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JP5245164B2 - Microreactor and method for manufacturing microreactor - Google Patents

Microreactor and method for manufacturing microreactor Download PDF

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JP5245164B2
JP5245164B2 JP2009117120A JP2009117120A JP5245164B2 JP 5245164 B2 JP5245164 B2 JP 5245164B2 JP 2009117120 A JP2009117120 A JP 2009117120A JP 2009117120 A JP2009117120 A JP 2009117120A JP 5245164 B2 JP5245164 B2 JP 5245164B2
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明 楊
隆一 小林
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Description

本発明は、マイクロリアクターおよびマイクロリアクターの製造方法に関する。   The present invention relates to a microreactor and a method for producing a microreactor.

従来より、試料となる流体(マイクロ流体)が通過する数[μm]から数百[μm]の幅の流路(マイクロ流路、マイクロチャンネル)を有し、マイクロレベルの空間で化学反応やその測定等を行うLab-On-a-Chip(Laboratory on a Chip)やμTAS(Micro Total Analysis System)等の化学反応装置や化学分析システム、いわゆる、マイクロリアクター(マイクロチャンネルリアクター、マイクロ流体デバイス)についての技術が知られている。前記マイクロリアクターは、少量の試料を用いて反応・測定等を行うことができ、省資源化、省エネルギー化、高効率化、低コスト化等が可能であり、有害物質や危険物質を用いる際の安全性も高いと考えられている。このため、前記マイクロリアクターは、分析化学、合成化学、医療、環境測定等の各分野において有用であり、研究・開発等が盛んに行われている。   Conventionally, it has a flow path (micro flow path, micro channel) with a width of several [μm] to several hundreds [μm] through which a sample fluid (micro fluid) passes. About chemical reaction equipment and chemical analysis systems such as Lab-On-a-Chip (Laboratory on a Chip) and μTAS (Micro Total Analysis System) that perform measurements, so-called microreactors (microchannel reactors, microfluidic devices) Technology is known. The microreactor can perform reaction and measurement using a small amount of sample, and can save resources, save energy, increase efficiency, reduce costs, etc., when using hazardous substances and hazardous substances. Safety is also considered high. For this reason, the microreactor is useful in various fields such as analytical chemistry, synthetic chemistry, medical treatment, and environmental measurement, and research and development are actively performed.

また、前記マイクロチャンネル内の空間は、容積あたりの内表面の表面積、いわゆる、比表面積が大きくなるため、比表面積が小さい場合に比べ、前記試料を保持可能な範囲が広くなり、化学反応の効率が高くなることが知られている。ここで、化学反応の効率をさらに高めるために、前記マイクロチャンネル内に、比表面積を大きくするための構造(化学分析用構造)を付与することが提案されている。前記マイクロチャンネル内に比表面積を大きくする構造を付与する技術として、下記の特許文献1および非特許文献1、2の技術が従来公知である。   In addition, the space inside the microchannel increases the surface area of the inner surface per volume, so-called specific surface area, so the range in which the sample can be held is wider than when the specific surface area is small, and the efficiency of the chemical reaction is increased. Is known to be high. Here, in order to further increase the efficiency of the chemical reaction, it has been proposed to provide a structure (chemical analysis structure) for increasing the specific surface area in the microchannel. As a technique for imparting a structure for increasing the specific surface area in the microchannel, the techniques of Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2 below are conventionally known.

特許文献1としての特開2008−284433号公報には、中空状マイクロチャンネル内表面に膜厚が200[nm]以下のメソポーラスシリカ薄膜が固定化されているマイクロリアクターについての技術が記載されている。すなわち、特許文献1では、規則性メソ細孔構造を有するシリカ薄膜を利用し、通常、担持が困難な触媒を容易に担持し、化学反応を効率化させる技術が記載されている。特許文献1では、まず、シリンジによって前記中空状マイクロチャンネルが内部に形成されたキャピラリーガラスに前記シリカ薄膜の前駆体溶液を流入させて浸透させる。次に、窒素ガスの吹き付けにより、前記中空状マイクロチャンネル内から過剰な前記前駆体溶液を除去する。そして、前記キャピラリーガラスを70℃で8時間乾燥した後、440℃で4時間焼結した結果、中空状マイクロチャンネル内表面に前記シリカ薄膜が固定化されると共に、前記シリカ薄膜に規則性メソ細孔構造が形成され、前記マイクロリアクターが作製される。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-284433 as Patent Document 1 describes a technique for a microreactor in which a mesoporous silica thin film having a film thickness of 200 [nm] or less is immobilized on the inner surface of a hollow microchannel. . That is, Patent Document 1 describes a technology that uses a silica thin film having a regular mesopore structure, easily supports a catalyst that is usually difficult to support, and improves the efficiency of chemical reactions. In Patent Document 1, first, the precursor solution of the silica thin film is caused to flow and permeate into capillary glass in which the hollow microchannel is formed by a syringe. Next, excess precursor solution is removed from the hollow microchannel by blowing nitrogen gas. Then, the capillary glass was dried at 70 ° C. for 8 hours and then sintered at 440 ° C. for 4 hours. As a result, the silica thin film was fixed on the inner surface of the hollow microchannel, and the mesoscopic thin film was ordered. A pore structure is formed and the microreactor is fabricated.

また、非特許文献1には、カーボンナノチューブ(CNTs:carbon nanotubes)を、マイクロ流路内に垂直配向したマイクロチップ(マイクロリアクター)についての技術が記載されている。非特許文献1では、シリコン基板に平坦且つ幅広なマイクロ流路(マイクロチャンネル)を作製した後、キシレンとフェロゼンを原料とした化学蒸着法(化学気相成長法、化学気相蒸着法、CVD:Chemical Vapor Deposition)により、垂直に配向した多層カーボンナノチューブを前記マイクロ流路内に位置選択的に作成した後、耐熱ガラスを接着して前記マイクロチップを作製している。
すなわち、非特許文献1には、マイクロチャンネルの底面となる平坦且つ幅広なマイクロ流路が作製されたシリコン基板に、前記化学蒸着法により、カーボンナノチューブを直接作成する技術が記載されている。
Non-Patent Document 1 describes a technique regarding a microchip (microreactor) in which carbon nanotubes (CNTs) are vertically aligned in a microchannel. In Non-Patent Document 1, a flat and wide microchannel (microchannel) is formed on a silicon substrate, and then a chemical vapor deposition method (chemical vapor deposition method, chemical vapor deposition method, CVD :) using xylene and ferrocene as raw materials. After the vertically aligned multi-walled carbon nanotubes are selectively formed in the microchannel by chemical vapor deposition, the microchip is manufactured by adhering heat resistant glass.
That is, Non-Patent Document 1 describes a technique of directly producing carbon nanotubes by the chemical vapor deposition method on a silicon substrate on which a flat and wide micro-channel that becomes the bottom surface of a microchannel is produced.

さらに、非特許文献2には、非特許文献1と同様に、マイクロチャンネル内で、前記化学蒸着法により、カーボンナノチューブを直接作成する技術が記載されている。非特許文献2には、まず、長さが15[mm]、幅が140[μm]、深さが20[μm]と25[μm]と30[μm]と35[μm]のソーダ石灰ガラス製の前記マイクロチャンネルを準備し、Fe−Si触媒の薄膜を底面に沈着・固着させる。そして、前記マイクロチャンネル内にメタンを注入した後、500[W]のマイクロ波を照射して、カーボンナノチューブを作成している。なお、非特許文献2には、メタンにマイクロ波を照射して化学蒸着させる上記の方法で、平坦な基板にカーボンナノチューブを作成した場合には、カーボンナノチューブの長さL[μm]が、作成時間t[min]の1.5乗に比例して成長するのに対して(L=k×t1.5)、前記マイクロチャンネル内でカーボンナノチューブを作成した場合には、カーボンナノチューブの長さL[μm]が、作成時間t[min]の0.5乗に比例して成長したことが記載されている(L=k×t0.5)。 Furthermore, Non-Patent Document 2 describes a technique for directly producing carbon nanotubes in the microchannel by the chemical vapor deposition method, as in Non-Patent Document 1. In Non-Patent Document 2, first, soda-lime glass having a length of 15 [mm], a width of 140 [μm], and a depth of 20 [μm], 25 [μm], 30 [μm] and 35 [μm]. The microchannel manufactured is prepared, and a thin film of Fe—Si catalyst is deposited and fixed on the bottom surface. And after inject | pouring methane in the said microchannel, the microwave of 500 [W] is irradiated and the carbon nanotube is created. In Non-Patent Document 2, when carbon nanotubes are formed on a flat substrate by the above-described method of performing chemical vapor deposition by irradiating microwaves to methane, the length L f [μm] of the carbon nanotubes is In contrast to the growth time t [min] that is proportional to the power of 1.5 (L f = k 1 × t 1.5 ), when carbon nanotubes are created in the microchannel, carbon nanotubes It is described that the length L c [μm] of the crystal grew in proportion to the 0.5th power of the creation time t [min] (L c = k 2 × t 0.5 ).

なお、前記非特許文献1、2に記載の前記カーボンナノチューブは、直径が数[nm]から数十[nm]、長さが数[μm]から数[mm]のチューブ状の物質である。また、前記非特許文献1、2に記載の前記化学蒸着法等により、前記カーボンナノチューブどうしが数十[nm]から数百[nm]の間隔となり、代表寸法となる長さが数十[μm]となるように作成することも可能である。   The carbon nanotubes described in Non-Patent Documents 1 and 2 are tubular substances having a diameter of several [nm] to several tens [nm] and a length of several [μm] to several [mm]. In addition, by the chemical vapor deposition method described in Non-Patent Documents 1 and 2, the carbon nanotubes are spaced from each other by several tens [nm] to several hundreds [nm], and the length as a representative dimension is several tens [μm]. It is also possible to create such that

特開2008−284433号公報(要約書、「0007」〜「0030」、図1〜図5)JP 2008-284433 A (Abstract, “0007” to “0030”, FIGS. 1 to 5)

吾郷浩樹、“マイクロチップ内に成長させた配向カーボンナノチューブの触媒機能”、「online」、2006年5月31日、財団法人日産科学振興財団、「2009年3月19日検索」、インターネット<URL:http://www.nissan-zaidan.or.jp/membership/2004/05_seika/0009.pdf>Hiroki Sato, “Catalytic Function of Oriented Carbon Nanotubes Grown in a Microchip”, “online”, May 31, 2006, Nissan Science Foundation, “March 19, 2009 search”, Internet <URL : Http://www.nissan-zaidan.or.jp/membership/2004/05_seika/0009.pdf> ハオシャン・ウー(Hao-Hsuan Wu)、他2名、“ガラス基板のマイクロチャンネル内におけるカーボンナノチューブの成長について(Growth of carbon nanotubes in the microchannels of glass substrates)”、ダイアモンド・アンド・リレーテッド・マテリアルズ・17(Diamond & Related Materials 17)、(米国)、エルシビアー(Elsevier)、2008年、p.1462−1466Hao-Hsuan Wu and two others, “Growth of carbon nanotubes in the microchannels of glass substrates”, Diamond and Related Materials 17 (Diamond & Related Materials 17), (USA), Elsevier, 2008, p. 1462-1466 丸山茂夫、他3名、“アルコールCCVD法による単層カーボンナノチューブの低温高純度生成”、「online」、2003年2月4日、東京大学、「2009年3月30日検索」、インターネット<URL:http://www.photon.t.u-tokyo.ac.jp/~maruyama/papers/02/Miyauchi_JSME.pdf>Shigeo Maruyama and 3 others, “Low-temperature and high-purity production of single-walled carbon nanotubes by alcohol CCVD method”, “online”, February 4, 2003, University of Tokyo, “March 30, 2009 search”, Internet <URL : Http://www.photon.tu-tokyo.ac.jp/~maruyama/papers/02/Miyauchi_JSME.pdf> “PDMS仕様−PDMS製マイクロ流体チップ受託作製サービス フルイドウェアテクノロジーズ”、「online」、2007年4月、フルイドウェアテクノロジーズ株式会社、「2009年4月1日検索」、インターネット<URL:http://www.fluidware-technologies.com/chip/hard-pdms/hard-pdms-index.htm>"PDMS specification-PDMS microfluidic chip manufacturing service Fluidware Technologies", "online", April 2007, Fluidware Technologies, Inc., "April 1, 2009 search", Internet <URL: http: // www.fluidware-technologies.com/chip/hard-pdms/hard-pdms-index.htm> “Wako Bio Window No.29”、「online」、2001年5月、和光純薬工業株式会社、「2009年4月7日検索」、インターネット<URL:http://www.wako-chem.co.jp/siyaku/journal/biowin/pdf/bio29.pdf>“Wako Bio Window No. 29”, “online”, May 2001, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., “April 7, 2009 search”, Internet <URL: http://www.wako-chem.co .jp / siyaku / journal / biowin / pdf / bio29.pdf> “マイクロTAS接着装置[ウシオ電機株式会社]”、「online」、2007年3月、ウシオ電機株式会社、「2009年4月1日検索」、インターネット<URL:http://www.ushio.co.jp/jp/products/list/bio_mems/bio_mems_02.html>“Micro TAS Adhesive Device [USHIO Inc.]”, “online”, March 2007, USHIO ELECTRIC CO., LTD., “April 1, 2009 search”, Internet <URL: http://www.ushio.co .jp / jp / products / list / bio_mems / bio_mems_02.html>

(従来技術の問題点)
前記特許文献1の技術では、規則性メソ細孔構造を有するシリカ薄膜を作成する際に、前駆体溶液を流入、過剰分を除去、乾燥、焼結する各工程が必要となるため、前記マイクロリアクターの作製工程が多くなり、作製費用が高くなるという問題があった。
また、前記特許文献1の技術では、前記焼結する工程が必要であり、前記マイクロチャンネル内を高温加熱する必要がある。また、前記非特許文献1、2の技術についても同様に、前記化学蒸着法によって前記カーボンナノチューブを作成するために、前記マイクロチャンネル内を高温加熱する必要がある。
すなわち、前記特許文献1および前記非特許文献1、2の技術では、前記マイクロチャンネル内に比表面積を大きくする構造を付与するために、前記マイクロチャンネル内を高温加熱しなければならないという問題があった。
(Problems of conventional technology)
In the technique of Patent Document 1, when preparing a silica thin film having a regular mesopore structure, each step of introducing a precursor solution, removing excess, drying and sintering is required. There was a problem that the production process of the reactor increased and the production cost increased.
Moreover, in the technique of the said patent document 1, the said process to sinter is required and it is necessary to heat the inside of the said microchannel at high temperature. Similarly, in the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2, it is necessary to heat the inside of the microchannel at a high temperature in order to produce the carbon nanotubes by the chemical vapor deposition method.
That is, the techniques of Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2 have a problem that the inside of the microchannel must be heated at a high temperature in order to give the microchannel a structure that increases the specific surface area. It was.

また、前記非特許文献1、2の技術では、前記カーボンナノチューブを狭小な前記マイクロチャンネル内に直接作成する場合は、平坦なシリコン基板に合成する場合に比べ、長く成長させ難く、非特許文献2に記載されているように、現実的な作成時間で高々1[μm]程度にしか成長せず、且つ、基板に対して垂直に配向し難いため、代表寸法が数十[μm]程度になるまで成長させることが困難であるという問題があった。
すなわち、前記非特許文献1、2の技術では、前記マイクロチャンネル内に前記カーボンナノチューブを十分に成長させることができず、マイクロチャンネルの比表面積を大きくし難いという問題があった。
Further, in the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2, when the carbon nanotubes are directly formed in the narrow microchannel, it is difficult to grow the carbon nanotubes longer than when synthesized on a flat silicon substrate. As described in (1), since it grows only to about 1 [μm] at a practical production time and is difficult to be oriented perpendicular to the substrate, the representative dimension is about several tens [μm]. There was a problem that it was difficult to grow it.
That is, the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2 have a problem that the carbon nanotubes cannot be sufficiently grown in the microchannel, and it is difficult to increase the specific surface area of the microchannel.

本発明は、前述の事情に鑑み、マイクロチャンネルの比表面積を大きくすることを技術的課題とする。   In view of the above-described circumstances, the present invention has a technical problem of increasing the specific surface area of a microchannel.

