른 하나는 계속 접지되었다. 촉매 입자들과 CNT HARM-구조들을 포함하는 에어로졸 입자들은 TEM에 의한 이들의 구조 묘사를 위해 탄소 코팅된 구리 격자 상에 수집하였다.
실시예 1 다발 HARM-구조들의 자연적 하전의 장점을 이요하여 정전기 침적에 의한 다발 및 단일 CNT HARM-구조들의 이동 및 분리
자연적으로 하전된 에어로졸 입자들(즉, DMA 이전에 외부 양극성 하전기 없 이 얻음)의 이동도 크기 분포는 도 9에 도시된다. 도면은 구 모양과 단일 전하를 추측하는 계산된 평형 이동도 지름(D), 및 전기 이동도(1/Z) AEN에 대한 측정된 주파수의 의존성을 도시한다. 도시된 것과 같이, 약 45nm의 평균 이동도 지름을 가진 넓은 이동도 분포는 바이어스의 극성에 무관하게 얻어졌고 CNTs의 존재에 영향을 주었다. 700℃에서 생산되고 기체로부터 TEM 격자 상에 직접 수집된 샘플의 TEM 관찰은 나노입자들은 단일벽이고 분명하게 다발로 모였다(도 9b). DMA는 단지 하전된 에어로졸 입자들만 분류할 수 있기 때문에, 이런 결과들은 반응기로부터 나온 나노튜브들은 자연적으로 전기적으로 하전되었다는 것을 나타낸다. 또한, 이 현상은 DMA에 가해진 극성과 무관하게 관찰되었다. 농축 수단에 따라, CNTs는 각각 대략 N+ = 47% 및 N- = 53%의 비율로 양과 음으로 동일하게 하전되었다(표 1).
HWG에 의해 형성된 금속 나노입자에 대한 이전 조사들은 이들의 형성 후 입자들은 전기 전하를 소유한다는 것을 나타내었다. Fe 촉매 입자들은 우리 시스템에서 하전될 수 있고, 결과적으로 나노튜브들의 하전의 기원이 될 수 있고, CO는 N2로 교체될 수 있다(따라서 CNTs의 형성을 예방함). 25℃ 내지 900℃의 온도에서 수행된 우리의 조사는 거의 모든 Fe 입자들(99%까지)은 전기적으로 중성이었고(표2), 촉매 입자들은 나노튜브들의 관찰된 하전에 직접 관여하지 않는다는 것을 보여준다.
중성 에어로졸 입자들의 이동도 크기 분포를 측정하기 위해서, 하전된 에어로졸은 ESF에서 전극들 사이의 전위차를 사용하여 여과되었다. 추출된 중성 에어로 졸 입자들은 DMA에 의한 이동도 분포 측정 이전에 외부 양극성 하전기(241Am)를 사용하여 인공적으로 하전되었다. 5nm의 평균 등가 지름을 가진 피크가 관찰되었고 CNTs의 성장에 대해 불활성인 Fe 촉매 입자들 때문이었다. 따라서, 이런 결과들은 모든 나노입자들은 ESF에 증착되었고, 따라서, 전기적으로 하전되었다는 것을 나타낸다. 유사한 결과들이 800℃ 및 900℃에서 얻었다(표 1).
다른 반응기 온도에서 53% CO 및 19W의 가열 전력을 사용하여 합성된 CNTs의 하전된 부분(N+/-). (N+) 및 (N-)는 하전된 CNTs의 극성 분포를 나타낸다.
온도(℃) N+/-(%) N+(%) N-(%)
700 99 47 53
800 99 48 52
900 97 41 59
다른 반응기 온도에서, N2 분위기에서 HWG 방법을 통해 생산된 Fe 촉매 입자들의 하전된 부분(Np +/-). (Np +) 및 (Np -)는 하전된 촉매 입자들의 극성 분포를 나타낸다.
