(57)【要約】本発明は新規な超疎液性ナノ繊維、このようなナノ繊維を含む構造、該ナノ繊維表面の作製法及び使用法を提供する。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一表面と、１種以上の外生的疎液性材料を含む複数のナノ繊維とを含有する超疎液性基体。
【請求項２】
前記ナノ繊維が非炭素材料を含む請求項１に記載の基体。
【請求項３】
前記ナノ繊維がシリコンを含む請求項１に記載の基体。
【請求項４】
前記ナノ繊維が固体ナノ繊維を含む請求項１に記載の基体。
【請求項５】
前記ナノ繊維が結晶性ナノ繊維を含む請求項１に記載の基体。
【請求項６】
前記ナノ繊維の表面密度が１０μ２当り約１のナノ繊維〜１μ２当り約２００以上のナノ繊維である請求項１に記載の基体。
【請求項７】
前記ナノ繊維の表面密度が１μ２当り約１０のナノ繊維〜１μ２当り約１００以上のナノ繊維である請求項１に記載の基体。
【請求項８】
前記ナノ繊維の表面密度が１μ２当り約２５のナノ繊維〜１μ２当り約７５以上のナノ繊維である請求項１に記載の基体。
【請求項９】
前記ナノ繊維の第一表面の被覆率が約０．０１〜約５０％である請求項１に記載の基体。
【請求項１０】
前記ナノ繊維の第一表面の被覆率が約０．５〜約３０％である請求項１に記載の基体。
【請求項１１】
前記ナノ繊維の第一表面の被覆率が約５〜約１５％である請求項１に記載の基体。
【請求項１２】
前記ナノ繊維の第一表面の被覆率が約１％である請求項１に記載の基体。
【請求項１３】
前記ナノ繊維の長さが約１〜約２００μである請求項１に記載の基体。
【請求項１４】
前記ナノ繊維の長さが約１０〜約１２５μである請求項１に記載の基体。
【請求項１５】
前記ナノ繊維の長さが約１〜約５０又は約１００μである請求項１に記載の基体。
【請求項１６】
前記ナノ繊維の直径が約５ｎｍ〜約１μである請求項１に記載の基体。
【請求項１７】
前記ナノ繊維の直径が約４０〜約２００ｎｍである請求項１に記載の基体。
【請求項１８】
前記ナノ繊維の直径が約７５〜約１００ｎｍである請求項１に記載の基体。
【請求項１９】
前記ナノ繊維の高さ対直径アスペクト比が約２：１〜約４０：１又はそれ以上である請求項１に記載の基体。
【請求項２０】
前記ナノ繊維の高さ対直径アスペクト比が約５：１〜約３０：１又はそれ以上である請求項１に記載の基体。
【請求項２１】
前記ナノ繊維の高さ対直径アスペクト比が約１０：１〜約２０：１又はそれ以上である請求項１に記載の基体。
【請求項２２】
前記表面がシリコン、ガラス、透明基体、半透明基体、やや不透明基体、石英、プラスチック、金属、重合体、ＴｉＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＡｌＳ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＳｉＯ１、ＳｉＯ２、炭化珪素、窒化珪素、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルケトン、ポリイミド、芳香族重合体又は脂肪族重合体を含有する請求項１に記載の基体。
【請求項２３】
前記外生的材料が１種以上の疎水性材料、疎油性材料又は両疎媒性材料を含む請求項１に記載の基体。
【請求項２４】
前記外生的材料がテフロン（登録商標）、Ｔｒｉ−ｓｉｌ，トリデカフルオロ１，１，２，２，テトラヒドロオクチル−１−トリクロロシラン、弗化物含有化合物、シラン含有化合物、ＰＴＦＥ、ヘキサメチルジシラザン、脂肪族炭化水素含有分子、芳香族炭化水素含有分子、ハロゲン含有分子及びパラリエンよりなる群から選ばれた１種以上の材料を含む請求項１に記載の基体。
【請求項２５】
前記基体上の液滴が少なくとも約１６０〜約１７９．５°以上の接触角を示す請求項１に記載の基体。
【請求項２６】
前記基体上の液滴が少なくとも約１７０〜約１７９．５°以上の接触角を示す請求項１に記載の基体。
【請求項２７】
前記基体上の液滴が少なくとも約１７５〜約１７９．５°以上の接触角を示す請求項１に記載の基体。
【請求項２８】
前記基体上の液滴が少なくとも約１７８〜約１７９．５°以上の接触角を示す請求項１に記載の基体。
【請求項２９】
前記ナノ繊維が少なくとも第一表面上で成長したナノ繊維を含む請求項１に記載の基体。
【請求項３０】
前記ナノ繊維が第二表面上で成長し、前記第一表面に移行したナノ繊維を含む請求項１に記載の基体。
【請求項３１】
少なくとも第一表面と複数のナノ繊維とを含み、基体上の液滴が少なくとも１６０°又はそれ以上の接触角を示す超疎液性基体であって、該ナノ繊維は１種以上の外生的疎液性材料を含むと共に、約０．０１〜約５０％の基体表面被覆率を有し、かつ約２：１〜約４０：１又は約１００：１〜約２０００：１の長さ対直径アスペクト比を有する該超疎液性基体。
【請求項３２】
請求項１又は２５に記載した１種以上の超疎液性基体を有するシステム又は装置。
【請求項３３】
１つ以上の液滴を用意する工程、第一表面と外生的疎液性材料を含む複数のナノ繊維とを含有する１種以上の基体を用意する工程、及び該液滴を該１種以上の基体と接触させる工程を含む、１つ以上の液滴と基体との接触角を少なくとも１６０°にする方法。
【請求項３４】
前記液滴が油性及び／又は非油性である請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維を有する、１つ以上の表面領域を持った基体を用意し、これにより超疎液性基体を形成する工程、及び該基体を第一媒体及び１種以上の第二媒体と物理的に接触させる工程を含む、第一媒体と１種以上の第二媒体との交換方法。
【請求項３６】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記第一媒体が複数のナノ繊維間に単独で配置され、前記１種以上の第二媒体が複数のナノ繊維の上に単独で配置される請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記第一及び第二媒体が気体及び液体よりなる群から選ばれる請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
交換が熱交換を含む請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
交換が、第一及び／又は第二媒体内に成分が存在する、第一媒体と１種以上の第二媒体間の１種以上の成分の交換を含む請求項３５に記載の方法。
【請求項４１】
１種以上の材料で処理した複数のナノ繊維を有する１つ以上の表面領域を持った基体を含むチャンネルを用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、及び該チャンネルに材料を流す工程を含む、チャンネル内の流れ抵抗を低下させる方法。