前記技術的課題を解決するために、請求項1記載の発明のマイクロリアクターの製造方法は、
転写基板のチューブ生成面にカーボンナノチューブを生成するチューブ生成工程と、
被転写面と、前記被転写面に形成された溝と、を有する被転写基板に対して、前記チューブ生成面と前記被転写面とを対向させた状態で、前記転写基板と前記被転写基板とを接近させて、前記溝に前記チューブ生成面の前記カーボンナノチューブを転写するチューブ転写工程と、
閉塞面を有する閉塞基板に対して、前記被転写面と前記閉塞面とを対向させた状態で、前記被転写基板と前記閉塞基板とを接合して、前記溝の開口側を塞いで、前記カーボンナノチューブと前記溝と前記閉塞面とによって囲まれた空間としての流路を形成する流路形成工程と、
を備え、
前記流路内の比表面積を前記カーボンナノチューブによって大きくする
ことを特徴とするマイクロリアクターの製造方法であって、
さらに、
前記溝に転写された複数の前記カーボンナノチューブの少なくとも先端部に、複数の前記カーボンナノチューブどうしの間を連絡する液体を接触させ、前記液体を気化させて、複数の前記カーボンナノチューブを束ねたカーボンナノチューブ束を作成するチューブ束作成工程、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the technical problem, a method of manufacturing a microreactor according to claim 1 comprises:
A tube generation process for generating carbon nanotubes on the tube generation surface of the transfer substrate;
The transfer substrate and the transfer substrate in a state where the tube generation surface and the transfer surface are opposed to a transfer substrate having a transfer surface and a groove formed in the transfer surface. And a tube transfer step of transferring the carbon nanotubes on the tube generation surface to the groove,
In a state where the transfer surface and the closing surface are opposed to a closing substrate having a closing surface, the transfer substrate and the closing substrate are joined, and the opening side of the groove is closed, A flow path forming step for forming a flow path as a space surrounded by the carbon nanotube, the groove, and the closed surface;
With
A method for producing a microreactor, wherein the specific surface area in the flow path is increased by the carbon nanotubes ,
further,
A carbon nanotube in which a plurality of carbon nanotubes transferred to the groove are brought into contact with a liquid communicating between the plurality of carbon nanotubes, and the liquid is vaporized to bundle the plurality of carbon nanotubes. Tube bundle creation process to create a bundle,
It is provided with.

前記技術的課題を解決するために、請求項2記載の発明のマイクロリアクターの製造方法は、  In order to solve the technical problem, the method for producing a microreactor according to the invention of claim 2 comprises:
転写基板のチューブ生成面にカーボンナノチューブを生成するチューブ生成工程と、  A tube generation process for generating carbon nanotubes on the tube generation surface of the transfer substrate;
被転写面と、前記被転写面に形成された溝と、を有する被転写基板に対して、前記チューブ生成面と前記被転写面とを対向させた状態で、前記転写基板と前記被転写基板とを接近させて、前記溝に前記チューブ生成面の前記カーボンナノチューブを転写するチューブ転写工程と、  The transfer substrate and the transfer substrate in a state where the tube generation surface and the transfer surface are opposed to a transfer substrate having a transfer surface and a groove formed in the transfer surface. And a tube transfer step of transferring the carbon nanotubes on the tube generation surface to the groove,
閉塞面を有する閉塞基板に対して、前記被転写面と前記閉塞面とを対向させた状態で、前記被転写基板と前記閉塞基板とを接合して、前記溝の開口側を塞いで、前記カーボンナノチューブと前記溝と前記閉塞面とによって囲まれた空間としての流路を形成する流路形成工程と、  In a state where the transfer surface and the closing surface are opposed to a closing substrate having a closing surface, the transfer substrate and the closing substrate are joined, and the opening side of the groove is closed, A flow path forming step for forming a flow path as a space surrounded by the carbon nanotube, the groove, and the closed surface;
を備え、  With
前記流路内の比表面積を前記カーボンナノチューブによって大きくする  The specific surface area in the channel is increased by the carbon nanotube.
ことを特徴とするマイクロリアクターの製造方法であって、  A method of manufacturing a microreactor characterized by comprising:
前記チューブ生成工程では、前記溝に応じて形成された前記転写基板の凸部に、前記凸部に対応するマスクの孔部が嵌まって、前記転写基板に前記マスクが装着され、前記チューブ生成面としての前記凸部の外表面に沿って前記マスクの外表面が配置された状態で、前記各外表面に前記カーボンナノチューブを生成した後で、前記転写基板に対して着脱可能な前記マスクを取り外して、前記凸部の外表面にのみ前記カーボンナノチューブを残した状態にすると共に、  In the tube generating step, a hole of a mask corresponding to the convex portion is fitted into a convex portion of the transfer substrate formed according to the groove, and the mask is mounted on the transfer substrate, so that the tube is generated. In a state where the outer surface of the mask is disposed along the outer surface of the convex portion as a surface, the mask that is detachable from the transfer substrate after the carbon nanotubes are generated on each outer surface. Remove and leave the carbon nanotubes only on the outer surface of the convex part,
前記チューブ転写工程では、前記溝に前記凸部の外表面の前記カーボンナノチューブを転写する  In the tube transfer step, the carbon nanotubes on the outer surface of the convex portion are transferred to the groove.
ことを特徴とする。  It is characterized by that.

前記技術的課題を解決するために、請求項3記載の発明のマイクロリアクターの製造方法は、  In order to solve the technical problem, the method for producing a microreactor according to the invention of claim 3 comprises:
転写基板のチューブ生成面に、アルコール触媒CVD法により、カーボンナノチューブを生成するチューブ生成工程と、  A tube generation process for generating carbon nanotubes on the tube generation surface of the transfer substrate by an alcohol-catalyzed CVD method;
被転写面と、前記被転写面に形成された溝と、を有する被転写基板に対して、前記チューブ生成面と前記被転写面とを対向させた状態で、前記転写基板と前記被転写基板とを接近させて、前記カーボンナノチューブの前記被転写面側の先端を前記被転写面に突き刺すことで、前記カーボンナノチューブの配向性を崩さずに、前記溝に前記チューブ生成面の前記カーボンナノチューブを転写するチューブ転写工程と、  The transfer substrate and the transfer substrate in a state where the tube generation surface and the transfer surface are opposed to a transfer substrate having a transfer surface and a groove formed in the transfer surface. The carbon nanotubes on the tube generation surface are inserted into the grooves without breaking the orientation of the carbon nanotubes by piercing the tip of the carbon nanotubes on the transfer surface side. Tube transfer process to transfer,
閉塞面を有する閉塞基板に対して、前記被転写面と前記閉塞面とを対向させた状態で、前記被転写基板と前記閉塞基板とを接合して、前記溝の開口側を塞いで、前記カーボンナノチューブと前記溝と前記閉塞面とによって囲まれた空間としての流路を形成する流路形成工程と、  In a state where the transfer surface and the closing surface are opposed to a closing substrate having a closing surface, the transfer substrate and the closing substrate are joined, and the opening side of the groove is closed, A flow path forming step for forming a flow path as a space surrounded by the carbon nanotube, the groove, and the closed surface;
を備え、  With
前記流路内の比表面積を前記カーボンナノチューブによって大きくする  The specific surface area in the channel is increased by the carbon nanotube.
ことを特徴とする。  It is characterized by that.

前記技術的課題を解決するために、請求項4記載の発明のマイクロリアクターは、
溝が形成された被転写面と、カーボンナノチューブがチューブ生成面に生成された転写基板の前記チューブ生成面と前記被転写面とが対向接近されて前記溝に転写された前記カーボンナノチューブと、を有する被転写基板と、
閉塞面を有し、前記被転写面と前記閉塞面とを対向させた状態で、前記被転写基板に接合されて前記溝の開口側を塞ぐ閉塞基板と、
前記カーボンナノチューブと前記溝と前記閉塞面とによって囲まれた空間としての流路と、
共通する前記被転写面に基端部が支持された複数の前記カーボンナノチューブの先端部が束ねられたカーボンナノチューブ束と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the technical problem, the microreactor of the invention according to claim 4 comprises:
A transfer surface on which a groove is formed, and the carbon nanotube transferred to the groove with the tube generation surface of the transfer substrate on which the carbon nanotube is generated on the tube generation surface facing the transfer surface. A substrate to be transferred,
A closing substrate that has a closing surface and is bonded to the transfer substrate and closes the opening side of the groove in a state where the transfer surface and the closing surface are opposed to each other;
A flow path as a space surrounded by the carbon nanotube, the groove, and the blocking surface;
A bundle of carbon nanotubes in which the tip ends of a plurality of the carbon nanotubes whose base ends are supported on the common transferred surface;
It is provided with.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のマイクロリアクターにおいて、
ポリジメチルシロキサンにより構成された前記被転写面
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the microreactor according to claim 4 ,
The transferred surface composed of polydimethylsiloxane,
It is provided with.

請求項1ないし4に記載の発明によれば、チューブ生成面上に生成したカーボンナノチューブを溝に転写するため、流路内でカーボンナノチューブを直接生成させた場合に比べ、十分に長く成長したカーボンナノチューブを流路内に配置でき、流路内の比表面積を大きくすることができる。 According to the first to fourth aspects of the present invention, since carbon nanotubes generated on the tube generation surface are transferred to the groove, carbon grown sufficiently long compared to the case where carbon nanotubes are directly generated in the flow path. Nanotubes can be arranged in the flow path, and the specific surface area in the flow path can be increased.

請求項1,4に記載の発明によれば、カーボンナノチューブ束どうしの隙間を化学反応の反応場として利用可能な場合に、流路内の化学反応の効率を向上させることができる。
請求項1,4に記載の発明によれば、吸着部材によって構成された溝がチューブ生成面上のカーボンナノチューブに吸着するため、溝が吸着部材によって構成されていない場合に比べ、溝に前記カーボンナノチューブを転写させ易くすることができる。また、請求項1,4に記載の発明によれば、被転写面を閉塞面に粘着させて被転写面と閉塞面とを密着させることができ、被転写面が吸着部材により構成されていない場合に比べ、樹脂基板と閉塞基板とを接合し易くでき、流路を形成し易くすることができる。
According to the first and fourth aspects of the present invention, when the gap between the carbon nanotube bundles can be used as a reaction field for a chemical reaction, the efficiency of the chemical reaction in the channel can be improved.
According to the first and fourth aspects of the present invention, the groove formed by the adsorbing member is adsorbed by the carbon nanotubes on the tube generation surface. Nanotubes can be easily transferred. Further, according to the first and fourth aspects of the present invention, the transfer surface can be adhered to the closing surface so that the transfer surface and the closing surface can be brought into close contact with each other, and the transfer surface is not constituted by the adsorption member. Compared to the case, the resin substrate and the closed substrate can be easily joined, and the flow path can be easily formed.

請求項2に記載の発明によれば、任意の形状の溝に対応したカーボンナノチューブを生成でき、凸部の外表面のカーボンナノチューブを溝に転写できる。この結果、例えば、溝をマイクロメートルオーダーの幅で形成した場合でも、マイクロメートルオーダーの幅の溝内にカーボンナノチューブを転写することができ、流路の形状の自由度を高くすることができる。また、凸部の外表面上で十分に長く成長したカーボンナノチューブをマイクロメートルオーダーの幅の流路内に配置できるため、マイクロメートルオーダーの幅のマイクロチャンネル内でカーボンナノチューブを十分に長く成長させられない場合に比べ、流路内の比表面積を大きくすることができる。
請求項3に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、カーボンナノチューブの転写時に配向性が崩れることを低減できる。
According to the second aspect of the present invention, carbon nanotubes corresponding to grooves having an arbitrary shape can be generated, and the carbon nanotubes on the outer surface of the convex portion can be transferred to the grooves. As a result, for example, even when the groove is formed with a width on the order of micrometers, the carbon nanotubes can be transferred into the groove with a width on the order of micrometers, and the degree of freedom of the shape of the flow path can be increased. In addition, carbon nanotubes that have grown sufficiently long on the outer surface of the convex portion can be placed in the flow channel with a width of the order of micrometers, so that the carbon nanotubes can be grown sufficiently long in the microchannel with a width of the order of micrometers. The specific surface area in the flow path can be increased as compared with the case where there is not.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to reduce the collapse of the orientation during the transfer of the carbon nanotubes as compared with the case where the configuration of the present invention is not provided.

請求項5に記載の発明によれば、ポリジメチルシロキサンを鋳型で成型して樹脂基板を作製でき、溝を簡便に加工できる。また、請求項5に記載の発明によれば、ポリジメチルシロキサンが、高弾性、自己吸着性、粘性(流動性)を備えており、溝が前記ポリジメチルシロキサンによって構成されていない場合に比べ、溝に前記カーボンナノチューブを転写させ易くすることができる。 According to the invention described in claim 5 , polydimethylsiloxane can be molded with a mold to produce a resin substrate, and the groove can be easily processed. Further, according to the invention described in claim 5 , the polydimethylsiloxane has high elasticity, self-adsorption property, viscosity (fluidity), and the groove is not constituted by the polydimethylsiloxane, The carbon nanotube can be easily transferred to the groove.

