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(In Japanese)カーボンナノチューブ駆動機構

Patent code P09S000239
Posted date Dec 4, 2009
Application number P2007-526903
Patent number P4867017
Date of filing Jul 28, 2006
Date of registration Nov 25, 2011
International application number JP2006314955
International publication number WO2007013579
Date of international filing Jul 28, 2006
Date of international publication Feb 1, 2007
Priority data
  • P2005-219787 (Jul 29, 2005) JP
Inventor
  • (In Japanese)堀江 知義
  • (In Japanese)二保 知也
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
Title (In Japanese)カーボンナノチューブ駆動機構
Abstract (In Japanese)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。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
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