【請求項４２】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記材料が気体、液体又は固体を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記チャンネルがミクロ流動チャンネルである請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維を含む１つ以上の表面領域を持った壁を有する容器を用意し、これにより超疎液性壁を作製する工程、及び該壁と物理的に接触した被輸送材料を用意する工程を含む、容器中での該材料の残存閉込みを少なくするため、材料を容器中で貯蔵又は輸送する方法。
【請求項４６】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記材料が気体、液体又は固体を含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維を含む１つ以上の表面領域を持った基体を用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、及び該基体をＨ２Ｏ含有の液体又は気体の存在下に０℃以下に冷却する工程を含む、基体への氷の堆積を防止又は低減する方法。
【請求項４９】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記基体が航空機の機体、配線又は部品を含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記基体が加熱される請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの壁を有する容器を用意し、これにより超疎液性容器壁を作製する工程、及び該容器の内容物を１種以上用意する工程を含む、容器からの漏れを防止又は低減する方法。
【請求項５３】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記容器が地下貯蔵槽を含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記容器の内容物が毒物、廃棄物又は危険物である請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を有する部品を用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、及び該基体と物理的に接触した水を用意する工程を含む、領域への水の侵入を防止又は低減する方法。
【請求項５７】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、該表面領域内のナノ繊維の１つ以上の所定領域をエッチング又は除去することにより超疎液性基体のパターン領域とナノ繊維を含まない裸表面のパターン領域とを作製する工程、該裸領域のパターン領域内に優先的に定住する１種以上のインク又は染料を供給する工程、及び該基体を１つ以上の第二基体と接触させることにより裸表面のパターン領域に対応するパターン状で第二基体にインク又は染料を移行させる工程を含むプラテン印刷法。
【請求項５９】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、及び該表面領域内のナノ繊維の１つ以上の所定領域をエッチング又は除去することにより超疎液性基体のパターン領域とナノ繊維を含まない裸表面のパターン領域とを作製する工程を含む、表面のパターン化法。
【請求項６１】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
複数のナノ繊維を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を用意する工程、及び該少なくとも１つの基体上の１つ以上の領域を１種以上の超疎液性材料で、選択されたパターン状に処理することによりパターン化超疎液性基体を作製する工程を含む、表面のパターン化法。
【請求項６３】
前記ナノ繊維が固体結晶性ナノ繊維を含む請求項６２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は２００３年４月２８日出願の“超疎液性表面、その組立法及び使用法”と題する米国暫定出願Ｎｏ．６０／４６６，２２９による利益及び優先権を主張する。この先行出願は全体をここに援用する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、主としてナノ技術の分野に関する。更に詳しくは本発明は、外生的な（ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ）疎水性、疎液性又は両疎媒性の材料を含有し、超疎水性、超疎油性及び／又は超両疎媒性の特性を示すナノ繊維及びナノ繊維構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
材料のはっ水性又は疎水性は、美的用途から工業的用途に至るまで無数の用途に極めて重要である。例えば氷／雪の堆積又は浸水を受けやすい表面には、疎水性の向上が望ましいことが多い。また他の例では、疎油性（はつ油性）及び／又は両疎媒性（はっ水兼はつ油性）も用途となる（例えば油性流体の輸送又は貯蔵等）。このような疎液性（例えば疎水性、疎油性、両疎媒性等）を得ようとする多くの研究は、各種被覆又は表面組織の変性による用途に焦点を絞っている。例えば材料の疎液性向上には、従来、炭化水素及び弗素を含有する化合物やワックスが使用されてきた。最近、他の方法は或る種の、又は或る程度の疎液性を得るため、表面の粗面化を利用している。
【０００４】
疎液性の代りに又は他に、幾つかの局面では超疎液性（例えば超疎水性）が要求される。また疎液性については、代表的な従来の研究は、疎液性被覆（例えばシラン等を含む被覆）及び表面組織の変性に焦点を絞っている。
【０００５】
疎液性材料に対する要望が増大するのに従って、ナノ構造（例えば炭素ナノチューブ、ナノワイヤー、ナノロッド、量子ドット等）についての設計及び用途にますます焦点が絞られてきた。例えば電気的、機械的及び化学的利用では、ナノ構造によって表わされる新規な特性に大きな注目が生じた。例えばＹａｎｇ等，Ｉｎｔｌ．Ｊ．Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ，１，（１）：１−３９（２００２）参照。
【特許文献１】ＷＯ  ０２／１７３６２
【特許文献２】ＷＯ  ０２／４８７０１