図1は本発明の実施例1のマイクロリアクターの全体説明図である。FIG. 1 is an overall explanatory view of a microreactor according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は本発明の実施例1のマイクロリアクターの要部拡大説明図であり、図2Aは実施例1の樹脂基板の説明図であり、図2Bは実施例1のガラス板の説明図であり、図2Cは図1のIIC−IIC線断面の拡大説明図であり、実施例1のカーボンナノチューブ束の説明図である。2 is an enlarged explanatory view of the main part of the microreactor of Example 1 of the present invention, FIG. 2A is an explanatory view of the resin substrate of Example 1, and FIG. 2B is an explanatory view of the glass plate of Example 1. 2C is an enlarged explanatory view of a section taken along the line IIC-IIC in FIG. 1, and is an explanatory view of the carbon nanotube bundle of Example 1. FIG. 図3は本発明の実施例1のチューブ生成工程の説明図であり、化学蒸着装置の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a tube generation process according to the first embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram of a chemical vapor deposition apparatus. 図4は本発明の実施例1のチューブ転写工程の説明図であり、図4Aは鋳型を用いて樹脂基板を作成する際の斜視説明図であり、図4Bは樹脂基板の溝とシリコン基板の平坦面とを対向させて接近させた状態の斜視説明図であり、図4Cは図4BのIVC−IVC線断面図であり、図4Dは図4Cの状態から樹脂基板の溝とシリコン基板の平坦面とによってカーボンナノチューブを挟み込んだ状態の説明図であり、図4Eは図4Dの状態から樹脂基板の溝とシリコン基板の平坦面とを対向させて接近させた状態の説明図である。4A and 4B are explanatory views of the tube transfer process according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4A is a perspective explanatory view when a resin substrate is formed using a mold, and FIG. 4B is a perspective view of the groove of the resin substrate and the silicon substrate. FIG. 4C is a sectional view taken along the line IVC-IVC in FIG. 4B, and FIG. 4D is a plan view of the groove of the resin substrate and the flatness of the silicon substrate from the state of FIG. 4C. FIG. 4E is an explanatory view of a state in which the groove of the resin substrate and the flat surface of the silicon substrate are opposed to each other from the state of FIG. 4D from the state of FIG. 4D. 図5は本発明の実施例1のマイクロチャンネル形成工程の説明図であり、図5Aは図4Bに対応する図4Eの状態の斜視説明図であり、図5Bは図5Aの状態からシリコン基板の平坦面に替えてガラス板の閉塞面を樹脂基板の吸着面に対向させて接近させた状態の斜視説明図であり、図5Cは図5BのVC−VC線断面図であり、図5Dは図5Cの状態から樹脂基板とガラス板とが接合した状態の説明図である。5A and 5B are explanatory views of a microchannel forming process according to the first embodiment of the present invention, FIG. 5A is a perspective explanatory view of the state of FIG. 4E corresponding to FIG. 4B, and FIG. 5B is a perspective view of the silicon substrate from the state of FIG. FIG. 5C is a perspective explanatory view of a state in which the closed surface of the glass plate is made to face and approach the adsorption surface of the resin substrate instead of the flat surface, FIG. 5C is a sectional view taken along the line VC-VC of FIG. 5B, and FIG. It is explanatory drawing of the state which the resin substrate and the glass plate joined from the state of 5C. 図6は本発明の実施例1のチューブ束作成工程の説明図であり、図6Aは図5Dの状態から一方の貫通孔にシリンジの針を差し込んだ状態の説明図であり、図6Bは図6Aの状態からマイクロチャンネル内にエタノールが注入された状態の説明図であり、図6Cは図6Bの状態からマイクロチャンネル内に空気が注入されてエタノールが気化した状態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of the tube bundle creating process of the first embodiment of the present invention, FIG. 6A is an explanatory view of a state where a syringe needle is inserted into one through hole from the state of FIG. 5D, and FIG. FIG. 6C is an explanatory diagram of a state in which ethanol is injected into the microchannel from the state of 6A, and FIG. 6C is an explanatory diagram of a state in which ethanol is vaporized by injecting air from the state of FIG. 6B into the microchannel. 図7は実施例1のチューブ生成工程において、凸部を有するシリコン基板にマスクを装着した場合の説明図であり、図7Aはシリコン基板にマスクが装着された状態の説明図、図7Bは凸部を有するシリコン基板の説明図、図7Cはマスクの説明図、図7Dは図7Aの状態からカーボンナノチューブが生成された状態の説明図であり、図7Eは図7Cの状態からマスクを取り外した状態の説明図である。7A and 7B are explanatory views when the mask is mounted on the silicon substrate having a convex portion in the tube generation process of the first embodiment, FIG. 7A is an explanatory diagram of a state where the mask is mounted on the silicon substrate, and FIG. 7C is an explanatory view of a mask, FIG. 7D is an explanatory view of a state where carbon nanotubes are generated from the state of FIG. 7A, and FIG. 7E is a state where the mask is removed from the state of FIG. 7C It is explanatory drawing of a state. 図8は本発明の実施例1の作用説明図であり、転写の前後のカーボンナノチューブを走査型電子顕微鏡で観察したときの拡大説明図であり、図8Aはシリコン基板の平坦面上の転写前のカーボンナノチューブの説明図、図8Bは樹脂基板の溝内に転写後のカーボンナノチューブの説明図である。FIG. 8 is an operation explanatory view of Example 1 of the present invention, and is an enlarged explanatory view when carbon nanotubes before and after transfer are observed with a scanning electron microscope. FIG. 8A is a view before transfer on a flat surface of a silicon substrate. FIG. 8B is an explanatory view of the carbon nanotube after transfer into the groove of the resin substrate. 図9は実験例1、2の実験結果であり、凝集後のカーボンナノチューブ束の先端部を走査型電子顕微鏡で観察したときの拡大説明図であり、図9Aは液体の接触範囲と非接触範囲との境界を示す説明図、図9Bは実験例1の代表寸法が18.5[μm]のカーボンナノチューブの先端部が凝集した状態の説明図、図9Cは実験例2の代表寸法が18.5[μm]のカーボンナノチューブの先端部が凝集した状態の説明図である。FIG. 9 is an experimental result of Experimental Examples 1 and 2, and is an enlarged explanatory diagram when the tip of the aggregated carbon nanotube bundle is observed with a scanning electron microscope. FIG. 9A is a liquid contact range and a non-contact range. FIG. 9B is an explanatory diagram showing a state in which the tips of carbon nanotubes having a typical dimension of Experimental Example 1 of 18.5 [μm] are aggregated, and FIG. It is explanatory drawing of the state which the front-end | tip part of the carbon nanotube of 5 [micrometers] aggregated. 図10は実験例1および実験例2の実験結果であり、横軸にカーボンナノチューブの代表寸法[μm]ををとり、縦軸にカーボンナノチューブの凝集幅[μm]とったグラフの説明図である。FIG. 10 shows the experimental results of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, and is an explanatory diagram of a graph in which the horizontal axis represents the representative dimension [μm] of the carbon nanotube and the vertical axis represents the aggregated width [μm] of the carbon nanotube. . 図11は実験例1および実験例2の実験結果であり、横軸にカーボンナノチューブの代表寸法[μm]ををとり、縦軸にカーボンナノチューブの凝集間隔[μm]をとったグラフの説明図である。FIG. 11 shows the experimental results of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, and is an explanatory diagram of a graph in which the horizontal axis represents the representative dimension [μm] of the carbon nanotubes and the vertical axis represents the aggregation interval [μm] of the carbon nanotubes. is there. 図12は実験例3の実験結果であり、マイクロチャンネル内のカーボンナノチューブの先端部を走査型電子顕微鏡で観察したときの拡大説明図であり、図12Aはチューブ束作成工程におけるエタノール注入前のカーボンナノチューブの先端部の状態を示す説明図、図12Bは図12Aの状態からエタノール注入後のカーボンナノチューブの先端部の状態を示す説明図、図12Cは図12Bの状態からエタノール気化後のカーボンナノチューブの先端部の状態を示す説明図、図12Dは図12Cの状態からエタノール再注入後のカーボンナノチューブの先端部の状態を示す説明図である。FIG. 12 is an experimental result of Experimental Example 3, and is an enlarged explanatory diagram when the tip of the carbon nanotube in the microchannel is observed with a scanning electron microscope. FIG. 12A is a graph of carbon before ethanol injection in the tube bundle forming step. 12B is an explanatory view showing the state of the tip of the nanotube, FIG. 12B is an explanatory view showing the state of the tip of the carbon nanotube after ethanol injection from the state of FIG. 12A, and FIG. 12C is the state of the carbon nanotube after ethanol evaporation from the state of FIG. FIG. 12D is an explanatory view showing the state of the tip of the carbon nanotube after ethanol re-injection from the state of FIG. 12C. 図13はマイクロチャンネル内のエタノールが気化する過程の説明図であり、図13Aは図6Bの状態から空気が注入されてエタノールが除去された状態の説明図、図13Bは図13Aの状態からエタノールが気化して隣接するカーボンナノチューブの先端部どうしの間にエタノールの滴が点在する状態の説明図、図13Cは図13Bのエタノールの滴の拡大説明図、図13Dは図13Cの状態からエタノールの滴が縮小した状態の説明図である。FIG. 13 is an explanatory view of the process of vaporizing ethanol in the microchannel, FIG. 13A is an explanatory view of a state where air is injected from the state of FIG. 6B and ethanol is removed, and FIG. 13B is an ethanol state from the state of FIG. FIG. 13C is an enlarged explanatory view of the ethanol droplet of FIG. 13B, and FIG. 13D is an illustration of the ethanol from the state of FIG. 13C. It is explanatory drawing of the state to which the droplet of this shrunk | reduced. 図14は実験例4、5および比較例1の実験装置の説明図であり、図14Aは実験装置の全体説明図、図14Bは実験例4のマイクロリアクターの説明図、図14Cは実験例5のマイクロリアクターの説明図、図14Dは比較例1のマイクロリアクターの説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of the experimental devices of Experimental Examples 4 and 5, and Comparative Example 1, FIG. 14A is an overall explanatory diagram of the experimental device, FIG. 14B is an explanatory diagram of the microreactor of Experimental Example 4, and FIG. 14D is an explanatory diagram of the microreactor of Comparative Example 1. FIG. 図15は実験例4、5および比較例1の実験結果であり、横軸に時間[sec]ををとり、縦軸にレゾルフィンの蛍光強度をとったグラフの説明図である。FIG. 15 shows the experimental results of Experimental Examples 4 and 5 and Comparative Example 1, and is an explanatory diagram of a graph with time [sec] on the horizontal axis and fluorescence intensity of resorufin on the vertical axis.

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(以下、実施例と記載する)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, specific examples of embodiments of the present invention (hereinafter referred to as examples) will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
In the following description using the drawings, illustrations other than members necessary for the description are omitted as appropriate for easy understanding.

図1は本発明の実施例1のマイクロリアクターの全体説明図である。
図2は本発明の実施例1のマイクロリアクターの要部拡大説明図であり、図2Aは実施例1の樹脂基板の説明図であり、図2Bは実施例1のガラス板の説明図であり、図2Cは図1のIIC−IIC線断面の拡大説明図であり、実施例1のカーボンナノチューブ束の説明図である。
図1、図2において、本発明の実施例1のマイクロリアクター(微小反応装置)1は、被転写基板の一例としての樹脂基板2と、閉塞基板の一例としてのガラス板3とを有する。
FIG. 1 is an overall explanatory view of a microreactor according to Embodiment 1 of the present invention.
2 is an enlarged explanatory view of the main part of the microreactor of Example 1 of the present invention, FIG. 2A is an explanatory view of the resin substrate of Example 1, and FIG. 2B is an explanatory view of the glass plate of Example 1. 2C is an enlarged explanatory view of a section taken along the line IIC-IIC in FIG. 1, and is an explanatory view of the carbon nanotube bundle of Example 1. FIG.
1 and 2, a microreactor (microreaction apparatus) 1 according to a first embodiment of the present invention includes a resin substrate 2 as an example of a substrate to be transferred and a glass plate 3 as an example of a closing substrate.

実施例1の前記樹脂基板2は、被転写面の一例としての吸着面2aと、前記吸着面2aの反対側の外面2bとを有する。実施例1の前記吸着面2aには、マイクロメートルオーダの深さを有する溝2cが形成されている。また、前記溝2cの両端部には、前記各面2a,2bを貫通する貫通孔2d,2dが形成されている。
また、図2Cにおいて、前記溝2cの内部には、基端部が前記溝2cの底面に突き刺された状態で支持された複数のカーボンナノチューブ4が配置されている。また、実施例1では、隣接する前記カーボンナノチューブ4どうしの先端部が前記溝2cの開口側で束ねられており、隣接する前記カーボンナノチューブ4ごとの束である複数のカーボンナノチューブ束6が形成されている。
The resin substrate 2 of Example 1 includes a suction surface 2a as an example of a transfer surface and an outer surface 2b opposite to the suction surface 2a. A groove 2c having a depth on the order of micrometers is formed on the suction surface 2a of the first embodiment. Further, at both ends of the groove 2c, through holes 2d and 2d penetrating the surfaces 2a and 2b are formed.
In FIG. 2C, a plurality of carbon nanotubes 4 supported in a state where the base end portion is pierced into the bottom surface of the groove 2c are arranged inside the groove 2c. Moreover, in Example 1, the front-end | tip part of the said adjacent carbon nanotube 4 is bundled by the opening side of the said groove | channel 2c, and the several carbon nanotube bundle 6 which is a bundle for every adjacent said carbon nanotube 4 is formed. ing.

なお、実施例1の前記溝2cは、前記底面の縦幅および横幅が、10[mm]×10[mm]、深さが、60[μm]となるように予め設定されている。さらに、実施例1では、前記各カーボンナノチューブ4の長さの平均値、いわゆる、代表寸法が、約28[μm]となるように予め設定されている。
また、実施例1の前記ガラス板3は、前記吸着面2aと対向する閉塞面3aを有する。
実施例1の前記マイクロリアクター1は、前記吸着面2aと前記閉塞面3aとが接合されて、前記樹脂基板2と前記ガラス板3とが接合されている。また、前記マイクロリアクター1では、前記閉塞面3aによって前記溝2cの開口側が閉塞されており、前記カーボンナノチューブ束6と前記溝2cと前記閉塞面3aとによって囲まれた空間としてのマイクロチャンネル(マイクロチャネル、マイクロ流路、流路)7が形成されている。
In addition, the said groove | channel 2c of Example 1 is preset so that the vertical width and horizontal width of the said bottom face may be 10 [mm] * 10 [mm], and a depth may be 60 [micrometers]. Furthermore, in Example 1, the average value of the length of each carbon nanotube 4, that is, the so-called representative dimension is preset to be about 28 [μm].
Moreover, the said glass plate 3 of Example 1 has the obstruction | occlusion surface 3a facing the said adsorption surface 2a.
In the microreactor 1 of Example 1, the adsorption surface 2a and the blocking surface 3a are joined, and the resin substrate 2 and the glass plate 3 are joined. In the microreactor 1, the opening side of the groove 2c is closed by the closing surface 3a, and a microchannel (microchannel) as a space surrounded by the carbon nanotube bundle 6, the groove 2c, and the closing surface 3a. (Channel, microchannel, channel) 7 is formed.

(実施例1のマイクロリアクターの製造方法について)
次に、実施例1の前記マイクロリアクター1の製造方法の各工程の流れを、以下に説明する。
(実施例1のチューブ生成工程について)
図3は本発明の実施例1のチューブ生成工程の説明図であり、化学蒸着装置の説明図である。
図3において、実施例1の前記カーボンナノチューブ4は、チューブ生成装置の一例としての化学蒸着装置11により生成される。
実施例1の前記化学蒸着装置11は、試料を支持する支持台12と前記支持台12の上方を覆う外周壁13とによって囲まれた加熱室14を有する。また、前記加熱室14の中央部には、上端部が前記支持台12を貫通して前記加熱室14内に延び且つ前記加熱室14外の下端部が電源16に接続された電力供給部の一例としてのヒーター支持部17,17が前記支持台12に支持されている。また、ヒーター支持部17,17の上端部には、加熱部材の一例としての平板状のヒーター18が支持されている。
(About the manufacturing method of the microreactor of Example 1)
Next, the flow of each process of the manufacturing method of the said microreactor 1 of Example 1 is demonstrated below.
(About the tube production process of Example 1)
FIG. 3 is an explanatory diagram of a tube generation process according to the first embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram of a chemical vapor deposition apparatus.
In FIG. 3, the carbon nanotubes 4 of Example 1 are generated by a chemical vapor deposition apparatus 11 as an example of a tube generation apparatus.
The chemical vapor deposition apparatus 11 of Example 1 has a heating chamber 14 surrounded by a support base 12 that supports a sample and an outer peripheral wall 13 that covers the upper side of the support base 12. Further, an upper end portion of the heating chamber 14 extends through the support base 12 into the heating chamber 14 and a lower end portion outside the heating chamber 14 is connected to a power source 16. As an example, heater support portions 17 and 17 are supported by the support base 12. A flat plate-like heater 18 as an example of a heating member is supported on the upper ends of the heater support portions 17 and 17.

実施例1の前記ヒーター18上には、転写基板の一例としてのシリコン基板(酸化膜付きシリコン基板、Si/SiO基板)19が支持されている。実施例1の前記シリコン基板19は、チューブ生成面の一例としての平坦面(上面)19aと、前記ヒーター18と接触する前記平坦面19aの反対側の被加熱面(下面)19bとを有する。また、前記平坦面19a上には、主成分としての鉄(Fe)とその他の触媒補助剤等とによって構成された触媒21が物理蒸着によって成膜されている。
なお、実施例1の前記シリコン基板19は、縦幅および横幅が、8[mm]×8[mm]となるように予め設定されている。
また、前記ヒーター18の下方には、試料としてのエタノールが収容された試料収容容器22が前記支持台12に支持されている。
さらに、実施例1の前記加熱室14には、前記加熱室14内の気体(反応性ガス、活性ガス)を排気(真空引き)するための真空ポンプ(ロータリポンプ)23と、前記加熱室14内に窒素ガス(不活性ガス)を注入するための窒素タンク24とが接続されている。
On the heater 18 of the first embodiment, a silicon substrate (silicon substrate with oxide film, Si / SiO 2 substrate) 19 as an example of a transfer substrate is supported. The silicon substrate 19 according to the first embodiment includes a flat surface (upper surface) 19 a as an example of a tube generation surface, and a heated surface (lower surface) 19 b opposite to the flat surface 19 a that contacts the heater 18. On the flat surface 19a, a catalyst 21 composed of iron (Fe) as a main component and other catalyst auxiliary agents is formed by physical vapor deposition.
In addition, the said silicon substrate 19 of Example 1 is preset so that a vertical width and a horizontal width may be 8 [mm] x 8 [mm].
Further, below the heater 18, a sample container 22 in which ethanol as a sample is stored is supported by the support 12.
Further, the heating chamber 14 of Example 1 includes a vacuum pump (rotary pump) 23 for exhausting (evacuating) gas (reactive gas, active gas) in the heating chamber 14, and the heating chamber 14. A nitrogen tank 24 for injecting nitrogen gas (inert gas) into the inside is connected.

図3において、実施例1のチューブ生成工程では、まず、前記真空ポンプ23によって前記加熱室14内を真空引きし、前記窒素タンク24によって前記加熱室14内を窒素ガスで満たすことにより、前記加熱室14内をパージする。次に、エタノールが収容された試料収容容器22を、窒素ガスで満たされた前記加熱室14内に進入させる。次に、前記ヒーター18を、約700℃にまで昇温させ、前記シリコン基板19および前記触媒21を加熱する。この結果、前記触媒21の鉄(Fe)が加熱されて微粒子化すると共に、前記ヒーター18の熱によって前記試料収容容器22に収容されたエタノールが気化する。そして、気化した炭素源としての前記エタノールが前記加熱室14内に充満して、前記鉄(Fe)の微粒子と衝突し、炭素原子が前記鉄(Fe)内に溶け込む(取り込まれる)ことにより、前記カーボンナノチューブ4が析出される。   In FIG. 3, in the tube generation process of Example 1, first, the heating chamber 14 is evacuated by the vacuum pump 23, and the heating chamber 14 is filled with nitrogen gas by the nitrogen tank 24. The inside of the chamber 14 is purged. Next, the sample storage container 22 in which ethanol is stored is caused to enter the heating chamber 14 filled with nitrogen gas. Next, the heater 18 is heated to about 700 ° C., and the silicon substrate 19 and the catalyst 21 are heated. As a result, the iron (Fe) of the catalyst 21 is heated to form fine particles, and the ethanol stored in the sample storage container 22 is vaporized by the heat of the heater 18. Then, the ethanol as a vaporized carbon source fills the heating chamber 14, collides with the fine particles of iron (Fe), and carbon atoms are dissolved (incorporated) into the iron (Fe). The carbon nanotubes 4 are deposited.

