電気泳動法によるカーボン
ナノチューブプローブの作製
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材料研究所 |
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唐 捷 |
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電気泳動法によるカーボン ナノチューブプローブの作製 |
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| カーボンナノチューブは直径約1nm、長さ約１〜10μmの細い糸のような筒状炭素分子で、直径と長さの比が1000倍以上もあります。その特徴を活かして電界放出電子源や高分解能かつ長寿命のリソグラフィプローブとしても応用が期待されています。そのためには、他の材料への接合が必要となり、これまでグラファイトやシリコンの先端をナノチューブの集合体に接触させたり、化学気相成長法により金属チップに直接カーボンナノチューブを成長させるなど試みられてきました。しかし、これらの方法には付着力や再現性、プロセスの制御に問題がありました。 今回、米国ノースカロライナ大学との共同研究により、新しいプロセスとして電気泳動法を試み、単層カーボンナノチューブによるカーボンナノチューブプローブの作製に成功しました。実験は、水を溶媒とし、かつ室温下という条件下で行われました。用いた作製法の模式図と作製過程を図1に示します。金属チップとナノチューブ水溶液の間に電圧をかけ、チップ上にナノチューブを付着させ、さらにチップを引っ張ることで糸を成長させます。その結果、従来の方法とは異なり、ほぼ100％の収率でプローブが形成されました（図2）。できたナノチューブ糸は金属チップの方向に常に平行となり、またナノチューブ糸の長さもチップの引っ張り速度を変えることなどで容易に制御ができることができました。併せて理論解析から、これらが形成される際の電界の役割も明らかにしました。 今回のプローブをナノテクノロジー研究に欠かせない走査型トンネル顕微鏡（STM）に用いたところ、分解能が極めて高く鮮明な画像が得られました。また、このプローブは、従来の金属プローブと比較して高い耐久性も示されつつあります。その他、電子線源としても有望で、カーボンナノチューブを用いた電子エミッターによって、電界放出特性の向上や省電力化、長寿命化ができると考えられます。 今後、電子エミッターの実現に向けての研究開発とともに、医療用Ｘ線源など生物医療分野での応用展開を目指して研究を進めていきます。 |
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| 図1 (a)今回用いたカーボンナノチューブプローブ作製法の模式図。(b)作製中のナノチューブプローブ写真。 | 図2 (a)及び(b)金属チップ上に作製したカーボンナノチューブプローブ。(c)汎用原子間力顕微鏡(AFM)チップ上に作製したカーボンナノチューブプローブ。 |
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