【特許文献３】ＷＯ  ０１／０３２０８
【特許文献４】ＷＯ  ０３／０５４９５３
【特許文献５】ＵＳＰ  ５，４６４，７９６
【特許文献６】ＵＳＰ  ５，２３０，９５７
【特許文献７】ＵＳＰ  ５，５３７，０００
【特許文献８】ＵＳＰ  ６，１２８，２１４
【特許文献９】ＵＳＰ  ６，２２５，１９８
【特許文献１０】ＵＳＰ  ６，３０６，７３６
【特許文献１１】ＵＳＰ  ６，３１４，０１９
【特許文献１２】ＵＳＰ  ６，３２２，９０１
【特許文献１３】ＵＳＰ  ６，５０１，０９１
【特許文献１４】ＷＯ  ０２／１７６３２
【特許文献１５】ＷＯ  ０１／０３２０８
【特許文献１６】ＵＳＰ  ６，１５９，７４２
【特許文献１７】ＵＳＰ  ６，０３６，７７４
【特許文献１８】ＵＳＰ  ５，８９７，９４５
【特許文献１９】ＵＳＰ  ５，９９７，８３２
【特許文献２０】ＵＳＰＮ  ５，１９６，３９６
【特許文献２１】ＵＳＰＮ  ５，２５２，８３５
【特許文献２２】ＷＯ  ９６／２９６２９
【特許文献２３】ＷＯ  ０２／０８０２８０
【特許文献２４】ＵＳＰＮ  ６，０３６，７７４
【特許文献２５】ＵＳＰＮ  ５，８７９，９４５
【特許文献２６】ＵＳＰＮ  ５，９９７，８３２
【特許文献２７】ＵＳＰＮ  ５，６９０，８０７
【特許文献２８】ＵＳＰＮ  ６，１３６，１５６
【特許文献２９】ＵＳＰＮ  ６，４１３，４８９
【特許文献３０】ＵＳＰＮ  ６，２０７，２２９
【特許文献３１】ＵＳＰＮ  ６、３２２、９０１
【特許文献３２】ＵＳ特許出願６０／３７０，０９５
【特許文献３３】ＵＳＳＮ  ６０／４６８，３９０
【特許文献３４】ＵＳＳＮ  ６０／４６８，６０６
【特許文献３５】ＵＳＳＮ  １０／７９２，４０２
【特許文献３６】ＵＳＳＮ  ６０／５４９，７１１
【特許文献３７】ＵＳＳＮ  ６０／５４１，４６３
【特許文献３８】ＵＳＳＮ  ６０／４６６，２２９
【非特許文献１】Ｙａｎｇ等，Ｉｎｔｌ．Ｊ．Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ，１，（１）：１−３９（２００２）
【非特許文献２】Ａｒｃｌｅｓ，“Ｓｉｌａｎｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ａｇｅｎｔ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｏｔｅ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．Ｂｒｉｓｔｏｌ，ＰＡ
【非特許文献３】Ｍｏｒａｌｅｓ等“Ａ  Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２７９，２０８−２１１（１９９８）
【非特許文献４】Ｗｕ等（２００２）、“Ｂｌｏｃｋ−ｂｙ−Ｂｌｏｃｋ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉ／ＳｉＧｅ  Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．２：８３−８６
【非特許文献５】Ｌｉｅｂｅｒ等（２００１）、“Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ”ＵＳＰ  ６，１９０，６３４Ｂ１
【非特許文献６】Ｔｈｅｓｓ等（１９９６）“Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｒｏｐｅｓ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２７３，４８３−４８６
【非特許文献７】Ｂｊｏｒｋ等（２００２）、“Ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｓｔｅｐｌｅｃｈａｓｅ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ  Ｒｅａｌｉｚｅｄ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２：８６−９０
【非特許文献８】Ｋｏｎｇ等（１９９８），“Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｏｆ  Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｗａｆｅｒｓ”，Ｎａｔｕｒｅ  ３９５，８７８−８８１
【非特許文献９】Ｋｏｎｇ等（１９９８），“Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｔｈａｎｅ  ｆｏｒ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ”Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２９２，５６７−５７４
【非特許文献１０】Ｓｃｈｏｎ，ｍｅｎｇ及びＢａｏ，“Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ”，Ｎａｔｕｒｅ  ４１３：７１３（２００１）
【非特許文献１１】Ｚｈｏｕ等（１９９７），“Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  Ｍｅｔａｌ／Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ／Ｍｅｔａｌ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，７１：６１１
【非特許文献１２】Ｇｕｄｉｋｓｅｎ等（２０００），“Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２：８８０１−８８０２
【非特許文献１３】Ｃｕｉ等（２００１），“Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  １０５：４０６２−４０６４
【非特許文献１４】Ｍｏｒａｌｅｓ等（１９９８），“Ａ  ｌａｓｅｒ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２７９：２０８−２１１
【非特許文献１５】Ｄｕａｎ等（２０００），“Ｇｅｎｅｒａｌ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１２：２９８−３０２
【非特許文献１６】Ｃｕｉ等（２０００），“Ｄｏｐｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  １０４：５２１３−５２１６