すなわち、実施例1の前記チューブ生成工程では、前記ヒーター18の加熱により、前記エタノールを前記鉄(Fe)に溶け込ませて、前記平坦面19a上に前記カーボンナノチューブ4を生成する。
なお、実施例1の前記チューブ生成工程では、前記触媒21の鉄(Fe)が失活するまで、前記カーボンナノチューブ4を成長させることが可能である。このため、前記触媒21の寿命に応じて、前記カーボンナノチューブ4の代表寸法を、例えば、約10[min]程度で、約28[μm]まで成長させられることが確認できた。
なお、実施例1の前記チューブ生成工程は、いわゆる、アルコールCCVD(アルコール触媒CVD、Alcohol Catalytic Chemical Vapor Deposition)法として、例えば、非特許文献3等に記載されており、公知である。
That is, in the tube generation step of Example 1, the ethanol is dissolved in the iron (Fe) by heating the heater 18 to generate the carbon nanotubes 4 on the flat surface 19a.
In the tube generation step of Example 1, the carbon nanotubes 4 can be grown until iron (Fe) of the catalyst 21 is deactivated. Therefore, it was confirmed that the representative dimension of the carbon nanotube 4 can be grown to about 28 [μm] in about 10 [min], for example, according to the life of the catalyst 21.
In addition, the said tube production | generation process of Example 1 is described in the nonpatent literature 3 etc., for example as what is called alcohol CCVD (alcohol catalytic CVD, Alcohol Catalytic Chemical Vapor Deposition) method, and is well-known.

(実施例1のチューブ転写工程について)
図4は本発明の実施例1のチューブ転写工程の説明図であり、図4Aは鋳型を用いて樹脂基板を作成する際の斜視説明図であり、図4Bは樹脂基板の溝とシリコン基板の平坦面とを対向させて接近させた状態の斜視説明図であり、図4Cは図4BのIVC−IVC線断面図であり、図4Dは図4Cの状態から樹脂基板の溝とシリコン基板の平坦面とによってカーボンナノチューブを挟み込んだ状態の説明図であり、図4Eは図4Dの状態から樹脂基板の溝とシリコン基板の平坦面とを対向させて接近させた状態の説明図である。
また、図4Aにおいて、実施例1の前記樹脂基板2は、例えば、鋳型(モールド)26に樹脂を流し込むことにより作製できる。実施例1の前記鋳型26の中央部には、前記溝2cに対応して、縦幅および横幅が、10[mm]×10[mm]、高さが、60[μm]で予め設定された突起26aが形成されている。
(About the tube transfer process of Example 1)
FIG. 4 is an explanatory view of the tube transfer process of the first embodiment of the present invention, FIG. 4A is a perspective explanatory view when a resin substrate is created using a mold, and FIG. FIG. 4C is a sectional view taken along the line IVC-IVC in FIG. 4B, and FIG. 4D is a plan view of the groove of the resin substrate and the flatness of the silicon substrate from the state of FIG. 4C. FIG. 4E is an explanatory view of a state in which the groove of the resin substrate and the flat surface of the silicon substrate are opposed to each other from the state of FIG. 4D from the state of FIG. 4D.
4A, the resin substrate 2 of Example 1 can be manufactured by pouring a resin into a mold (mold) 26, for example. In the central portion of the mold 26 of Example 1, the vertical width and the horizontal width are set in advance to 10 [mm] × 10 [mm] and the height is set to 60 [μm] corresponding to the groove 2c. A protrusion 26a is formed.

なお、実施例1では、流し込まれる前記樹脂として、従来公知のマイクロリアクタと同様に、吸着部材の一例としてのポリジメチルシロキサン(PDMS:Polydimethylsiloxane)が採用されている。
図4Aにおいて、実施例1では、まず、液体状の前記ポリジメチルシロキサンが流し込まれた前記鋳型26を、60℃で、60[min]加熱して、前記ポリジメチルシロキサンを硬化させる。次に、前記ポリジメチルシロキサンを前記鋳型26から剥離し、前記貫通孔2d,2dを空けることにより、前記樹脂基板2を作製する。
In Example 1, polydimethylsiloxane (PDMS), which is an example of an adsorbing member, is used as the resin to be poured, similarly to a conventionally known microreactor.
In FIG. 4A, in Example 1, first, the mold 26 into which the liquid polydimethylsiloxane was poured was heated at 60 ° C. for 60 [min] to cure the polydimethylsiloxane. Next, the resin substrate 2 is manufactured by peeling the polydimethylsiloxane from the mold 26 and opening the through holes 2d and 2d.

また、図4B〜図4Eにおいて、実施例1のチューブ転写工程では、まず、前記樹脂基板2の吸着面2aの溝2cと、前記シリコン基板19の平坦面19aとを対向させて、図4B、図4Cに示す状態にする。次に、図4B、図4Cに示す状態から、前記溝2cと前記平坦面19aとを接近させて、前記溝2cと前記平坦面19aとによって前記平坦面19a上のカーボンナノチューブ4を挟み込んで、図4Dに示す状態にする。この結果、前記平坦面19a上のカーボンナノチューブ4の先端部が前記溝2cの底面に突き刺さった状態となる。   4B to 4E, in the tube transfer process of Example 1, first, the groove 2c of the adsorption surface 2a of the resin substrate 2 and the flat surface 19a of the silicon substrate 19 are opposed to each other, as shown in FIG. The state shown in FIG. 4C is set. Next, from the state shown in FIGS. 4B and 4C, the groove 2c and the flat surface 19a are brought close to each other, and the carbon nanotube 4 on the flat surface 19a is sandwiched between the groove 2c and the flat surface 19a. The state shown in FIG. 4D is set. As a result, the tip of the carbon nanotube 4 on the flat surface 19a is stuck into the bottom surface of the groove 2c.

ここで、シリコンゴム(シリコン樹脂)として使用される熱硬化した前記ポリジメチルシロキサンは、高弾性、自己吸着性、粘性(流動性)等を備えていることが知られている(例えば、非特許文献4等参照)。よって、前記平坦面19a上の前記カーボンナノチューブ4の先端部を、前記溝2cの底面に押し込むと、前記先端部が前記底面内に突き刺さった後、前記ポリジメチルシロキサンの弾性により、前記先端部の突き刺さった範囲が締め付けられて挟持されたり、前記先端部に押し退けられた底面が流動して戻ってきて前記先端部に纏わり付いて吸着した状態になったりするものと考えられる。
そして、図4Dに示す状態から、前記溝2cと前記平坦面19aとを離隔させると、図4Eに示すように前記溝2cに突き刺さった前記カーボンナノチューブ4は前記平坦面19aから離れた状態になる。
すなわち、実施例1の前記チューブ転写工程では、前記溝2cと前記平坦面19aとを接近させ、前記平坦面19a上のカーボンナノチューブ4を前記溝2c側に押し付けることにより、前記カーボンナノチューブ4を前記平坦面19aから前記溝2cに転写する。
Here, it is known that the thermosetting polydimethylsiloxane used as silicon rubber (silicone resin) has high elasticity, self-adsorption property, viscosity (fluidity), etc. (for example, non-patent Reference 4 etc.). Therefore, when the front end of the carbon nanotube 4 on the flat surface 19a is pushed into the bottom surface of the groove 2c, the front end is pierced into the bottom, and the elasticity of the polydimethylsiloxane causes the front end of the front end. It is considered that the stabbed area is clamped and clamped, or the bottom surface pushed away by the tip portion flows and returns to be attached to the tip portion and adsorbed.
When the groove 2c and the flat surface 19a are separated from the state shown in FIG. 4D, the carbon nanotubes 4 pierced into the groove 2c are separated from the flat surface 19a as shown in FIG. 4E. .
That is, in the tube transfer process of Example 1, the grooves 2c and the flat surface 19a are brought close to each other, and the carbon nanotubes 4 on the flat surface 19a are pressed against the grooves 2c, whereby the carbon nanotubes 4 are Transfer from the flat surface 19a to the groove 2c.

(実施例1のマイクロチャンネル形成工程について)
図5は本発明の実施例1のマイクロチャンネル形成工程の説明図であり、図5Aは図4Bに対応する図4Eの状態の斜視説明図であり、図5Bは図5Aの状態からシリコン基板の平坦面に替えてガラス板の閉塞面を樹脂基板の吸着面に対向させて接近させた状態の斜視説明図であり、図5Cは図5BのVC−VC線断面図であり、図5Dは図5Cの状態から樹脂基板とガラス板とが接合した状態の説明図である。
また、図5において、実施例1のマイクロチャンネル形成工程(流路形成工程)では、まず、図5Aに示す状態から、前記ガラス板3の閉塞面3aを、前記カーボンナノチューブ4が転写された前記樹脂基板2の吸着面2aに対向させて、図5B、図5Cに示す状態にする。
(About the microchannel formation process of Example 1)
5A and 5B are explanatory views of a microchannel forming process according to the first embodiment of the present invention, FIG. 5A is a perspective explanatory view of the state of FIG. 4E corresponding to FIG. 4B, and FIG. 5B is a perspective view of the silicon substrate from the state of FIG. FIG. 5C is a perspective explanatory view of a state in which the closed surface of the glass plate is made to face and approach the adsorption surface of the resin substrate instead of the flat surface, FIG. 5C is a sectional view taken along the line VC-VC of FIG. 5B, and FIG. It is explanatory drawing of the state which the resin substrate and the glass plate joined from the state of 5C.
Further, in FIG. 5, in the microchannel forming process (flow path forming process) of Example 1, first, the carbon nanotubes 4 are transferred from the state shown in FIG. 5A to the closed surface 3a of the glass plate 3. It is made to oppose to the adsorption surface 2a of the resin substrate 2, and it is set as the state shown to FIG. 5B and FIG. 5C.

そして、図5B、図5Cに示す状態から、前記吸着面2aと前記閉塞面3aとを接近させ、前記樹脂基板2と前記ガラス板3とを密着させて接合して、図5Dに示す状態にする。この結果、前記吸着面2aと前記閉塞面3aとによって前記溝2cの開口側である下側が塞がれ、前記カーボンナノチューブ4と前記溝2cと前記閉塞面3aとによって囲まれた前記マイクロチャンネル7が形成される。
すなわち、実施例1の前記マイクロチャンネル形成工程では、前記吸着面2aと前記閉塞面3aとによって前記溝2cの開口を閉塞することにより、前記マイクロチャンネル7を形成する。
5B and 5C, the suction surface 2a and the closing surface 3a are brought close to each other, the resin substrate 2 and the glass plate 3 are brought into close contact with each other, and the state shown in FIG. 5D is obtained. To do. As a result, the lower side, which is the opening side of the groove 2c, is blocked by the adsorption surface 2a and the blocking surface 3a, and the microchannel 7 surrounded by the carbon nanotube 4, the groove 2c, and the blocking surface 3a. Is formed.
That is, in the microchannel forming step of the first embodiment, the microchannel 7 is formed by closing the opening of the groove 2c with the suction surface 2a and the closing surface 3a.

(実施例1のチューブ束作成工程について)
図6は本発明の実施例1のチューブ束作成工程の説明図であり、図6Aは図5Dの状態から一方の貫通孔にシリンジの針を差し込んだ状態の説明図であり、図6Bは図6Aの状態からマイクロチャンネル内にエタノールが注入された状態の説明図であり、図6Cは図6Bの状態からマイクロチャンネル内に空気が注入されてエタノールが気化した状態の説明図である。
また、図5、図6において、実施例1のチューブ束作成工程では、まず、図5Dに示す状態から、図6Aに示すように、エタノールが収容されたシリンジ(注射器)27の針を、一方の前記貫通孔2dに差し込む。次に、図6Aに示す状態から、前記シリンジ27内のエタノールを、前記マイクロチャンネル7内に注入し(注射し)、図6Bに示すように、前記マイクロチャンネル7内を前記エタノールで満たし、複数の前記カーボンナノチューブ4どうしの間に前記エタノールを浸透させる。
(Regarding the tube bundle creation step of Example 1)
FIG. 6 is an explanatory view of the tube bundle creating process of the first embodiment of the present invention, FIG. 6A is an explanatory view of a state where a syringe needle is inserted into one through hole from the state of FIG. 5D, and FIG. FIG. 6C is an explanatory diagram of a state in which ethanol is injected into the microchannel from the state of 6A, and FIG. 6C is an explanatory diagram of a state in which ethanol is vaporized by injecting air from the state of FIG. 6B into the microchannel.
5 and FIG. 6, in the tube bundle creation step of Example 1, first, from the state shown in FIG. 5D, as shown in FIG. 6A, the needle of the syringe (syringe) 27 containing ethanol is Is inserted into the through hole 2d. Next, from the state shown in FIG. 6A, ethanol in the syringe 27 is injected (injected) into the microchannel 7, and the microchannel 7 is filled with the ethanol as shown in FIG. 6B. The ethanol is infiltrated between the carbon nanotubes 4.

そして、図6Bに示す状態から、前記シリンジ27に空気を収容し直した後、前記シリンジ27内の空気を、前記マイクロチャンネル7内に注入し(注射し)、前記マイクロチャンネル7内のエタノールを、他方の前記貫通孔2dから押し出して除去し、その後も前記空気を注入し続ける。この結果、図6Cに示すように、前記マイクロチャンネル7内に残留していた前記エタノールが乾燥し、気化すると共に、隣接する複数の前記カーボンナノチューブ4どうしの先端部が凝集して、複数の前記カーボンナノチューブ束6が作成される。
すなわち、実施例1の前記チューブ束作成工程では、前記マイクロチャンネル7内のカーボンナノチューブ4にエタノールを接触させた後、空気を注入して前記エタノールを気化させることにより、前記カーボンナノチューブ束6を作成する。
6B, after the air is re-contained in the syringe 27, the air in the syringe 27 is injected (injected) into the microchannel 7, and the ethanol in the microchannel 7 is injected. Then, the air is pushed out from the other through-hole 2d and removed, and then the air is continuously injected. As a result, as shown in FIG. 6C, the ethanol remaining in the microchannel 7 is dried and vaporized, and the tips of the plurality of adjacent carbon nanotubes 4 aggregate to form a plurality of the A carbon nanotube bundle 6 is created.
That is, in the tube bundle forming step of Example 1, the carbon nanotube bundle 6 is formed by bringing ethanol into contact with the carbon nanotubes 4 in the microchannel 7 and then injecting air to vaporize the ethanol. To do.

(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1の前記マイクロリアクター1は、図1、図2に示すように、前記マイクロチャンネル7内に、複数の前記カーボンナノチューブ4が配置されている。よって、実施例1の前記マイクロリアクター1は、前記マイクロチャンネル7内に前記カーボンナノチューブ4が配置されていない場合に比べ、前記マイクロチャンネル7内の比表面積を大きくすることができる。
また、実施例1の前記マイクロリアクター1の製造方法では、図3、図4に示すように、アルコールCCVD法により、前記シリコン基板19の平坦面19aにカーボンナノチューブ4を生成した後、前記平坦面19aから前記樹脂基板2の溝2cにカーボンナノチューブ4が転写される。そして、図5に示すように、前記カーボンナノチューブ4が転写された前記樹脂基板2の吸着面2bに、前記ガラス板3bの閉塞面3aが接合されて前記マイクロチャンネル7が形成される。
(Operation of Example 1)
In the microreactor 1 of Example 1 having the above-described configuration, a plurality of the carbon nanotubes 4 are arranged in the microchannel 7 as shown in FIGS. Therefore, the microreactor 1 of Example 1 can increase the specific surface area in the microchannel 7 as compared with the case where the carbon nanotubes 4 are not disposed in the microchannel 7.
Further, in the method of manufacturing the microreactor 1 of Example 1, as shown in FIGS. 3 and 4, after the carbon nanotubes 4 are formed on the flat surface 19a of the silicon substrate 19 by the alcohol CCVD method, the flat surface is formed. The carbon nanotubes 4 are transferred from 19 a to the grooves 2 c of the resin substrate 2. Then, as shown in FIG. 5, the blocking surface 3a of the glass plate 3b is joined to the adsorption surface 2b of the resin substrate 2 to which the carbon nanotubes 4 have been transferred to form the microchannel 7.

