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カーボンナノチューブ駆動機構

国内特許コード P09S000239
掲載日 2009年12月4日
出願番号 特願2007-526903
登録番号 特許第4867017号
出願日 平成18年7月28日(2006.7.28)
登録日 平成23年11月25日(2011.11.25)
国際出願番号 JP2006314955
国際公開番号 WO2007013579
国際出願日 平成18年7月28日(2006.7.28)
国際公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
優先権データ
  • 特願2005-219787 (2005.7.29) JP
発明者
  • 堀江 知義
  • 二保 知也
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 カーボンナノチューブ駆動機構
発明の概要

円筒形CNTに対して、軸方向に定常磁場を、側面から変動磁場を与えることにより、CNT内に発生した渦電流と定常磁場により電磁力が生じる。この変動磁場を与える向きを周期的に換えることにより、CNTは上下に振動することから、この機構はナノアクチュエータとしての機能を有することになる。また、定常磁場と変動磁場を同じ方向から与え、変動磁場を与える向きを周期的に換えることにより、CNTの断面および長さを伸縮させて、ナノポンプ或いはナノプッシャーとして機能させることも可能となる。さらに、これらの動作を組み合わせることによりCNTの先端が円運動をすることからナノサイズの物質を搬送する搬送機構として動作させることも可能となる。

従来技術、競合技術の概要


近年、分子や原子を移動操作させるナノスケールのマニピュレータやマイクロマシン、ナノマシンといった超小型機械の技術開発が盛んに行われている。しかし、これらの機械にはナノスケールの駆動機構の開発が必要となる。



このナノテクノロジーを支える基盤材料のひとつにカーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube:CNT)がある。1991年に飯島により発見されたCNTは、炭素原子のみで構成される直径が約1nm、長さが約1μmの円筒形の細長い材料である(非特許文献1参照)。CNTの最大の特徴として多種多様な構造が存在し、構造によって金属や半導体の性質を示すことが挙げられる。またその他の特徴として、強度が高く弾力性があることや導電率が高いことが挙げられる。これらの性質を利用して、材料の原子構造を直接観ることができるナノマニュピュレータや、原子や分子を直接操作することができるナノピンセット(非特許文献2参照)などが開発されている。



中山喜萬(大阪府立大学)はナノピンセットの開発を行っている(特許文献1参照)。その結果、2本のCNTに電圧を印加するとピンセットは閉じて行き、4.5V以上で全閉し、電圧を取り除くと元に戻ることを明らかにしている。

【特許文献1】特開2002-172600号公報

【非特許文献1】斎藤理一郎、篠原久典、“カーボンナノチューブの基礎と応用”、培風館、2003

【非特許文献2】S. Akita and Y. Nakayama, ”Nanotwezers consisting of carbon nanotube operating in an atomic force microscopy”, APPLIED PHYSICS LETTERS, Vol.79, pp.1691-1693, 2001.

【非特許文献3】T. Horie and T. Niho, “Electromagnetic and Mechanical Interaction Analysis of a Thin Shell Structure Vibration in an Electromagnetic Field”, Int.J. of Applied Electromagnetics in Material, 4, 1994, pp.363-368

産業上の利用分野


本発明は、ナノマシンやナノアクチュエータといったナノスケールの超微小機械の駆動機構に適用することのできるカーボンナノチューブ(CNT)駆動機構に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】円筒形カーボンナノチューブに対して、定常磁場を印加する手段と、変動磁場を印加する手段を備え、変動磁場を印加することにより、前記カーボンナノチューブ内に渦電流を発生させ、かつ、向きが変化する前記渦電流と、前記定常磁場により電磁力を発生させることにより、前記カーボンナノチューブを駆動することから成るカーボンナノチューブ駆動機構。
【請求項2】前記定常磁場を印加する手段は、定常磁場を前記カーボンナノチューブに対して、その中心軸の一方向から印加すると共に、変動磁場を印加する手段は、前記カーボンナノチューブに対して、その側面の一方向から印加することにより、変動磁場の向きと同じ方向の電磁力を発生させ、前記カーボンナノチューブを振動させて、ナノアクチュエータとして機能させる請求項1に記載のカーボンナノチューブ駆動機構。
【請求項3】前記定常磁場を印加する手段は、定常磁場を前記カーボンナノチューブに対して、その側面の一方向から印加すると共に、変動磁場を印加する手段は、カーボンナノチューブの側面に対して、前記定常磁場と同一方向、或いは逆方向に変動する磁場を印加することにより、前記定常磁場およびカーボンナノチューブの中心軸とは直角方向の電磁力を発生させ、前記カーボンナノチューブの断面を伸縮させて、ナノポンプとして機能させる請求項1に記載のカーボンナノチューブ駆動機構。
【請求項4】前記定常磁場を印加する手段は、定常磁場を前記カーボンナノチューブに対して、その中心軸の一方向から印加すると共に、変動磁場を印加する手段は、カーボンナノチューブの中心軸の一方向から、前記定常磁場と同一方向、或いは逆方向に変動する磁場を印加することにより、カーボンナノチューブの半径方向の電磁力を発生させ、前記カーボンナノチューブの断面を伸縮させることにより中心軸方向の長さも伸縮することを利用して、ナノプッシャーとして機能させる請求項1に記載のカーボンナノチューブ駆動機構。
産業区分
  • その他機械要素
  • 流体移送
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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