【非特許文献１７】Ｕｒｂａｕ等（２００２年），“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ  ｂａｒｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ  ａｎｄ  ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２４，１１８６
【非特許文献１８】Ｙｕｎ等（２００２）、“Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｉｎｄｉｖｉｓｕａｌ  Ｂａｒｉｕｍ  Ｔｉｔａｎａｔｅ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  Ｉｎｖｅｓｔｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  Ｓｃａｎｎｅｄ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２，４４７
【非特許文献１９】Ｊｕｎ等（２００１年），“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉ−ａｒｍｅｄ  ＣｄＳ  ｎａｎｏｒｏｄ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｍｏｎｏｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３：５１５０−５１５１
【非特許文献２０】Ｍａｎｎａ等（２０００年），“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｓｏｌｕｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓａｂｌｅ  Ｒｏｄ−，Ａｒｒｏｗ−，Ｔｅａｒｄｒｏｐ−，ａｎｄ  Ｔｅｔｒａｐｏｄ−Ｓｈａｐｅｄ  ＣｄＳｅ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２２：１２７００−１２７０６
【非特許文献２１】Ｌｉｕ等（２００１年），“Ｓｏｌ−Ｇｅｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｆｒｅｅ−Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｅａｄ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３：４３４４
【非特許文献２２】Ｐｅｎｇ等（１９９７年），“Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｈｉｇｈｌｙ  ｌｉｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ＣｄＳｅ／ＣｄＳ  ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  ｗｉｔｈ  ｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ａｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１９：７０１９−７０２９
【非特許文献２３】Ｄａｂｂｏｕｓｋｉ等（１９９７年），“（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ  ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔｓ：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｉｚｅ  ｓｅｒｉｅｓ  ｏｆ  ｈｉｇｈｌｙ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  １０１：９４６３−９４７５
【非特許文献２４】Ｍａｎｎａ等（２００２年），“Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ  ｏｆ  ｇｒａｄｅｄ  ＣｄＳ／ＺｎＳ  ｓｈｅｌｌｓ  ｏｎ  ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  ＣｄＳｅ  ｎａｎｏｒｏｄｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２４：７１３６−７１４５
【非特許文献２５】Ｃａｏ等（２０００年），“Ｃｒｏｗｔｈ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  ｗｉｔｈ  ＩｎＡｓ  ｃｏｒｅｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２２：９６９２−９７０２
【非特許文献２６】Ｇｕｄｉｋｅｎ等（２００２年），“Ｃｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｎａｎｏｗｉｒｅ  ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ｎａｎｏｓｃａｌｅ  ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”，Ｎａｔｕｒｅ  ４１５：６１７−６２０
【非特許文献２７】Ｂｊｏｒｋ等（２００２年），“Ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｔｅｅｐｌｅｃｈａｓｅ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ  ｒｅａｌｉｚｅｄ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２：８６−９０
【非特許文献２８】Ｗｕ等（２００２年），“Ｂｌｏｃｋ−ｂｙ−ｂｌｏｃｋ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉ／ＳｉＧｅ  ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２：８３−８６
【非特許文献２９】Ｈａｒａｇｕｃｈｉ等（１９９４），“Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄａｎｃｅ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｅｄ  ｆｒｏｍ  ＧａＡｓ  ｐ−ｎ  ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｉｒｅ  ｃｒｙｓｔａｌｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７５（８）：４２２０−４２２５