この結果、実施例1の前記マイクロリアクター1の製造方法では、前記マイクロチャンネル7を構成する樹脂基板2やガラス板3を高温加熱せずに、前記マイクロチャンネル7内にカーボンナノチューブ4を配置することができる。よって、実施例1の前記マイクロリアクター1は、マイクロチャンネル7内に比表面積を大きくする構造を付与するためにマイクロチャンネル7内を高温加熱することを回避でき、特許文献1や非特許文献1、2に記載の技術に比べ、耐熱性等を考慮せずにマイクロチャンネル7を構成するために最適な樹脂基板2やガラス板3の材料を選択できる。   As a result, in the manufacturing method of the microreactor 1 of Example 1, the carbon nanotubes 4 are arranged in the microchannel 7 without heating the resin substrate 2 and the glass plate 3 constituting the microchannel 7 at a high temperature. Can do. Therefore, the microreactor 1 of Example 1 can avoid heating the inside of the microchannel 7 at a high temperature in order to give the microchannel 7 a structure that increases the specific surface area. Compared with the technique described in 2, it is possible to select an optimal material for the resin substrate 2 and the glass plate 3 in order to configure the microchannel 7 without considering heat resistance and the like.

なお、実施例1の前記樹脂基板2は、ポリジメチルシロキサンによって構成されている。このため、実施例1の前記マイクロリアクター1では、前記樹脂基板2と前記ガラス板3とを密着させて接合することが可能となっている。すなわち、実施例1の前記マイクロリアクター1では、カーボンナノチューブ4が生成されたシリコン基板19とガラス板3とを接合して作成する非特許文献1に記載のマイクロチップに比べ、基板どうしを接合し易くなっている。また、図4Aに示すように、実施例1の前記樹脂基板2は、前記鋳型26にポリジメチルシロキサンを流し込むことにより作製できるため、前記樹脂基板2を、前記鋳型26に応じた任意の形状に簡便に加工でき、例えば、前記溝2cを、マイクロメートルオーダーの幅で形成することも可能である。
この場合、前記平坦面19aから前記溝2cにカーボンナノチューブ4が転写されるため、前記溝2cの形状に応じて前記カーボンナノチューブ4を前記平坦面19a上に生成すれば、任意の形状の前記溝2cに前記カーボンナノチューブ4を転写できる。
In addition, the said resin substrate 2 of Example 1 is comprised by the polydimethylsiloxane. For this reason, in the microreactor 1 of Example 1, the resin substrate 2 and the glass plate 3 can be brought into close contact with each other. That is, in the microreactor 1 of Example 1, the substrates are bonded to each other as compared with the microchip described in Non-Patent Document 1 that is formed by bonding the silicon substrate 19 on which the carbon nanotubes 4 are generated and the glass plate 3. It is easy. 4A, since the resin substrate 2 of Example 1 can be produced by pouring polydimethylsiloxane into the mold 26, the resin substrate 2 can be formed into an arbitrary shape according to the mold 26. For example, the groove 2c can be formed with a width on the order of micrometers.
In this case, since the carbon nanotube 4 is transferred from the flat surface 19a to the groove 2c, if the carbon nanotube 4 is generated on the flat surface 19a according to the shape of the groove 2c, the groove having an arbitrary shape is formed. The carbon nanotube 4 can be transferred to 2c.

図7は実施例1のチューブ生成工程において、凸部を有するシリコン基板にマスクを装着した場合の説明図であり、図7Aはシリコン基板にマスクが装着された状態の説明図、図7Bは凸部を有するシリコン基板の説明図、図7Cはマスクの説明図、図7Dは図7Aの状態からカーボンナノチューブが生成された状態の説明図であり、図7Eは図7Cの状態からマスクを取り外した状態の説明図である。
例えば、前記溝2cが、図1、図2A等に示すミリメートルオーダーの正方形ではなく、図7に示すマイクロメートルオーダーの幅でY字形に形成されていた場合に、前記転写基板19に、前記溝2cのY字形に応じた凸部19cを形成し(図7B参照)、前記凸部19cに対応する孔部28を有するマスク29(図7C参照)を装着した場合について考える。この場合、前記凸部19cに前記孔部28が嵌まって、前記マスク29の外表面29aが前記凸部19cの外表面(チューブ生成面)19dに沿って配置され、実施例1の前記平坦面19aと同様に形成される(図7A参照)。
7A and 7B are explanatory views when the mask is mounted on the silicon substrate having a convex portion in the tube generation process of the first embodiment, FIG. 7A is an explanatory diagram of a state where the mask is mounted on the silicon substrate, and FIG. 7C is an explanatory view of a mask, FIG. 7D is an explanatory view of a state where carbon nanotubes are generated from the state of FIG. 7A, and FIG. 7E is a state where the mask is removed from the state of FIG. 7C It is explanatory drawing of a state.
For example, when the groove 2c is not formed in the millimeter order square shown in FIGS. 1 and 2A or the like but formed in a Y shape with a micrometer order width shown in FIG. Consider a case where a convex portion 19c corresponding to a Y-shape 2c is formed (see FIG. 7B) and a mask 29 (see FIG. 7C) having a hole 28 corresponding to the convex portion 19c is attached. In this case, the hole 28 is fitted into the convex portion 19c, and the outer surface 29a of the mask 29 is arranged along the outer surface (tube generation surface) 19d of the convex portion 19c. It is formed similarly to the surface 19a (see FIG. 7A).

また、図7Aに示す状態から、前記各外表面19d,29aに前記カーボンナノチューブ4を生成した後で(図7D参照)、前記シリコン基板19から前記マスク29を取り外せば、前記凸部19cの外表面19dにのみ前記カーボンナノチューブ4が残った状態になる(図7E参照)。
すなわち、前記溝2cの形状に応じた前記マスク29を使用することにより、任意の形状の前記溝2cに対応した前記カーボンナノチューブ4を生成でき、前記凸部19cの外表面19d上の前記カーボンナノチューブ4を前記溝2cに転写できる。なお、前記マスク29を用いて、任意の形状の前記カーボンナノチューブ4を生成できることは、予備実験により確認されている。
Further, from the state shown in FIG. 7A, after the carbon nanotubes 4 are generated on the outer surfaces 19d and 29a (see FIG. 7D), the mask 29 is removed from the silicon substrate 19 to remove the protrusions 19c. The carbon nanotubes 4 remain only on the surface 19d (see FIG. 7E).
That is, by using the mask 29 corresponding to the shape of the groove 2c, the carbon nanotube 4 corresponding to the groove 2c having an arbitrary shape can be generated, and the carbon nanotube on the outer surface 19d of the convex portion 19c can be generated. 4 can be transferred to the groove 2c. It has been confirmed by preliminary experiments that the carbon nanotubes 4 having an arbitrary shape can be generated using the mask 29.

このため、実施例1の前記マイクロリアクター1では、例えば、前記溝2cを、マイクロメートルオーダーの幅を有し、且つ、前記貫通孔2d,2dどうしの間を結ぶ直線状に形成した場合でも、狭小な直線状の前記溝2c内に前記カーボンナノチューブ4を転写することが可能となっている。
この結果、実施例1の前記マイクロリアクター1は、平坦面19a上に成長したカーボンナノチューブ4を直接使用する非特許文献1に記載のマイクロチップに比べ、前記マイクロチャンネル7の形状の自由度を高くすることができる。また、実施例1の前記マイクロリアクター1は、前記平坦面19a上で十分に長く成長したカーボンナノチューブ4を狭小なマイクロチャンネル7内に配置でき、狭小なマイクロチャンネル内でカーボンナノチューブを十分に長く成長させられない非特許文献2に記載の技術に比べ、前記マイクロチャンネル7内の比表面積を大きくすることができる。
For this reason, in the microreactor 1 of Example 1, for example, even when the groove 2c has a width on the order of micrometers and is formed in a straight line connecting the through holes 2d and 2d, The carbon nanotubes 4 can be transferred into the narrow linear groove 2c.
As a result, the microreactor 1 of Example 1 has a higher degree of freedom in the shape of the microchannel 7 than the microchip described in Non-Patent Document 1 that directly uses the carbon nanotubes 4 grown on the flat surface 19a. can do. Further, in the microreactor 1 of Example 1, the carbon nanotubes 4 grown sufficiently long on the flat surface 19a can be arranged in the narrow microchannel 7, and the carbon nanotubes grow sufficiently long in the narrow microchannel. Compared with the technique described in Non-Patent Document 2, which cannot be performed, the specific surface area in the microchannel 7 can be increased.

図8は本発明の実施例1の作用説明図であり、転写の前後のカーボンナノチューブを走査型電子顕微鏡で観察したときの拡大説明図であり、図8Aはシリコン基板の平坦面上の転写前のカーボンナノチューブの説明図、図8Bは樹脂基板の溝内に転写後のカーボンナノチューブの説明図である。
また、実施例1では、前記チューブ転写工程(図4B〜図4E参照)により、前記シリコン基板19の平坦面19aのカーボンナノチューブ4は、ポリジメチルシロキサン製の前記樹脂基板2の溝2c内に9割以上が転写されることが確認された。このとき、転写の前後で前記カーボンナノチューブ4を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)で観察したところ、図8A、図8Bに示すように、前記カーボンナノチューブ4は、転写の前後に渡って各基板2,19に対して垂直に配向していること、すなわち、垂直性を保持していることが確認された。
FIG. 8 is an operation explanatory view of Example 1 of the present invention, and is an enlarged explanatory view when carbon nanotubes before and after transfer are observed with a scanning electron microscope. FIG. 8A is a view before transfer on a flat surface of a silicon substrate. FIG. 8B is an explanatory view of the carbon nanotube after transfer into the groove of the resin substrate.
Moreover, in Example 1, the carbon nanotubes 4 on the flat surface 19a of the silicon substrate 19 are inserted into the grooves 2c of the resin substrate 2 made of polydimethylsiloxane by the tube transfer process (see FIGS. 4B to 4E). It was confirmed that more than 30% was transferred. At this time, when the carbon nanotubes 4 were observed with a scanning electron microscope (SEM) before and after the transfer, as shown in FIGS. 8A and 8B, the carbon nanotubes 4 were observed before and after the transfer. It was confirmed that the substrates 2 and 19 were oriented perpendicularly, that is, kept perpendicular.

よって、実施例1の前記マイクロリアクター1は、狭小なマイクロチャンネル内でカーボンナノチューブを成長させた結果、前記カーボンナノチューブが垂直に配向し難い非特許文献1、2に記載の技術に対し、前記平坦面19a上で垂直に配向したカーボンナノチューブ4をマイクロチャンネル7内に配置できる。
また、実施例1では、図6に示すように、前記マイクロチャンネル7内のカーボンナノチューブ4にエタノールを接触させた後、前記エタノールを気化させることにより、前記カーボンナノチューブ束6を作成する前記チューブ束作成工程が実行される。
Therefore, the microreactor 1 of Example 1 has the flatness compared to the techniques described in Non-Patent Documents 1 and 2 in which the carbon nanotubes are not easily oriented vertically as a result of growing the carbon nanotubes in a narrow microchannel. Carbon nanotubes 4 that are vertically oriented on the surface 19 a can be arranged in the microchannel 7.
Further, in Example 1, as shown in FIG. 6, the tube bundle for producing the carbon nanotube bundle 6 by bringing ethanol into contact with the carbon nanotubes 4 in the microchannel 7 and then vaporizing the ethanol. A creation process is performed.

(実験例)
ここで、実施例1の前記チューブ束作成工程(図6参照)によって作成される前記カーボンナノチューブ束6を評価するために、以下の実験例1、2を準備した。
(実験例1)
実験例1では、まず、実施例1の前記チューブ生成工程(図3参照)により、前記平坦面19a上に、前記カーボンナノチューブ4を、代表寸法が、8[μm],18.5[μm],28[μm]となるように生成した。次に、3種類の各カーボンナノチューブ4に、エタノールを、2[μL]だけそれぞれ滴下した。そして、前記エタノールを気化させて、作成された複数の前記カーボンナノチューブ束6の凝集した先端部の幅の平均値である凝集幅d1[μm](図2C、図6C参照)および複数の前記カーボンナノチューブ束6の凝集した先端部どうしの間隔の平均値である凝集間隔d2[μm](図2C、図6C参照)をそれぞれ測定した。
(Experimental example)
Here, in order to evaluate the carbon nanotube bundle 6 produced by the tube bundle producing step (see FIG. 6) of Example 1, the following Experimental Examples 1 and 2 were prepared.
(Experimental example 1)
In Experimental Example 1, first, the carbon nanotubes 4 were placed on the flat surface 19a by the tube generation process of Example 1 (see FIG. 3) with representative dimensions of 8 [μm] and 18.5 [μm]. , 28 [μm]. Next, 2 [μL] of ethanol was dropped on each of the three types of carbon nanotubes 4. Then, the ethanol is vaporized, and the aggregated width d1 [μm] (refer to FIGS. 2C and 6C) which is an average value of the widths of the aggregated tip portions of the plurality of carbon nanotube bundles 6 produced, and the plurality of carbons The aggregation distance d2 [μm] (see FIGS. 2C and 6C), which is the average value of the distance between the aggregated tips of the nanotube bundle 6, was measured.

(実験例2)
また、実験例2では、まず、実験例1と同様に、前記平坦面19a上に、前記カーボンナノチューブ4を、代表寸法が、8[μm],18.5[μm],28[μm]となるように生成した。次に、前記カーボンナノチューブ4に、加速電圧500[V]のアルゴンプラズマを5[min]間だけ照射して、前記カーボンナノチューブ4の親水化を行った。なお、前記アルゴンプラズマとは、加速電圧によりイオン化されプラズマ状態になったアルゴンガスのことである(例えば、特開2006−111504号公報や特開2001−133439号公報等参照)。また、液体の滴下前に、アルゴンプラズマを照射する場合には、照射しない場合に比べ、前記カーボンナノチューブ4間に前記液体が浸透し易くなることが予備実験により確認されている。
次に、3種類の前記各カーボンナノチューブ4に、純水を、1[μL]だけそれぞれ滴下して前記カーボンナノチューブ4間に前記純水を浸透させた。そして、前記純水を気化させて、作成された複数の前記カーボンナノチューブ束6の前記凝集幅d1[μm]および前記凝集間隔d2[μm]をそれぞれ測定した。
(Experimental example 2)
In Experimental Example 2, first, as in Experimental Example 1, the carbon nanotubes 4 were placed on the flat surface 19a with representative dimensions of 8 [μm], 18.5 [μm], and 28 [μm]. Generated to be. Next, the carbon nanotubes 4 were hydrophilized by irradiating the carbon nanotubes 4 with argon plasma at an acceleration voltage of 500 [V] for 5 [min]. The argon plasma is an argon gas ionized by an acceleration voltage to be in a plasma state (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2006-111504 and 2001-133439). In addition, it has been confirmed by preliminary experiments that when the argon plasma is irradiated before the liquid is dropped, the liquid is more easily penetrated between the carbon nanotubes 4 than when the plasma is not irradiated.
Next, pure water was dropped into each of the three types of carbon nanotubes 4 by 1 [μL], and the pure water was permeated between the carbon nanotubes 4. Then, the pure water was vaporized, and the aggregation width d1 [μm] and the aggregation interval d2 [μm] of the plurality of carbon nanotube bundles 6 were measured.

(実験例1、2の実験結果)
図9は実験例1、2の実験結果であり、凝集後のカーボンナノチューブ束の先端部を走査型電子顕微鏡で観察したときの拡大説明図であり、図9Aは液体の接触範囲と非接触範囲との境界を示す説明図、図9Bは実験例1の代表寸法が18.5[μm]のカーボンナノチューブの先端部が凝集した状態の説明図、図9Cは実験例2の代表寸法が18.5[μm]のカーボンナノチューブの先端部が凝集した状態の説明図である。
図10は実験例1および実験例2の実験結果であり、横軸にカーボンナノチューブの代表寸法[μm]ををとり、縦軸にカーボンナノチューブの凝集幅[μm]とったグラフの説明図である。
図11は実験例1および実験例2の実験結果であり、横軸にカーボンナノチューブの代表寸法[μm]ををとり、縦軸にカーボンナノチューブの凝集間隔[μm]をとったグラフの説明図である。
(Experimental results of Experimental Examples 1 and 2)
FIG. 9 is an experimental result of Experimental Examples 1 and 2, and is an enlarged explanatory diagram when the tip of the aggregated carbon nanotube bundle is observed with a scanning electron microscope. FIG. 9A is a liquid contact range and a non-contact range. FIG. 9B is an explanatory diagram showing a state in which the tips of carbon nanotubes having a typical dimension of Experimental Example 1 of 18.5 [μm] are aggregated, and FIG. It is explanatory drawing of the state which the front-end | tip part of the carbon nanotube of 5 [micrometers] aggregated.
FIG. 10 shows the experimental results of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, and is an explanatory diagram of a graph in which the horizontal axis represents the representative dimension [μm] of the carbon nanotube and the vertical axis represents the aggregated width [μm] of the carbon nanotube. .
FIG. 11 shows the experimental results of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, and is an explanatory diagram of a graph in which the horizontal axis represents the representative dimension [μm] of the carbon nanotubes and the vertical axis represents the aggregation interval [μm] of the carbon nanotubes. is there.