온도(℃) Np +/-(%) Np +(%) Np -(%)
25 1 99 1
700 1 4 96
800 4 27 73
900 2 28 72
기체 표면 반응들은 금속 표면들에서 전자 여기들이 유도할 수 있다고 알려져 있다. 높은 발열 반응이 일어날 때, 이런 여기들은 표면으로부터 이온들과 전자들의 방출을 유도할 수 있다. 결과적으로, CNTs의 성장을 위해 필요한 발열 CO 불균형 반응은 이들의 전기 하전에 중요한 역할을 할 수 있다고 생각할 수 있다. 이것을 연구하기 위해서, CO 농도를 변화시키면서 실험들을 수행하였다. 하전된 CNTs(N+/-)의 부분을 정량적으로 측정하기 위해서, 이동도 크기 분포를 분류기 이전에 241Am 양극성 하전기로 측정하였다. 도 10a는 27%, 34% 및 53%의 CO 농도에서 모든 CNTs(ESF 오프)의 이동도 크기 분포들과 중성 CNTs(ESF 온) 사이의 비교를 도시한다. 예상대로, CNT 농도는 반응기 속으로 유도된 탄소 원료(CO)의 농도와 함께 증가하였다. 27%의 농도에서, 모든 CNTs와 중성 부분의 이동도 크기 분포는 거의 모든 CNTs가 전기적으로 중성이라는 것을 나타내는 것과 동일하게 보였다. 그러나, 중성 CNTs의 부분은 CO 농도가 증가함에 따라 점차적으로 감소하였다. 따라서, 53%의 CO에서, 거의 모든 CNTs가 하전되었다. 도 10b는 하전된 나노튜브(N+/-)의 전체 부분에 대한 CO 농도 및 생성물의 농도의 효과를 정확하게 도시한다.
유사한 방식으로, 이동도 분포를 CO 농도가 53%에서 일정할 때 선에 가해진 가열 전력을 16W 내지 19W로 변화시키면서 측정하였다. 전력을 증가시키면 더 높은 농도의 Fe 촉매 입자들이 생산되기 때문에 CNTs의 농도가 증가한다. 결과적으로, 나노튜브 다발화가 증가한다. 도 11에서 볼 수 있듯이, 하전된 CNTs의 부분은 열선에 가해진 전력과 함께 증가하였다.
결과들은 더 높은 농도의 CNTs는 더욱 효과적인 하전을 유도한다는 것을 도시한다. 이 사실은 CNTs의 다발화와 관련이 있는데, 다발화에 대한 가능성은 기체상에서 이들의 농도와 함께 증가하기 때문이다. 따라서, CNTs의 중성 하전은 다발의 형성 공정에서 발생할 수 있다. 이 가설은 하전된 CNTs를 함유하는 샘플의 TEM 관찰에 의해 입증되었고, 단지 다발 CNTs만이 발견되었다(도 9b).
CNTs의 중성 부분을 수집하기 위해서, EFS는 하전된 CNTs를 여과하기 위해 사용하였다. CNTs는 낮은 농도의 CNTs를 유지하여 이들의 다발화를 최소화하기 위해서 16.5W의 가열 전력을 사용하여 합성하였다. 이런 실험 조건들에서, 하전된 CNTs의 부분은 약 12%로 측정되었다. CNTs는 포인트-투-플레이트 전기 집진기(point-to-plate electrostatic precipitator)를 사용하여 기체로부터 TEM 다공성 탄소 막 기판 상에 직접 수집하였다. 중성 CNTs의 TEM 관찰을 통해 단지 다발 CNTs의 존재를 나타내었다(도 12a). 전체 생성물의 수집(즉, 하전된 CNTs의 여과 없이)은 다발 및 단일 CNTs의 존재를 나타내었다(도 12b). 이것이 단일 CNTs는 중성인 반면에 다발 CNTs는 하전되었다는 것을 나타낸다.
하전 효과는 CNT 다발화 동안 발생된 반데르 발스 에너지에 의해 설명될 수있다. 전체 자유 에너지를 최소화하기 위해서, CNTs는 서로 평행하게 위치한 단일 튜브들로 이루어진 다발들을 형성한다. 이것이 비교적 높은 에너지 방출을 일으킨다: 예를 들어, 두 암체어(armchair)(10,10) CNTs의 다발화는 전체 에너지를 95eV/100nm로 감소시킨다. 다발은 발생된 반데르 발스 에너지의 확산에 의한 전자들과 이온들의 방출 때문에 하전될 수 있다. CNTs의 높은 접촉 면적 대 표면적 비율과 높은 표면적 대 부피 비율은 높은 및/또는 낮은 종횡비 구조들에서 탐지할 수 없는 현저한 하전을 허용한다.
다발화 때문에 하전 과정은 이런 대략 1차원 구조들의 접촉 면적 대 부피의 높은 비율과 직접 관련이 있기 때문에, 상기한 대로 연구 결과는 임의의 높은 종횡비 분자 구조들(HARM-구조들)에 적용할 수 있다.
실시예 2 기체상에서 다발 및 단일 CNTs의 분리 및 폴리머계 기판과 Si3N4 기판들 상에서 정전기 집전을 통한 개별 증착.