【非特許文献３０】Ｈｉｒｕｍａ等（１９９３），“ＧａＡｓ  Ｆｒｅｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｓｉｚｅｄ  Ｗｉｒｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７４（５）：３１６２−３１７１
【非特許文献３１】Ｙａｚａｗａ（１９９３）”Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｗｈｉｓｋｅｒｓ“，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，５（７８）：５７７−５７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多種の異なる構造等を有する第二の表面に任意に移行でき、各種の設定／局面に使用でき、またナノ構造の所望特性も有する種々の程度及び種類の超疎液性に作製できる表面又は表面層を当該技術に追加することが歓迎される。本発明は、これら及びその他の新規な利点を提供するもので、このような利点は、以下の調査で明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
種々の局面において、本発明は少なくとも第一表面と、１種以上の外生的疎液性材料を含む複数のナノ繊維とを含有する超疎液性基体を含む。幾つかの実施態様では、ナノ繊維は固体ナノ繊維及び／又は結晶性ナノ繊維を含む。各種実施態様のナノ繊維の表面密度（例えば表面上又は基体上）は、１０μ２当り約１以下のナノ繊維〜１μ２当り約２００のナノ繊維、１μ２当り約１以下のナノ繊維〜１μ２当り約１５０以上のナノ繊維、１μ２当り約１０以下のナノ繊維〜１μ２当り約１００以上のナノ繊維、１μ２当り約２５以下のナノ繊維〜１μ２当り約７５以上のナノ繊維が可能である。種々の実施態様では基体は、第一表面の被覆率が約０．０１〜約５０％、約０．２５〜約４０％、約０．５〜約３０％、約１〜約２０％、約５〜約１５％、約０．１〜約５％、又は約１％であるナノ繊維を任意に含有できる。ナノ繊維の長さは、約１〜約２００μ、約５〜約１５０μ、約１０〜約１２５μ、又は約５０〜約１００μである。幾つかの実施態様ではナノ繊維の直径は、約５ｎｍ〜約１μ、約２０ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約４０ｎｍ〜約２００ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、又は約７５ｎｍ〜約１００ｎｍである。なお他の実施態様ではナノ繊維の高さ対直径アスペクト比は、約２：１；約２０００：１；約２：１〜約４０：１又はそれ以上；約５：１〜約３０：１又はそれ以上；又は約１０：１〜約２０：１又はそれ以上である。
【０００８】
種々の実施態様では、例えばナノ繊維を含む基体表面は、限定されるものではないが、シリコン、ガラス、透明基体、半透明基体、やや不透明基体、石英、プラスチック、金属、重合体、ＴｉＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＡｌＳ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＳｉＯ１、ＳｉＯ２、炭化珪素、窒化珪素、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルケトン、ポリイミド、芳香族重合体又は脂肪族重合体、の１種以上を含有できる。ナノ繊維を構成する外生的材料は、任意に疎水性材料、疎油性材料又は両疎媒性材料の１種以上で可能である。例えばこの材料は、テフロン（登録商標）、Ｔｒｉ−ｓｉｌ，トリデカフルオロ１，１，２，２，テトラヒドロオクチル−１−トリクロロシラン、弗化物含有化合物、シラン含有化合物、ＰＴＦＥ、ヘキサメチルジシラザン、脂肪族炭化水素含有分子、芳香族炭化水素含有分子、ハロゲン含有分子及びパラリエン（ｐａｒａｌｙｅｎｅ）よりなる群から選ばれた１種以上の材料を含有できる。これらの実施態様では本発明基体上の液滴（例えば水ベース及び／又は油性（ｌｉｐｉｄ）ベース及び／又は非水／非油性ベース）は、少なくとも約１５０〜約１７９．５°以上、少なくとも約１６０〜約１７９．５°以上、少なくとも約１７０〜約１７９．５°以上、少なくとも約１７５〜約１７９．５°以上又は少なくとも約１７８〜約１７９．５°以上の接触角を示す。ナノ繊維は、基体の少なくとも第一表面上で任意に成長する。或いはナノ繊維は、第二表面上で成長し、第一表面に移行する。
【０００９】
他の局面では本発明は、少なくとも第一表面と複数のナノ繊維とを含み、基体上の液滴が少なくとも１６０°（又は幾つかの実施態様では少なくとも１７０°）又はそれ以上の接触角を示す超疎液性基体であって、該ナノ繊維は１種以上の外生的疎液性材料を含むと共に、約０．０１〜約５０％の基体表面被覆率を有し、かつ約２：１〜約４０：１（又は幾つかの実施態様では約１００：１〜約２０００：１）又はそれ以上の長さ対直径アスペクト比を有する該超疎液性基体を含む。
【００１０】
本発明の他の局面は、本発明の１種以上の超疎液性基体を有するシステム又は装置、例えば基体上の液滴は、少なくとも約１５０〜約１７９．５°以上、少なくとも約１５５〜約１７９．５°以上、少なくとも約１６０〜約１７９．５°以上、約１６５〜約１７９．５°以上、少なくとも約１７０〜約１７９．５°以上、少なくとも約１７５〜約１７９．５°以上又は少なくとも約１７８〜約１７９．５°以上の接触角を示す１種以上の超疎液性基体を有するシステム又は装置を含む。
【００１１】
本発明の更に他の局面は、１つ以上の液滴と基体との接触角を少なくとも１５０°（又は種々の実施態様では１６０°又は１７０°又は１７５°又は１７５°又は１７８°又は１７９．５°又はそれ以上）にする方法を含む。この方法は、１つ以上の液滴を用意する工程、第一表面と外生的疎液性材料を含む複数のナノ繊維とを含有する１種以上の基体を用意する工程、及び該液滴（例えば油性滴、非油性滴（例えば水性滴）、或いは油性滴又は非油性滴）を該１種以上の基体と接触させる工程を含む。
【００１２】