図9Aに示すように、実験例1、2では、各液体(エタノール、純水)の滴下されて接触した接触範囲A1と、接触しなかった非接触範囲A2との境界(図9Aの破線参照)が形成されていることが確認できる。また、図9B、図9Cに示すように、実験例1、2では、前記各液体(エタノール、純水)の接触範囲A1は、前記カーボンナノチューブ4の先端部が凝集して、複数のカーボンナノチューブ束6が作成されていることが確認できる(図9B、図9Cの白色部分参照)。
また、図10、図11に示すように、実験例1の前記カーボンナノチューブ4の代表寸法が、8[μm],18.5[μm],28[μm]の場合に、前記凝集幅d1が、約5[μm],約8[μm],約10[μm]となり、前記凝集間隔d2が、約12[μm],約26[μm],約45[μm]となることがわかる。
また、実験例2の前記カーボンナノチューブ4の代表寸法が、8[μm],18.5[μm],28[μm]の場合に、前記凝集幅d1が、約5[μm],約11[μm],約15[μm]となり、前記凝集間隔d2が、約8[μm],約28[μm],約50[μm]となることがわかる。
As shown in FIG. 9A, in Experimental Examples 1 and 2, the boundary between the contact range A1 where each liquid (ethanol, pure water) was dropped and contacted and the non-contact range A2 which did not contact (see the broken line in FIG. 9A) ) Can be confirmed. Further, as shown in FIGS. 9B and 9C, in Experimental Examples 1 and 2, the contact range A1 of each liquid (ethanol, pure water) has a plurality of carbon nanotubes formed by agglomeration of the tips of the carbon nanotubes 4. It can be confirmed that the bundle 6 has been created (see white portions in FIGS. 9B and 9C).
Further, as shown in FIGS. 10 and 11, when the representative dimensions of the carbon nanotube 4 of Experimental Example 1 are 8 [μm], 18.5 [μm], and 28 [μm], the aggregation width d1 is , About 5 [μm], about 8 [μm], and about 10 [μm], and the aggregation interval d2 is about 12 [μm], about 26 [μm], and about 45 [μm].
Further, when the representative dimensions of the carbon nanotubes 4 of Experimental Example 2 are 8 [μm], 18.5 [μm], and 28 [μm], the aggregation width d1 is about 5 [μm] and about 11 [ μm] and about 15 [μm], and it can be seen that the aggregation interval d2 is about 8 [μm], about 28 [μm], and about 50 [μm].

よって、実験例1、2では、前記カーボンナノチューブ4の代表寸法が長くなるに連れて、前記凝集幅d1[μm]および前記凝集間隔d2[μm]が、それぞれ大きくなることが確認できた。また、実験例1、2では、前記各液体(エタノール、純水)の滴下・気化により、前記凝集幅d1が、約5[μm]〜約15[μm]、前記凝集間隔d2が、約8[μm]〜約50[μm]となる複数のカーボンナノチューブ束6を作成できることが確認できた。   Therefore, in Experimental Examples 1 and 2, it was confirmed that the aggregation width d1 [μm] and the aggregation interval d2 [μm] increase as the representative dimension of the carbon nanotube 4 becomes longer. In Experimental Examples 1 and 2, the aggregation width d1 is about 5 [μm] to about 15 [μm] and the aggregation interval d2 is about 8 by dropping and vaporizing the liquids (ethanol, pure water). It was confirmed that a plurality of carbon nanotube bundles 6 having a size of [μm] to about 50 [μm] could be created.

また、実施例1の前記チューブ束作成工程によって、前記樹脂基板2に転写されたカーボンナノチューブ4が、実験例1、2と同様に、先端部が凝集してカーボンナノチューブ束6が作成されるか否かを確認するために、以下の実験例3を準備した。
(実験例3)
実験例3では、まず、前記チューブ生成工程(図3参照)、前記チューブ転写工程(図4B〜図4E参照)、前記マイクロチャンネル形成工程(図5参照)、前記チューブ束作成工程(図6参照)により、実施例1の前記マイクロリアクター1を作成した。次に、前記シリンジ27により、作成した前記マイクロリアクター1のマイクロチャンネル7内に、エタノールを再度注入し、前記マイクロチャンネル7内を前記エタノールで満たした。
Also, whether the carbon nanotubes 4 transferred to the resin substrate 2 in the tube bundle creating step of Example 1 are aggregated at the tip portions to produce the carbon nanotube bundle 6 as in Experimental Examples 1 and 2. In order to confirm whether or not, the following Experimental Example 3 was prepared.
(Experimental example 3)
In Experimental Example 3, first, the tube generation step (see FIG. 3), the tube transfer step (see FIGS. 4B to 4E), the microchannel formation step (see FIG. 5), and the tube bundle creation step (see FIG. 6). ) To produce the microreactor 1 of Example 1. Next, ethanol was again injected into the microchannel 7 of the prepared microreactor 1 by the syringe 27, and the microchannel 7 was filled with the ethanol.

(実験例3の実験結果)
図12は実験例3の実験結果であり、マイクロチャンネル内のカーボンナノチューブの先端部を走査型電子顕微鏡で観察したときの拡大説明図であり、図12Aはチューブ束作成工程におけるエタノール注入前のカーボンナノチューブの先端部の状態を示す説明図、図12Bは図12Aの状態からエタノール注入後のカーボンナノチューブの先端部の状態を示す説明図、図12Cは図12Bの状態からエタノール気化後のカーボンナノチューブの先端部の状態を示す説明図、図12Dは図12Cの状態からエタノール再注入後のカーボンナノチューブの先端部の状態を示す説明図である。
(Experimental result of Experimental Example 3)
FIG. 12 is an experimental result of Experimental Example 3, and is an enlarged explanatory diagram when the tip of the carbon nanotube in the microchannel is observed with a scanning electron microscope. FIG. 12A is a graph of carbon before ethanol injection in the tube bundle forming step. 12B is an explanatory diagram showing the state of the tip of the nanotube, FIG. 12B is an explanatory diagram showing the state of the tip of the carbon nanotube after ethanol injection from the state of FIG. 12A, and FIG. 12C is the state of the carbon nanotube after ethanol vaporization from the state of FIG. FIG. 12D is an explanatory view showing the state of the tip of the carbon nanotube after ethanol re-injection from the state of FIG. 12C.

図12に示すように、実験例3では、前記チューブ束作成工程において、エタノール注入前(図6A参照)からエタノール注入後(図6B参照)までの間には、前記マイクロチャンネル7内のカーボンナノチューブ4の先端部は変化しないことがわかる(図12A、図12B参照)。また、エタノール注入後からエタノール気化後(図6C参照)までの間に、前記カーボンナノチューブ4の先端部が凝集し、複数のカーボンナノチューブ束6が作成されたことがわかる(図12B、図12C参照)。さらに、エタノール気化後からエタノール再注入後までの間に、前記カーボンナノチューブ束6の先端部は変化しないことがわかる(図12C、図12D参照)。   As shown in FIG. 12, in Experimental Example 3, in the tube bundle creation step, the carbon nanotubes in the microchannel 7 are placed between before ethanol injection (see FIG. 6A) and after ethanol injection (see FIG. 6B). It can be seen that the tip of 4 does not change (see FIGS. 12A and 12B). Further, it can be seen that the tips of the carbon nanotubes 4 aggregated between the time after ethanol injection and the time after ethanol vaporization (see FIG. 6C), and a plurality of carbon nanotube bundles 6 were formed (see FIGS. 12B and 12C). ). Furthermore, it can be seen that the tip of the carbon nanotube bundle 6 does not change between the time after ethanol vaporization and the time after ethanol reinjection (see FIGS. 12C and 12D).

よって、実験例3では、前記樹脂基板2の溝2cに転写後の前記カーボンナノチューブ4についても、前記カーボンナノチューブ束6が作成可能であることが確認できた。また、凝集前の前記カーボンナノチューブ4に接触したエタノールの気化により、先端部が凝集して前記カーボンナノチューブ束6が作成されることが確認できた。さらに、凝集後の前記カーボンナノチューブ束6がエタノールに再接触しても、前記カーボンナノチューブ束6が、もとの垂直配向されたカーボンナノチューブ4に戻らず、すなわち、凝集前の状態に戻らず、凝集後の状態が保持されることが確認できた。   Therefore, in Experimental Example 3, it was confirmed that the carbon nanotube bundle 6 could be created for the carbon nanotubes 4 after being transferred to the grooves 2c of the resin substrate 2. In addition, it was confirmed that the carbon nanotube bundles 6 were formed by aggregation of the tips due to the vaporization of ethanol in contact with the carbon nanotubes 4 before aggregation. Furthermore, even if the carbon nanotube bundle 6 after aggregation is re-contacted with ethanol, the carbon nanotube bundle 6 does not return to the original vertically aligned carbon nanotube 4, that is, does not return to the state before aggregation, It was confirmed that the state after aggregation was maintained.

(カーボンナノチューブ4の先端部が凝集する要因について)
なお、前記カーボンナノチューブ4の先端部が凝集するのは、前記カーボンナノチューブ4と前記各基板2,19との摩擦力、前記カーボンナノチューブ4の流体抗力、前記カーボンナノチューブ4どうしの分子間力(ファンデルワールス力、van der Waals)や前記エタノールの表面張力等が働くためと考えられる。また、実験例3の実験結果から、これらの力のうち、エタノールの気化に伴って大きく変化する力である前記表面張力が、前記凝集の発生に強く影響するものと考えられる。
(About the factor which the front-end | tip part of the carbon nanotube 4 aggregates)
Note that the tips of the carbon nanotubes 4 are aggregated because of the frictional force between the carbon nanotubes 4 and the substrates 2, 19, the fluid drag of the carbon nanotubes 4, and the intermolecular force between the carbon nanotubes 4 (fans). This is thought to be due to the fact that the surface tension of the ethanol, such as Delwars force and van der Waals. From the experimental results of Experimental Example 3, it is considered that among these forces, the surface tension, which is a force that greatly changes with the vaporization of ethanol, strongly influences the occurrence of the aggregation.

図13はマイクロチャンネル内のエタノールが気化する過程の説明図であり、図13Aは図6Bの状態から空気が注入されてエタノールが除去された状態の説明図、図13Bは図13Aの状態からエタノールが気化して隣接するカーボンナノチューブの先端部どうしの間にエタノールの滴が点在する状態の説明図、図13Cは図13Bのエタノールの滴の拡大説明図、図13Dは図13Cの状態からエタノールの滴が縮小した状態の説明図である。
すなわち、図6B、図12Bに示す状態から、前記シリンジ27により空気が注入されると、マイクロチャンネル7内に満たされたエタノールが押し出され、図13Aに示す状態になる。このとき、前記エタノールが気化していくと、液体のエタノールの量が減少していき、平面状に均一に配置されたカーボンナノチューブ4の先端部に対して、点在する島状の滴(カーボンナノチューブの先端部どうしの間を連絡する液体)となっていき、図13Bに示す状態になる。
FIG. 13 is an explanatory view of the process of vaporizing ethanol in the microchannel, FIG. 13A is an explanatory view of a state where air is injected from the state of FIG. 6B and ethanol is removed, and FIG. 13B is an ethanol state from the state of FIG. FIG. 13C is an enlarged explanatory view of the ethanol droplet of FIG. 13B, and FIG. 13D is an illustration of the ethanol from the state of FIG. 13C. It is explanatory drawing of the state to which the droplet of this shrunk.
That is, when air is injected by the syringe 27 from the state shown in FIGS. 6B and 12B, ethanol filled in the microchannel 7 is pushed out, and the state shown in FIG. 13A is obtained. At this time, as the ethanol vaporizes, the amount of liquid ethanol decreases, and the island-shaped droplets (carbons) scattered on the front ends of the carbon nanotubes 4 arranged uniformly in a planar shape. It becomes a liquid that communicates between the tips of the nanotubes), and the state shown in FIG. 13B is obtained.

この状態から、さらにエタノールが気化して滴が小さくなっていくと、図13C、図13Dに示すように、滴の表面張力により、小さくなっていく滴に引っ張られて、カーボンナノチューブ4が滴側に傾斜していく。そして、カーボンナノチューブの先端部に接触した水滴状のエタノールが最終的に気化すると、点在する各滴の位置に応じて、カーボンナノチューブ束6が作成された状態になるものと考えられる。なお、カーボンナノチューブ4の代表寸法が長くなるに連れて、凝集幅d1[μm]および凝集間隔d2[μm]が大きくなったのは、前記表面張力が単位長さ当りに働く力であるため、カーボンナノチューブ4が長くなるに連れて表面張力が大きくなったためであると考えられる。
また、前記カーボンナノチューブ4どうしの分子間力は、前記カーボンナノチューブ4どうしが近付くに連れて大きくなるため、前記カーボンナノチューブ4の先端部が凝集した際には、先端部どうしの分子間力が大きくなる。このため、凝集後の前記カーボンナノチューブ束6がエタノールに再接触しても、前記カーボンナノチューブ束6の先端部に作用する分子間力がカーボンナノチューブ4の先端部の束を凝集させる力として作用し、凝集前の状態に戻らずに凝集後の状態が保持されるものと考えられる。
From this state, when ethanol further vaporizes and the droplets become smaller, as shown in FIGS. 13C and 13D, the carbon nanotubes 4 are pulled by the droplets that are getting smaller due to the surface tension of the droplets. Inclined to. And when the water droplet-shaped ethanol which contacted the front-end | tip part of a carbon nanotube finally vaporizes, it will be considered that the carbon nanotube bundle 6 will be in the state created according to the position of each scattered dot. As the representative dimension of the carbon nanotube 4 becomes longer, the aggregation width d1 [μm] and the aggregation interval d2 [μm] increase because the surface tension is a force acting per unit length. This is considered to be because the surface tension increased as the carbon nanotubes 4 became longer.
Further, since the intermolecular force between the carbon nanotubes 4 increases as the carbon nanotubes 4 approach each other, the intermolecular force between the front end portions increases when the front end portions of the carbon nanotubes 4 aggregate. Become. For this reason, even if the aggregated carbon nanotube bundle 6 re-contacts with ethanol, the intermolecular force acting on the tip of the carbon nanotube bundle 6 acts as a force for aggregating the bundle of the tip of the carbon nanotube 4. It is considered that the state after aggregation is maintained without returning to the state before aggregation.

図14は実験例4、5および比較例1の実験装置の説明図であり、図14Aは実験装置の全体説明図、図14Bは実験例4のマイクロリアクターの説明図、図14Cは実験例5のマイクロリアクターの説明図、図14Dは比較例1のマイクロリアクターの説明図である。
さらに、実施例1の前記チューブ束作成工程によって、作成されたカーボンナノチューブ束6を有する前記マイクロリアクター1の評価をするために、以下の実験例4、5および比較例1を準備した。
(実験例4)
実験例4では、実験例3と同様に、前記チューブ生成工程、前記チューブ転写工程、前記マイクロチャンネル形成工程、前記チューブ束作成工程により、実施例1の前記マイクロリアクター1(図14B参照)を作成した。
FIG. 14 is an explanatory diagram of the experimental devices of Experimental Examples 4 and 5, and Comparative Example 1, FIG. 14A is an overall explanatory diagram of the experimental device, FIG. 14B is an explanatory diagram of the microreactor of Experimental Example 4, and FIG. 14D is an explanatory diagram of the microreactor of Comparative Example 1. FIG.
Furthermore, in order to evaluate the microreactor 1 having the carbon nanotube bundle 6 produced by the tube bundle production process of Example 1, the following Experimental Examples 4 and 5 and Comparative Example 1 were prepared.
(Experimental example 4)
In Experimental Example 4, as in Experimental Example 3, the microreactor 1 (see FIG. 14B) of Example 1 was created by the tube generation process, the tube transfer process, the microchannel formation process, and the tube bundle creation process. did.