다발 및 단일 CNTs는 본 발명에 따른 방법에 의해 이동하고 분리되었다. 그런 후에 분리된 CNTs는 ~300℃의 감소된 온도로 폴리머계 기판(SU-8, 10㎛ 두께 층), 및 Si3N4 기판(119㎛ 두께 층)에 개별적으로 증착되었다. 증착은 정전기 집전기를 사용하여 수행하였다(도 4). 도 13a-b에 도시된 원자력현미경(AFM) 영상들은 TEM에 의해 결정된 것과 일치하는 높이 측정값으로부터 결정된 0.7 내지 1.1 범위의 지름을 가진 증착 전에 하전된 단일 CNTs의 존재를 도시한다. 또한, 위에 수집된 단일 CNTs의 AFM 영상들과 Si3N4 기판(100nm 두께)은 도 14에 도시된다.
실시예 3 기체상에서 다발 및 단일 CNTs의 분리 및 SiO2 기판 상의 열영동에 의한 개별 증착.
다발 및 단일 CNTs는 본 발명에 따른 방법에 의해 이동하고 분리되었다. 그런 후에 분리된 CNTs는 ~300℃의 감소된 온도로 폴리머계 기판(SU-8, 10㎛ 두께 층), 및 SiO2 기판(119㎛ 두께 층)에 개별적으로 증착되었다. 증착은 정전기 집전기를 사용하여 수행하였다(도 6). 도 15에 도시된 원자력현미경(AFM) 영상들은 단일 CNTs의 존재를 도시한다.
실시예 4 정전기 하전에 의한 실리카 기판 상의 기체상에 의한 CNTs의 다발들의 증착.
CNTs의 다발들은 페로센과 일산화 탄소를 사용하여 CNT 반응기에서 생산하였다. 다발들은 실리카 기판 상의 기체상에 의해 증착하였다. 기판은 철 핀의 선단을 기판 표면에 대해 가압시킴으로써 국소 정전기 전하를 갖도록 하기 위해 미리 제조하였다. CNTs의 다발들은 핀 압력이 이미 가해진 지점들 상에서만 증착되었다. 결과로 얻은 증착물은 도 16에 도시된다.
본 발명은 상기한 실시예들에만 한정되지 않고, 대신 많은 변형들이 청구항들에 정의된 본 발명의 아이디어의 범위 내에서 가능하다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있음

Claims (16)

  1. 하나 이상의 HARM-구조들을 포함하는 에어로졸에 힘을 가하는 것을 포함하며, 이 힘은 하나 이상의 물리적 특징 및/또는 특성을 기초로 한 하나 이상의 HARM-구조들을 가해진 힘에 의해 패턴으로 하나 이상의 HARM-구조들을 증착하기 위한 하나 이상의 소정의 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 고 종횡비 분자 구조들(HARMS)을 증착하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘이 하나 이상의 다발 HARM-구조들에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘이 하나 이상의 단일 HARM-구조들에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘이 하나 이상의 다발 및 단일 HARM-구조들에 가해지며, 상기 힘이 하나 이상의 물리적 특징 및/또는 특성을 기초로 한 다발 및/또는 단일 HARM-구조들을 이동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다발 또는 단일 HARM-구조가 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다발 및 단일 HARM-구조들이 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 HARM-구조는 나노튜브, 탄소 나노튜브, 플러렌 기능성 탄소 나노튜브, 붕소-질화물 나노튜브, 탄소, 인, 붕소, 질소 및 실리콘 함유 나노로드를 포함하는 나노로드, 필라멘트 및/또는 임의의 다른 튜브, 관형, 로드 및/또는 리본 및/또는 단일 또는 다발 형태의 임의의 다른 고 종횡비 분자 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    HARM-구조는 양으로, 음으로 또는 중성으로 하전되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘은 전기력, 정전기력, 자기력, 관성력, 광영동력, 열영동력, 중력, 음향력 및/또는 점성력을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘은 자연적으로 하전된 다발 HARM-구조를 이동시키는 전기력을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘은 다발 HARM-구조를 이동시키는 관성력을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 하나 이상의 시약, 물질, 코팅 재료, 기능성 재료, 계면활성제 및/또는 도펀트를 하나 이상의 HARM-구조들에 첨가하는 것을 더 포함하는 방법.
  13. 하나 이상의 HARM-구조들을 생산, 분리, 변형, 증착 및/또는 추가로 가공하기 위한 연속 또는 일괄 공정에서의 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 용도.
  14. 기능성 재료의 제조에서의 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 용도.
  15. 후막 또는 박막, 라인, 선, 패턴, 다층 및/또는 3차원 구조의 제조에서의 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 용도.
  16. 소자의 제조에서의 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 용도.
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