本発明は、１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を有する、１つ以上の表面領域を持った基体を用意し、これにより超疎液性基体を形成する工程、及び該基体を第一媒体及び１種以上の第二媒体と物理的に接触させる工程を含む、第一媒体と１種以上の第二媒体との交換方法の局面も含む。この種の幾つかの実施態様では、第一媒体は複数のナノ繊維部材間（例えばナノ繊維間の隙間領域及び／又は空隙）だけに配置し、１つ以上の第二媒体は複数のナノ繊維上（例えばナノ繊維の層間とは反対のナノ繊維の層の頂上）だけに配置する。このような方法は、媒体が気体、液体及び／又は固体（例えば乾燥スラリー等）である場合を含む。媒体間の交換は、熱交換の一つ（例えば一方の媒体から他方の媒体への熱の交換）であってよい。その他の実施態様としては、この交換が媒体間の１種以上の成分（例えばこの成分は第一媒体及び／又は第二媒体内に存在する）である場合が挙げられる。
【００１３】
本発明は、１種以上の材料で処理された複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った基体を含有すると共に、１種以上の液体又は気体と物理的に接触した容器を用意する工程、及び該容器の加熱源又は冷却源を用意する工程により、基体と液体又は気体との熱交換法も含む。このような基体は、超疎水性基体、超疎油性基体又は超両疎媒性基体等を含み得る。
【００１４】
本発明は、１種以上の材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を有する１つ以上の表面領域を持った基体を含むチャンネルを用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、及び該チャンネルに液体、気体又は固体（例えば粉末又は乾燥スラリー等）を流す工程を含む、チャンネル内の流れ抵抗を低下させる方法も含む。このようなチャンネルは、例えばミクロ流動チャンネルを含み得る。
【００１５】
本発明のその他の方法は、容器中での該材料の残存閉込みを低減しながら、材料を容器中で貯蔵又は輸送する方法を含む。これらの方法は、１種以上の材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った壁を有する容器を用意する工程、及び該壁と物理的に接触した被輸送材料を用意する工程により行われる。貯蔵／輸送される材料は、例えば流体、気体、固体等を含み得る。
【００１６】
本発明は、１種以上の材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った基体（例えば航空機の機体、配線又は部品等で、これらは任意に加熱される）を用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、及び該基体をＨ２Ｏ含有の液体又は気体の存在下に０℃以下に冷却する工程を含む、基体への氷の堆積を防止又は低減する方法も含む。
【００１７】
本発明の他の局面は、容器（例えば各種の容器）からの漏れを防止又は低減する方法を含む。このような方法は、１種以上の外生的材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの壁を有する容器（例えば毒物、廃棄物又は危険物を任意に保有する地下貯蔵槽）を用意し、これにより超疎液性容器壁を作製する工程、及び該容器内に１種以上の内容物を供給する工程を含む。
【００１８】
本発明は、１種以上の材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を有する部品を用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、及び該基体と物理的に接触した１種以上の水又はこのような水の形成／蓄積を伝導し得る周囲条件を用意する工程を含む、領域への水（又は他の液体、例えば油性液体）の侵入を防止又は低減する方法も含む。或いは他の液体、例えば油性液体等は、このような物理的接触状態で用意できる。
【００１９】
本発明のその他の局面は、１種以上の材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、該表面領域内のナノ繊維の１つ以上の所定領域をエッチング又は除去することにより超疎液性基体のパターン領域とナノ繊維を含まない裸表面のパターン領域とを作製する工程、該裸領域のパターン領域内に優先的に定住する１種以上のインク又は染料を供給する工程、及び該基体を１つ以上の第二基体と接触させることにより裸表面のパターン領域に対応するパターン状で（ｉｎ  ａ  ｐａｔｔｅｒｎ）第二基体にインク又は染料を移行させる工程によるプラテン印刷法を含む。
【００２０】
本発明は、１種以上の材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を用意し、これにより超疎液性基体を作製する工程、及び該表面領域内のナノ繊維の１つ以上の所定領域をエッチング又は除去することにより超疎液性基体のパターン領域とナノ繊維を含まない裸表面のパターン領域とを作製する工程による表面のパターン化法を含む局面も有する。
【００２１】
本発明の更に他の局面は、複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性のナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を用意する工程、及び該少なくとも１つの基体上の１つ以上の領域を１種以上の超疎液性材料で、選択されたパターン状に処理することによりパターン化超疎液性基体を作製する工程による表面のパターン化法を含む。
【００２２】
本発明のこれら及びその他の目的及び特徴は、以下の詳細な説明を添付図面と共同で読めば、一層十分に明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図面の簡単な説明
図１Ａ、１Ｂは、液滴と基体表面との相互作用を示す概略図である。
【００２４】
図２は、液滴と疎液性基体表面との相互作用を示す概略図である。
【００２５】
図３は、液滴と超疎液性基体表面との相互作用を示す概略図である。
【００２６】
図４は、液滴と粗面化基体表面との相互作用を示す概略図である。
【００２７】
図５は、本発明に組込み可能な一例のナノ繊維基体の写真図である。
【００２８】
図６Ａ、６Ｂは、液滴及び本発明のナノ繊維基体を示す概略図である。
【００２９】
図７は、本発明の被覆した超疎液性ナノ繊維の概略図である。
【００３０】
図８は、多孔質テフロン（登録商標）上の液滴を示す写真図である。
【００３１】
図９は、弗素化シリコン表面上の液滴を示す写真図である。
【００３２】
図１０は、本発明の弗素化ナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【００３３】