(実験例5)
また、実験例5では、前記チューブ生成工程、前記チューブ転写工程、前記マイクロチャンネル形成工程により、実験例4の前記マイクロリアクター1に比べ、前記カーボンナノチューブ4の先端部が凝集していないマイクロリアクター1′(図14C参照)を作成した。
(比較例1)
また、比較例1では、前記マイクロチャンネル形成工程により、実験例4、5の前記マイクロリアクター1,1′に比べ、前記マイクロチャンネル7内に前記カーボンナノチューブ4が転写されていないマイクロリアクター1″(図14D参照)を作成した。
(Experimental example 5)
In Experimental Example 5, the microreactor 1 in which the tip of the carbon nanotube 4 is not aggregated by the tube generation process, the tube transfer process, and the microchannel formation process as compared with the microreactor 1 of Experimental Example 4 is used. '(See Fig. 14C) was created.
(Comparative Example 1)
Further, in Comparative Example 1, the microreactor 1 ″ (in which the carbon nanotubes 4 are not transferred into the microchannel 7 is compared with the microreactors 1 and 1 ′ in Experimental Examples 4 and 5 by the microchannel formation step. 14D) was created.

(実験例4、5および比較例1の実験条件)
実験例4、5および比較例1では、まず、図14B〜図14Dに示すように、前記各マイクロリアクター1,1′,1″の各マイクロチャンネル7,7′,7″の内表面に、触媒の一例であって、酵素の一例としてのHRP(horseradish peroxidase、西洋ワサビペルオキシダーゼ)31を予め付着(吸着)させておく。次に、図14Aに示すように、前記シリンジ27により、前記各マイクロチャンネル7〜7″内に、第1の試料の一例としてのAmplex(登録商標)Red試薬(例えば、非特許文献5等参照)と、第2の試料の一例としての過酸化水素水(H)とを注入して化学反応させ、反応物の一例であって、蛍光物質の一例としてのレゾルフィン(Resorufin)を生成する。そして、図14Aに示すように、前記各マイクロチャンネル7〜7″内のレゾルフィンに外部からアルゴンレーザー32を照射して励起させ、前記レゾルフィンの蛍光をCCDカメラ33で撮影すると共に、前記CCDカメラ33に接続されたパーソナルコンピュータ(電子計算機、蛍光強度測定装置)34により、撮影されたレゾルフィンの蛍光強度の変化を測定した。
(Experimental conditions of Experimental Examples 4 and 5 and Comparative Example 1)
In Experimental Examples 4 and 5 and Comparative Example 1, first, as shown in FIGS. 14B to 14D, on the inner surface of each microchannel 7, 7 ′, 7 ″ of each microreactor 1, 1 ′, 1 ″, An HRP (horseradish peroxidase) 31 as an example of a catalyst and an example of an enzyme is attached (adsorbed) in advance. Next, as shown in FIG. 14A, Amplex (registered trademark) Red reagent as an example of the first sample is introduced into each of the microchannels 7 to 7 ″ by the syringe 27 (see, for example, Non-Patent Document 5) ) And hydrogen peroxide water (H 2 O 2 ) as an example of the second sample to cause a chemical reaction to generate resorufin as an example of a reaction product and an example of a fluorescent substance 14A, the resorufin in each of the microchannels 7 to 7 ″ is excited by irradiating an argon laser 32 from the outside, and the fluorescence of the resorufin is photographed by a CCD camera 33 and the CCD is used. A change in fluorescence intensity of the photographed resorufin was measured by a personal computer (electronic computer, fluorescence intensity measuring device) 34 connected to the camera 33.

(実験例4、5および比較例1の実験結果)
図15は実験例4、5および比較例1の実験結果であり、横軸に時間[sec]をとり、縦軸にレゾルフィンの蛍光強度をとったグラフの説明図である。
図15に示すように、実験例4では、前記レゾルフィンの蛍光強度の最大値である最大蛍光強度が、2382であり、前記最大蛍光強度を示すまでの時間が、前記各試料をマイクロチャンネル7内に注入してから7.8[sec]後であったことがわかる。また、実験例5では、前記最大蛍光強度が、1044であり、前記最大蛍光強度を示すまでの時間が、前記各試料をマイクロチャンネル7′内に注入してから14.2[sec]後であったことがわかる。さらに、比較例1では、前記最大蛍光強度が、1455であり、前記最大蛍光強度を示すまでの時間が、前記各試料をマイクロチャンネル7″内に注入してから27.7[sec]後であったことがわかる。
(Experimental results of Experimental Examples 4 and 5 and Comparative Example 1)
FIG. 15 shows the experimental results of Experimental Examples 4 and 5 and Comparative Example 1, and is an explanatory diagram of a graph with time [sec] on the horizontal axis and fluorescence intensity of resorufin on the vertical axis.
As shown in FIG. 15, in Experimental Example 4, the maximum fluorescence intensity, which is the maximum value of the fluorescence intensity of the resorufin, is 2382, and the time until the maximum fluorescence intensity is shown is measured in the microchannel 7. It can be seen that it was 7.8 [sec] after the injection. In Experimental Example 5, the maximum fluorescence intensity is 1044, and the time until the maximum fluorescence intensity is shown is 14.2 [sec] after each sample is injected into the microchannel 7 ′. I understand that there was. Furthermore, in Comparative Example 1, the maximum fluorescence intensity is 1455, and the time until the maximum fluorescence intensity is shown is 27.7 [sec] after the samples are injected into the microchannel 7 ″. I understand that there was.

この結果、前記最大蛍光強度は、実験例4が最も大きく、比較例1が2番目に大きく、実験例5が最も小さいことがわかる。また、前記最大蛍光強度を示すまでの時間は、実験例4が最も短く、実験例5が2番目に短く、比較例1が最も長くなることがわかる。すなわち、実験例4の前記マイクロリアクター1は、実験例5および比較例1の前記マイクロリアクター1′,1″に比べ、レゾルフィンを効率良く化学反応させたことがわかる。
ここで、実験例4の前記マイクロリアクター1がレゾルフィンを最も効率良く化学反応させたのは、図14Bに示すように、複数のカーボンナノチューブ束6の先端部どうしの間の領域に、前記HRP(31)が付着しており、且つ、前記領域に前記各試料も入り込むことが可能であったためであると考えられる。すなわち、実験例4の前記マイクロリアクター1は、複数のカーボンナノチューブ束6の先端部どうしの前記凝集間隔d2[μm](図2C、図6C参照)よりも、前記触媒(31)および前記各試料の分子の径(分子径)が小さかったものと考えられる。
As a result, it can be seen that the maximum fluorescence intensity is the largest in Experimental Example 4, the second largest in Comparative Example 1, and the smallest in Experimental Example 5. It can also be seen that the time until the maximum fluorescence intensity is shown is the shortest in Experimental Example 4, the second shortest in Experimental Example 5, and the longest in Comparative Example 1. That is, it can be seen that the microreactor 1 of Experimental Example 4 caused the resorufin to chemically react more efficiently than the microreactors 1 ′ and 1 ″ of Experimental Example 5 and Comparative Example 1.
Here, the microreactor 1 of Experimental Example 4 caused the most efficient chemical reaction of resorufin, as shown in FIG. 14B, in the region between the tip portions of the plurality of carbon nanotube bundles 6. 31) is attached, and it is considered that each of the samples can enter the region. That is, in the microreactor 1 of Experimental Example 4, the catalyst (31) and each sample are more than the aggregation interval d2 [μm] (see FIGS. 2C and 6C) between the tips of the plurality of carbon nanotube bundles 6. It is thought that the molecular diameter (molecular diameter) was small.

よって、実験例4の前記マイクロリアクター1は、実験例5および比較例1の前記マイクロリアクター1′,1″に比べ、化学反応の反応場として使用される前記マイクロチャンネル(7〜7″)の内表面の表面積が最も大きくなったため、レゾルフィンを最も効率良く化学反応させたものと考えられる。
なお、実験例5の前記マイクロリアクター1′が、実験例4および比較例1の前記マイクロリアクター1,1″に比べ、前記最大蛍光強度が小さくなったのは、図14Cに示すように、前記触媒(31)または前記各試料、あるいは両方が、その分子径と前記カーボンナノチューブ4どうしの隙間との関係で、前記カーボンナノチューブ4どうしの間に入り込むことができなかったためと考えられる。すなわち、前記触媒(31)および前記各試料の種類との関係において、前記カーボンナノチューブ4の全表面を、化学反応の反応場として使用できなかったためであると考えられる。
Therefore, the microreactor 1 of the experimental example 4 is different from the microreactors 1 ′ and 1 ″ of the experimental example 5 and the comparative example 1 of the microchannel (7 to 7 ″) used as a reaction field for chemical reaction. It is considered that resorufin was most efficiently chemically reacted because the surface area of the inner surface was the largest.
Note that the maximum fluorescence intensity of the microreactor 1 ′ of Experimental Example 5 was smaller than that of Microreactors 1 and 1 ″ of Experimental Example 4 and Comparative Example 1, as shown in FIG. 14C. It is considered that the catalyst (31), each sample, or both could not enter between the carbon nanotubes 4 due to the relationship between the molecular diameter and the gap between the carbon nanotubes 4. In relation to the catalyst (31) and the type of each sample, it is considered that the entire surface of the carbon nanotube 4 could not be used as a reaction field for a chemical reaction.

すなわち、実験例5の前記マイクロリアクター1′は、前記レゾルフィンの化学反応においては、単純に、前記マイクロチャンネル7′の深さが前記カーボンナノチューブ4の代表寸法だけ短くなり、すなわち、前記マイクロチャンネル7′の深さが、60−28=32[μm]で構成されたものとみなすことができると考えられる。
このため、実験例5の前記マイクロリアクター1′は、比較例1の前記マイクロリアクター1″に比べ、前記マイクロチャンネル(7′,7″)の深さが浅いため(32[μm]<60[μm])、前記各試料が拡散可能な範囲、すなわち、前記各試料の拡散距離が短くなっている。よって、実験例5では、比較例1に比べ、化学反応の収束が早くなったものと考えられる。
That is, in the microreactor 1 ′ of Experimental Example 5, in the chemical reaction of resorufin, the depth of the microchannel 7 ′ is simply reduced by the representative dimension of the carbon nanotube 4, that is, the microchannel 7 It can be considered that the depth of ′ is constituted by 60−28 = 32 [μm].
For this reason, the microreactor 1 ′ of Experimental Example 5 has a shallower depth of the microchannel (7 ′, 7 ″) than the microreactor 1 ″ of Comparative Example 1 (32 [μm] <60 [ μm]), the range in which each sample can diffuse, that is, the diffusion distance of each sample is shortened. Therefore, in Experimental Example 5, it is considered that the chemical reaction converged faster than Comparative Example 1.

また、実験例5の前記マイクロリアクター1′は、比較例1の前記マイクロリアクター1″に比べ、カーボンナノチューブ4の間が反応に使用されないため、化学反応が発生する有効な前記マイクロチャンネル(7′,7″)内の容積が減少している。この結果、実験例5の前記マイクロリアクター1′は、比較例1の前記マイクロリアクター1″に比べ、前記最大蛍光強度が小さくなったものと考えられる。
この結果、実験例5の前記マイクロリアクター1′は、HRP(31)存在下でAmplex Red試薬と過酸化水素水を化学反応させてレゾルフィンを生成することについては不向きであったと考えられる。換言すれば、前記カーボンナノチューブ4の間に進入可能な分子径の試料等を使用する場合には、実施例5の前記マイクロリアクター1′についても、実施例4の前記マイクロリアクター1と同様の効果が期待できる。
Further, the microreactor 1 ′ of Experimental Example 5 is not used for the reaction between the carbon nanotubes 4 compared to the microreactor 1 ″ of Comparative Example 1, so that the effective microchannel (7 ′ , 7 ″). As a result, it can be considered that the maximum fluorescence intensity of the microreactor 1 ′ of Experimental Example 5 was lower than that of the microreactor 1 ″ of Comparative Example 1.
As a result, it is considered that the microreactor 1 ′ of Experimental Example 5 was unsuitable for producing resorufin by chemically reacting Amplex Red reagent and hydrogen peroxide in the presence of HRP (31). In other words, when a sample having a molecular diameter that can enter between the carbon nanotubes 4 is used, the microreactor 1 ′ of Example 5 has the same effect as the microreactor 1 of Example 4. Can be expected.

これらの実験結果より、実施例1の前記マイクロリアクター1は、樹脂基板2の溝2cにカーボンナノチューブ4を転写でき、前記マイクロチャンネル7の比表面積を大きくすることができる。また、転写されたカーボンナノチューブ4の先端部を凝集させてカーボンナノチューブ束6を作成でき、カーボンナノチューブ4の代表寸法や液体(エタノール、純水等)の接触範囲等に応じて、カーボンナノチューブ束6の凝集幅d1および凝集間隔d2を調節できる。このため、実施例1の前記マイクロリアクター1は、化学反応の反応場として使用されるマイクロチャンネル7の内表面の表面積を調節することができる。
この結果、実施例1の前記マイクロリアクター1は、前記マイクロチャンネル7内にカーボンナノチューブ4が存在しない比較例1のマイクロリアクター1″等に比べ、前記マイクロチャンネル7内の化学反応を効率良く実行することができる。
From these experimental results, the microreactor 1 of Example 1 can transfer the carbon nanotubes 4 to the grooves 2 c of the resin substrate 2, and can increase the specific surface area of the microchannel 7. Further, the carbon nanotube bundles 6 can be formed by aggregating the tip portions of the transferred carbon nanotubes 4, and the carbon nanotube bundles 6 can be formed according to the representative dimensions of the carbon nanotubes 4, the contact range of liquid (ethanol, pure water, etc.), and the like. The aggregation width d1 and the aggregation interval d2 can be adjusted. For this reason, the microreactor 1 of Example 1 can adjust the surface area of the inner surface of the microchannel 7 used as a reaction field for a chemical reaction.
As a result, the microreactor 1 of Example 1 executes the chemical reaction in the microchannel 7 more efficiently than the microreactor 1 ″ of the comparative example 1 in which the carbon nanotube 4 is not present in the microchannel 7. be able to.

(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H07)を下記に例示する。
(H01)前記実施例では、前記チューブ生成工程(図3参照)において、前記化学蒸着装置11(図3参照)を用いて、エタノールを原料としたアルコールCCVD法により、前記シリコン基板19の平坦面19aに前記カーボンナノチューブ4を生成したが、これに限定されず、前記平坦面19aに前記カーボンナノチューブ4が垂直配向される任意の方法により、前記カーボンナノチューブ4を生成することが可能である。例えば、非特許文献1のキシレンとフェロゼンを原料としたCVD法を利用したり、非特許文献2のメタンにマイクロ波を照射するCVD法を利用したり、ニッケル−コバルト(Ni−Co)等の金属触媒を混ぜた黒鉛(C)にYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザーを当て蒸発させ、アルゴン(Ar)の気流で約1200℃の電気炉に送り出して前記電気炉の壁面に付着させるレーザーアブレーション法を利用したりして、平坦面19aに前記カーボンナノチューブ4を生成することも可能である。
(Example of change)
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is performed within the range of the summary of this invention described in the claim. It is possible. Modification examples (H01) to (H07) of the present invention are exemplified below.
(H01) In the embodiment, in the tube generation step (see FIG. 3), the flat surface of the silicon substrate 19 is formed by the alcohol CCVD method using ethanol as a raw material by using the chemical vapor deposition apparatus 11 (see FIG. 3). Although the carbon nanotubes 4 are generated in 19a, the carbon nanotubes 4 can be generated by any method in which the carbon nanotubes 4 are vertically aligned on the flat surface 19a. For example, the CVD method using xylene and ferrozene of Non-Patent Document 1 as raw materials, the CVD method of irradiating microwaves to methane of Non-Patent Document 2, a nickel-cobalt (Ni-Co), etc. Laser ablation where a YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser is applied to graphite (C) mixed with a metal catalyst, evaporated, sent to an electric furnace at about 1200 ° C. in an argon (Ar) stream, and attached to the wall of the electric furnace. It is also possible to generate the carbon nanotubes 4 on the flat surface 19a by using a method.