図１１は、本発明の弗素化ナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【００３４】
図１２は、本発明のナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【００３５】
図１３は、本発明のナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【００３６】
図１４は、本発明のナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【００３７】
詳細な説明
本発明は、ナノ繊維を超疎液性（例えば超疎水性）にするため、外生的疎液性材料で処理したか、又は該材料を含有するナノ繊維基体を有する。特に、特定の操作理論又は機構に束縛されるものではないが、ここで説明するナノ繊維表面は、疎液性増大処理を行うと、独特の接触特性が得られ、実際に超疎液性（例えば超疎水性）になるものと考えられる。例えばナノ繊維表面にメチル基、弗素基等を添加すると、極超疎液性表面が得られる。したがって、このような超疎液性表面に塗布した水は、球形となり、水流と同様に表面を転がり落ちる。テフロン（登録商標）のような他の非濡れ性疎水性表面でもこのような極限特性は示さない。したがって、本発明は、はっ水及び／又ははつ油（例えばグリース）被覆又はバイオ不活性層を所望する用途や、分離用仮想表面、流動用、例えばパイプ、マニホールド、チャンネル、細管、ミクロ流動導管等の流体導管の低摩擦被覆や、水上及び海上用、例えば船舶／潜水艦、魚雷、及び更には玩具、噴水（ｆｏｕｎｔａｉｎｓ）のような美的構造物にも任意に使用される。
【００３８】
以上から判るように、疎液性表面は、多くの用途に有用である。ナノ繊維表面（即ち、アスペクト比が１より大きく、かつ直径がナノ規模である特徴を有する表面）の概念は、適切な化学官能価を有するか、該官能価で処理すると、極限まで達する。例えば以下に更に説明するように、シリコンウエーハ上で成長し、メチル化剤で処理したシリコンナノ繊維は、水を、表面を容易に転がり落ちる球形の液滴に成形する。同様にナノ繊維表面を弗素化化合物で処理すると、この表面は鉱油をビーズ化して、同様に表面を転がり落ちる。また特定の操作機構に束縛されるものではないが、容器をこのように処理したナノ繊維で被覆すると、この容器に入れるのに使用した液体は、基体上に配置したナノ繊維の最上部と接触するだけである（この部分は通常、下層の基体表面積の１％未満を構成する）。例えば図４〜６参照。最小の壁相互作用が起こり、基本的には、仮想容器が生じる。このような仮想容器は、液体と容器表面との化学的相互作用を低下させる。この相互作用は、分析、生物学及び化学的利用において、長い間、本質的な問題源となっていた。本発明の超疎液特性は、例えば薬を配送したり、分析装置に入れたり、或いは球形製品に成形するため、また当業者によって理解され、またここで詳述する（非限定的）実施例を選択するその他の用途に、液体を分配する際にも有益である。
【００３９】
定義
本発明を詳細に説明する前に、特定の構成に限定されず、勿論、変化できる（例えば或る範囲の長さ、密度等に任意に存在するナノ繊維と被覆との各種組合わせ）ことを理解すべきである。またここで使用した用語は、単に特定の実施態様を説明するためのもので、限定を意図するのではないことを理解すべきである。明細書及び付属の特許請求の範囲に記載した単数形の冠詞は、特に明確に規定しない限り、複数形を含む。したがって、“１つのナノ繊維”は、複数のこの種のナノ繊維を含む等である。
【００４０】
特に定義しない限り、全ての科学的及び技術的用語は、これらの用語が関連する技術分野で普通に使用されている意味と同じ意味を持つことが判る。本発明目的のため、ここでは更に特定の用語を追加、定義した。
【００４１】
ここで用語“ナノ繊維”とは、通常、少なくとも１つの断面寸法が約１０００ｎｍ未満、例えば約５００ｎｍ未満、約２５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満、更には約５０ｍ以下を特徴とする長いナノ構造を言う。多くの場合、この領域又は特徴的寸法は、構造の最小軸と平行する。本発明のナノ繊維は、通常、１つの基本軸は、他の２つの基本軸よりも長く、したがって、アスペクト比は１より大きく、２以上、約１０より大きく、約２０より大きく、また多くの場合、約１００、２００、５００又は２０００よりも大きい。
【００４２】
ここでナノ繊維は、任意にほぼ単結晶構造（“単結晶ナノ繊維”又は“単結晶性ナノ繊維”）である。またナノ繊維は、任意に導電性又は半導電性である。“均質ナノ繊維”は、構成要素の配列が本質的に均質なナノ繊維である。例えば均質ナノ繊維は、シリコン及び該結晶中に本質的に同じように分散したドーパントのような基材を含む単結晶構造であり得る。“不均質ナノ繊維”は、異なる組成を含む副領域を有するナノ繊維である。例えば不均質ナノ繊維は、異種のドーパント、異なる濃度の１種類のドーパント又はその両者を有する異なる副領域又は“断片”を持ったシリコンのような基材を含む単結晶構造であり得る。ナノ繊維の例としては、国際特許出願公開Ｎｏ．ＷＯ  ０２／１７３６２、ＷＯ  ０２／４８７０１及びＷＯ  ０１／０３２０８（これらは全て、あらゆる目的のため全体をここに援用した）に記載されるような半導体ナノ繊維、及び大きさ（例えば幾つかの実施態様では、ナノウイスカー等）のように他の長い構造が挙げられる。
【００４３】
特定の実施態様では本発明のナノ繊維の直径は、ほぼ均一である。幾つかの実施態様では直径は、最大変動領域に対し（ｏｖｅｒ）、また少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ又は少なくとも５０ｎｍの線寸法に亘って、約２０％未満、約１０％未満、約５％未満又は約１％未満の分散を示す。通常、直径はナノ繊維の端部から遠く離れて（例えばナノ繊維の中心２０％、４０％、５０％又は８０％に対して）測定される。更に他の実施態様では、ナノ繊維の直径は不均一である（即ち、長さと平行する直径は変化する）。
【００４４】
本発明のナノ繊維は、任意に多数の異なる材料のいずれでも構成され、本質的にいかなる都合のよい材料からも作製できる。以下参照。幾つかの通常の実施態様では、本発明のナノ繊維は、非炭素又は無機の材料を含む。また幾つかの実施態様では、シリコン又は珪素含有化合物（例えば酸化珪素）を含む。各種の好ましい実施態様も、任意に通常、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル（又は整列したポリアクリロニトリル繊維）、ポリスチレン、ポリエステル又はポリアミドのナノ繊維を含まない。本発明の実施態様は、固体及び／又は結晶性のナノ繊維を含むことができる。ここで好ましい実施態様は、通常、ナノチューブを含まないが、このようなナノチューブは、他のナノ繊維と同様、任意に有用である（例えばナノ繊維を疎液性材料で変性する等）。更に、シリコンナノポストは、通常、好ましい実施態様内には含まれない。しかしまた、好ましい実施態様は通常、カーボンナノチューブを使用せず、むしろ固体ナノ繊維成分を含有する。