(H02)前記実施例では、前記チューブ生成工程(図3参照)において、前記カーボンナノチューブ4の代表寸法を、28[μm]に設定したが、これに限定されず、マイクロチャンネル7の深さ(例えば、60[μm])の範囲内で、任意の長さに変更可能である。この場合、例えば、代表寸法を、28[μm]より長くした場合には、前記チューブ束作成工程において、前記カーボンナノチューブ束6の凝集幅d1[μm]を約15[μm]より大きくしたり、凝集間隔d2を約50[μm]より大きくできることが期待できる。
(H03)前記実施例では、前記チューブ転写工程(図4参照)において、樹脂基板2を鋳型26で形成する際に(図4A参照)、樹脂基板2の溝2cを、溝2cに応じた突起26aで形成すると共に、加熱して硬化させた樹脂基板2をくり抜いて貫通孔2d,2dを空けているが、これに限定されず、例えば、貫通孔2d,2dについても、溝2cと同様に、貫通孔2d,2dに応じた突起を設けて形成することも可能である。なお、前記実施例では、樹脂基板2に、1つの溝2cと、2つの貫通孔2d,2dを形成したが、溝や貫通孔の数はこれに限定されず、例えば、一方の貫通孔2dを省略したり、2以上の溝や3以上の貫通孔を形成したりすることも可能である。さらに、溝や貫通孔の形状や位置・大きさ・範囲等についても、任意に変更可能である。
(H02) In the embodiment, in the tube generation step (see FIG. 3), the representative dimension of the carbon nanotube 4 is set to 28 [μm]. However, the present invention is not limited to this, and the depth of the microchannel 7 ( For example, the length can be changed to an arbitrary length within a range of 60 [μm]. In this case, for example, when the representative dimension is longer than 28 [μm], the aggregation width d1 [μm] of the carbon nanotube bundle 6 is made larger than about 15 [μm] in the tube bundle creating step, It can be expected that the aggregation interval d2 can be made larger than about 50 [μm].
(H03) In the embodiment, when the resin substrate 2 is formed with the mold 26 (see FIG. 4A) in the tube transfer step (see FIG. 4), the groove 2c of the resin substrate 2 is a protrusion corresponding to the groove 2c. Although the resin substrate 2 formed by heating 26a is cut out and the through holes 2d and 2d are formed by hollowing out the resin substrate 2, the present invention is not limited to this. For example, the through holes 2d and 2d are also similar to the groove 2c. It is also possible to provide the projections corresponding to the through holes 2d and 2d. In the above-described embodiment, one groove 2c and two through holes 2d and 2d are formed in the resin substrate 2. However, the number of grooves and through holes is not limited to this. For example, one through hole 2d Can be omitted, or two or more grooves or three or more through holes can be formed. Furthermore, the shape, position, size, range, and the like of the groove and the through hole can be arbitrarily changed.

(H04)前記実施例では、前記チューブ転写工程(図4参照)において、前記樹脂基板2を前記ポリジメチルシロキサンにより構成したが(図4A参照)、これに限定されず、例えば、前記シリコン基板19の酸化被膜に比べ、前記カーボンナノチューブ4の吸着性が高いその他の吸着部材を使用することも可能である。また、透明なポリジメチルシロキサン製の樹脂基板2およびガラス板3を使用して、透明性が高いマイクロリアクター1を作製することが好ましいが、これに限定されず、透明でない材料を使用して、有色のマイクロリアクターを作製することも可能である。また、前記実施例では、前記樹脂基板2全体を前記ポリジメチルシロキサンにより構成したが、これに限定されず、例えば、前記樹脂基板2全体を前記ポリジメチルシロキサン以外の材料で構成して、前記吸着面2aのみ前記ポリジメチルシロキサンで被膜することも可能である。 (H04) In the above embodiment, the resin substrate 2 is made of the polydimethylsiloxane in the tube transfer step (see FIG. 4) (see FIG. 4A), but is not limited to this. For example, the silicon substrate 19 It is also possible to use other adsorbing members having a higher adsorptivity of the carbon nanotubes 4 than the oxide film. Moreover, it is preferable to produce the microreactor 1 having high transparency using the resin substrate 2 and the glass plate 3 made of transparent polydimethylsiloxane, but is not limited to this, and using a material that is not transparent, It is also possible to produce colored microreactors. Moreover, in the said Example, although the said resin substrate 2 whole was comprised with the said polydimethylsiloxane, it is not limited to this, For example, the said resin substrate 2 whole is comprised with materials other than the said polydimethylsiloxane, and the said adsorption | suction It is also possible to coat only the surface 2a with the polydimethylsiloxane.

(H05)前記実施例では、前記チューブ転写工程(図4参照)において、前記マイクロチャンネル7の長さ・幅・深さが、10[mm]×10[mm]×60[μm]となるように前記溝2cを形成したが(図4A参照)、これに限定されず、任意の長さ・幅・深さのマイクロチャンネルを形成することが可能である。なお、前記マイクロチャンネル7の幅は、いわゆる、ミリメートルオーダーで構成されているが、これに限定されず、例えば、前記マスク29を用いて、センチメートルオーダーからマイクロメートルオーダーの幅を有するマイクロチャンネルを形成することも可能である。なお、この場合、前記溝2cの形状に応じて前記カーボンナノチューブ4を生成すれば、任意の形状の前記溝2cに前記カーボンナノチューブ4を転写できる。 (H05) In the embodiment, in the tube transfer step (see FIG. 4), the length / width / depth of the microchannel 7 is 10 [mm] × 10 [mm] × 60 [μm]. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to form microchannels having an arbitrary length, width, and depth. The width of the microchannel 7 is configured in the so-called millimeter order, but is not limited to this. For example, the microchannel having a width in the centimeter order to the micrometer order is used by using the mask 29. It is also possible to form. In this case, if the carbon nanotubes 4 are generated according to the shape of the grooves 2c, the carbon nanotubes 4 can be transferred to the grooves 2c having an arbitrary shape.

(H06)前記実施例では、前記マイクロチャンネル形成工程(図5参照)において、前記ポリジメチルシロキサンの自己吸着性により、前記樹脂基板2と前記ガラス板3とを密着させた状態を保持しているが、これに限定されず、例えば、真空紫外線(VUV:Vacuum Ultra Violet)により、前記各基板2,3の密着範囲を瞬間接着させることも可能である。なお、真空紫外線を照射して前記各基板2,3を瞬間接着させる装置は、例えば、非特許文献6等に記載されており、公知である。
(H07)前記実施例では、前記チューブ束作成工程(図6参照)を、前記マイクロチャンネル形成工程(図5参照)の後に実行したが、これに限定されず、例えば、前記チューブ転写工程(図4参照)と前記マイクロチャンネル形成工程(図5参照)との間に実行することも可能である。また、前記チューブ束作成工程により、前記カーボンナノチューブ束6を作成することが好ましいが、これに限定されず、前記チューブ束作成工程を省略して、前記カーボンナノチューブ4を垂直配向させたままの状態にしておくことも可能である。
(H06) In the embodiment, in the microchannel formation step (see FIG. 5), the resin substrate 2 and the glass plate 3 are kept in close contact due to the self-adsorption property of the polydimethylsiloxane. However, the present invention is not limited to this. For example, the adhesion range of each of the substrates 2 and 3 can be instantaneously bonded by vacuum ultraviolet (VUV). An apparatus for instantaneously bonding the substrates 2 and 3 by irradiating with vacuum ultraviolet rays is described in, for example, Non-Patent Document 6 and is well known.
(H07) In the above embodiment, the tube bundle creating step (see FIG. 6) is performed after the microchannel forming step (see FIG. 5). However, the present invention is not limited to this. For example, the tube transfer step (see FIG. 4) and the microchannel forming step (see FIG. 5). In addition, it is preferable to create the carbon nanotube bundle 6 by the tube bundle creating step, but the present invention is not limited to this, and the tube bundle creating step is omitted and the carbon nanotubes 4 are kept in the vertical orientation. It is also possible to keep it.

1…マイクロリアクター、
2…被転写基板、
2a…被転写面、吸着部材、ポリジメチルシロキサン、
2c…溝、
3…閉塞基板、
3a…閉塞面、
4…カーボンナノチューブ、
6…カーボンナノチューブ束、
7…流路、
19…転写基板、
19a…チューブ生成面、
19c…凸部、
19d…凸部の外表面、
28…孔部、
29…マスク、
29a…マスクの外表面。
1 ... Microreactor,
2 ... Substrate to be transferred,
2a ... transferred surface, adsorbing member, polydimethylsiloxane,
2c ... groove,
3 ... Blocking substrate,
3a: obstruction surface,
4 ... carbon nanotube,
6 ... bundle of carbon nanotubes,
7 ... channel,
19 ... transfer substrate,
19a ... Tube generating surface,
19c ... convex part,
19d ... the outer surface of the convex part,
28 ... hole,
29 ... mask,
29a ... The outer surface of the mask.

Claims (5)

転写基板のチューブ生成面にカーボンナノチューブを生成するチューブ生成工程と、
被転写面と、前記被転写面に形成された溝と、を有する被転写基板に対して、前記チューブ生成面と前記被転写面とを対向させた状態で、前記転写基板と前記被転写基板とを接近させて、前記溝に前記チューブ生成面の前記カーボンナノチューブを転写するチューブ転写工程と、
閉塞面を有する閉塞基板に対して、前記被転写面と前記閉塞面とを対向させた状態で、前記被転写基板と前記閉塞基板とを接合して、前記溝の開口側を塞いで、前記カーボンナノチューブと前記溝と前記閉塞面とによって囲まれた空間としての流路を形成する流路形成工程と、
を備え、
前記流路内の比表面積を前記カーボンナノチューブによって大きくする
ことを特徴とするマイクロリアクターの製造方法であって、
さらに、
前記溝に転写された複数の前記カーボンナノチューブの少なくとも先端部に、複数の前記カーボンナノチューブどうしの間を連絡する液体を接触させ、前記液体を気化させて、複数の前記カーボンナノチューブを束ねたカーボンナノチューブ束を作成するチューブ束作成工程、
を備えたことを特徴とする前記マイクロリアクターの製造方法。
A tube generation process for generating carbon nanotubes on the tube generation surface of the transfer substrate;
The transfer substrate and the transfer substrate in a state where the tube generation surface and the transfer surface are opposed to a transfer substrate having a transfer surface and a groove formed in the transfer surface. And a tube transfer step of transferring the carbon nanotubes on the tube generation surface to the groove,
In a state where the transfer surface and the closing surface are opposed to a closing substrate having a closing surface, the transfer substrate and the closing substrate are joined, and the opening side of the groove is closed, A flow path forming step for forming a flow path as a space surrounded by the carbon nanotube, the groove, and the closed surface;
With
A method for producing a microreactor, wherein the specific surface area in the flow path is increased by the carbon nanotubes,
further,
A carbon nanotube in which a plurality of carbon nanotubes transferred to the groove are brought into contact with a liquid communicating between the plurality of carbon nanotubes, and the liquid is vaporized to bundle the plurality of carbon nanotubes. Tube bundle creation process to create a bundle,
A method for producing the microreactor, comprising:
転写基板のチューブ生成面にカーボンナノチューブを生成するチューブ生成工程と、
被転写面と、前記被転写面に形成された溝と、を有する被転写基板に対して、前記チューブ生成面と前記被転写面とを対向させた状態で、前記転写基板と前記被転写基板とを接近させて、前記溝に前記チューブ生成面の前記カーボンナノチューブを転写するチューブ転写工程と、
閉塞面を有する閉塞基板に対して、前記被転写面と前記閉塞面とを対向させた状態で、前記被転写基板と前記閉塞基板とを接合して、前記溝の開口側を塞いで、前記カーボンナノチューブと前記溝と前記閉塞面とによって囲まれた空間としての流路を形成する流路形成工程と、
を備え、
前記流路内の比表面積を前記カーボンナノチューブによって大きくする
ことを特徴とするマイクロリアクターの製造方法であって、
前記チューブ生成工程では、前記溝に応じて形成された前記転写基板の凸部に、前記凸部に対応するマスクの孔部が嵌まって、前記転写基板に前記マスクが装着され、前記チューブ生成面としての前記凸部の外表面に沿って前記マスクの外表面が配置された状態で、前記各外表面に前記カーボンナノチューブを生成した後で、前記転写基板に対して着脱可能な前記マスクを取り外して、前記凸部の外表面にのみ前記カーボンナノチューブを残した状態にすると共に、
前記チューブ転写工程では、前記溝に前記凸部の外表面の前記カーボンナノチューブを転写する
ことを特徴とする前記マイクロリアクターの製造方法。
A tube generation process for generating carbon nanotubes on the tube generation surface of the transfer substrate;
The transfer substrate and the transfer substrate in a state where the tube generation surface and the transfer surface are opposed to a transfer substrate having a transfer surface and a groove formed in the transfer surface. And a tube transfer step of transferring the carbon nanotubes on the tube generation surface to the groove,
In a state where the transfer surface and the closing surface are opposed to a closing substrate having a closing surface, the transfer substrate and the closing substrate are joined, and the opening side of the groove is closed, A flow path forming step for forming a flow path as a space surrounded by the carbon nanotube, the groove, and the closed surface;
With
A method for producing a microreactor, wherein the specific surface area in the flow path is increased by the carbon nanotubes,
In the tube generating step, a hole of a mask corresponding to the convex portion is fitted into a convex portion of the transfer substrate formed according to the groove, and the mask is mounted on the transfer substrate, so that the tube is generated. In a state where the outer surface of the mask is disposed along the outer surface of the convex portion as a surface, the mask that is detachable from the transfer substrate after the carbon nanotubes are generated on each outer surface. Remove and leave the carbon nanotubes only on the outer surface of the convex part,
In the tube transfer step, the carbon nanotubes on the outer surface of the convex portion are transferred to the groove.
転写基板のチューブ生成面に、アルコール触媒CVD法により、カーボンナノチューブを生成するチューブ生成工程と、
被転写面と、前記被転写面に形成された溝と、を有する被転写基板に対して、前記チューブ生成面と前記被転写面とを対向させた状態で、前記転写基板と前記被転写基板とを接近させて、前記カーボンナノチューブの前記被転写面側の先端を前記被転写面に突き刺すことで、前記カーボンナノチューブの配向性を崩さずに、前記溝に前記チューブ生成面の前記カーボンナノチューブを転写するチューブ転写工程と、
閉塞面を有する閉塞基板に対して、前記被転写面と前記閉塞面とを対向させた状態で、前記被転写基板と前記閉塞基板とを接合して、前記溝の開口側を塞いで、前記カーボンナノチューブと前記溝と前記閉塞面とによって囲まれた空間としての流路を形成する流路形成工程と、
を備え、
前記流路内の比表面積を前記カーボンナノチューブによって大きくする
ことを特徴とするマイクロリアクターの製造方法。
A tube generation process for generating carbon nanotubes on the tube generation surface of the transfer substrate by an alcohol-catalyzed CVD method;
The transfer substrate and the transfer substrate in a state where the tube generation surface and the transfer surface are opposed to a transfer substrate having a transfer surface and a groove formed in the transfer surface. The carbon nanotubes on the tube generation surface are inserted into the grooves without breaking the orientation of the carbon nanotubes by piercing the tip of the carbon nanotubes on the transfer surface side. Tube transfer process to transfer,
In a state where the transfer surface and the closing surface are opposed to a closing substrate having a closing surface, the transfer substrate and the closing substrate are joined, and the opening side of the groove is closed, A flow path forming step for forming a flow path as a space surrounded by the carbon nanotube, the groove, and the closed surface;
With
A method of manufacturing a microreactor, wherein the specific surface area in the flow path is increased by the carbon nanotubes.
溝が形成された被転写面と、カーボンナノチューブがチューブ生成面に生成された転写基板の前記チューブ生成面と前記被転写面とが対向接近されて前記溝に転写された前記カーボンナノチューブと、を有する被転写基板と、
閉塞面を有し、前記被転写面と前記閉塞面とを対向させた状態で、前記被転写基板に接合されて前記溝の開口側を塞ぐ閉塞基板と、
前記カーボンナノチューブと前記溝と前記閉塞面とによって囲まれた空間としての流路と、
共通する前記被転写面に基端部が支持された複数の前記カーボンナノチューブの先端部が束ねられたカーボンナノチューブ束と、
を備えたことを特徴とするマイクロリアクター。
A transfer surface on which a groove is formed, and the carbon nanotube transferred to the groove with the tube generation surface of the transfer substrate on which the carbon nanotube is generated on the tube generation surface facing the transfer surface. A substrate to be transferred,
A closing substrate that has a closing surface and is bonded to the transfer substrate and closes the opening side of the groove in a state where the transfer surface and the closing surface are opposed to each other;
A flow path as a space surrounded by the carbon nanotube, the groove, and the blocking surface;
A bundle of carbon nanotubes in which the tip ends of a plurality of the carbon nanotubes whose base ends are supported on the common transferred surface;
A microreactor comprising:
ポリジメチルシロキサンにより構成された前記被転写面
を備えたことを特徴とする請求項4に記載のマイクロリアクター。
The transferred surface composed of polydimethylsiloxane,
The microreactor according to claim 4 , comprising:
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