【００４５】
特定の実施態様では、ナノ繊維の長さは、約１０ｎｍ〜約２００μ、又は約２０ｎｍ〜約１００μ、或いは約２０ｎｍ又は５０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲である。ここで特定のナノ繊維の長さは、約１μ未満、約５００ｎｍ未満、約２５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約７５ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満である。幾つかの実施態様では、ナノ繊維の長さは、１μ〜１００μ、又は約５μ〜約１００μである。他の実施態様では、このようなナノ繊維の直径は約５０ｎｍである。更に前述のように、ナノ繊維は、通常、固体であり、また通常、無機材料で構成される（例えば通常の実施態様では、シリコン）。
【００４６】
用語“結晶性”又は“ほぼ結晶性”は、本発明のナノ繊維と関連して使用した場合、ナノ繊維が通常、長い範囲の配列を示すことを言う。本発明のナノ繊維は、疎水性、疎油性、両疎媒性又は疎液性の被覆を持つことができる。以下参照。これらの例では、被覆はこのような配列を示す必要がない（例えば被覆は、非晶質、その他であり得る）ことは理解されよう。ここで、語句“結晶性”、又は“ほぼ結晶性”又は“ほぼ単結晶性”又は“単結晶性”は、ナノ結晶の中心“芯”を言う（即ち、被覆層を除く）。ここで使用される用語“結晶性”又は“ほぼ結晶性”は、構造が実質的な長い範囲の配列を示す限り、各種の欠陥、原子置換等を有する構造を含むことも意図する。用語“単結晶性”本発明のナノ繊維と関連して使用する場合、ナノ繊維がほぼ結晶性で、実質的に反結晶を含むことを示す。しかし、以下の定義において本発明のナノ繊維表面は、その効果に対する明確な説明なしでは、このような結晶度を含む必要があると示唆することを意図するのではない。
【００４７】
ナノ繊維という用語は、例えばナノワイヤー、ナノウイスカー、半導電性ナノ繊維及び非炭素ナノ繊維（例えばホウ素のナノチューブ又はナノ細管）も任意に含み得る。前記参照。また幾つかの実施態様では、更に“通常の”ナノ繊維の代りにナノ結晶又はその他の同様なナノ構造を用いて、超疎液性表面を作ることができる。例えば更に小さいアスペクト比（例えば前記よりも小さいアスペクト比）を有するナノ構造、例えばナノロッド、ナノテトラポッド、ナノポスト（例えば非シリコンナノポスト）等も、任意に（特定の実施態様で）ナノ繊維の定義内に任意に含まれる。このようなその他の任意に含まれるナノ構造の例は、例えばＰＣＴ出願公開Ｎｏ．ＷＯ  ０３／０５４９５３及びそこで引用された文献に見い出される。これらは全て、あらゆる目的で全体をここに援用した。
【００４８】
“両疎媒性”は、疎水性、疎油性の両者を有し、したがって、油性及び非油性の両者又は水性／水ベース液体を反発する材料の特性を説明する。
【００４９】
ここで使用される“疎液性”又は“超疎液性”は、一般的な意味では、液体反発特性を示す全ての材料、例えば疎水性、疎油性又は両疎媒性等（疎液性の場合）或いは超疎水性、超疎油性又は超両疎媒性等（超疎液性の場合）の１つ以上を有する材料を説明する。このような材料は、例えば液体を材料表面上でビーズ化し、広げないか、又は材料表面を濡らさないで、液体を反発する。含まれる液体は、例えばナノ繊維と共同で使用される特定の被覆材料に依存する、任意に１種以上の液体（例えば油性液体、水性液体、非水性非油性液体等）である。したがて、ここで使用される、超疎油性として説明する基体（例えば外生的材料を有するナノ繊維基体等）は、これに関連する超疎水性、超疎油性又は超両疎媒性の１つ以上であり得る。
【００５０】
“超疎水性”、“超疎油性”、“超両疎媒性”及び“超疎液性”はいずれも、物質表面上の液滴の接触角を１５０°以上にする物質を言う。これに関連して、液滴は、例えば水／水ベース／水性滴（超疎水性）、油性ベース滴（超疎油性）、水ベース又は油性ベースの滴（超両疎媒性）又はその他の液体を含有できる。超疎液性は、流体滴（例えば油性ベース、水性ベース、又はその他）の接触角を１５０℃より大きくする物質を示す包括的用語を含む。
【００５１】
その他の用語、例えば“被覆（ｃｏａｔｉｎｇ）”は他の所で説明する。
【００５２】
疎液性の測定
液体（例えば水ベース、油性ベース等）の滴を表面に置くと、液滴は、液体及び基体の表面張力、表面の平滑性、粗さ等の要因により、ある程度まで表面に広がる。例えば基体の疎液性は、基体の表面エネルギーを低下させる各種の被覆により向上できる。疎液性の数量化は、表面上の液滴の接触表面角度（又は接触角）の程度として表現できる。
【００５３】
例えば図１Ａ及び図１Ｂに示すように、高い表面張力（即ち、液滴の表面張力よりも高い）に対しては、液滴１００は、１１０のように広がって、基体１２０を“濡らす”。このような表面は、疎液性とは反対の親液性を示す。接触角が０より大きい場合（例えば表面の粗さ程度が大きい場合）、表面張力（γ）と接触角（θ）との関係はＹｏｕｎｇの式：
（１）          ｃｏｓθ＝（γＳＶ−γＳＬ）／γＬＶ
で表わされる。ここでγＳＶ  、γＳＬ及びγＬＶは、それぞれ固体／蒸気界面、固体／液体界面及び液体／蒸気界面の表面エネルギー（即ち、単位面積当りの間隙の自由エネルギー）であり、θは、液滴と基体表面との接触角である。例えば基体２１０上の液滴２００を示す図２、及び基体３１０上の液滴３００を示す図３参照。したがって、表面エネルギーが低下すると、疎液性は向上する（また、その逆）。平滑面に対しては、ＣＦ３末端の基体で最大約１２０°の接触角が得られた。
【００５４】
図１Ｂでは、接触角はゼロに近い（即ち、非常に低い）が、図２及び図３では接触角は、図３のように、１８０°になるまで、増大する。接触角が１５０°以上の表面は、超疎液性（例えば液体が水性であれば、超疎水性；液体が油性であれば、超疎油性；液体が油性でも非油性でもあり得れば、超両疎媒性等）として説明する。
【００５５】
基体から液体を開放するには、基体表面の臨界表面張力は、問題の液体の臨界表面張力よりも低くしなければならない。一般に、多くの液体の臨界表面張力は、２０ダイン／ｃｍよりも高い。例えば脱イオン水の２０℃での臨界表面張力は、７３ダイン／ｃｍであるが、ＤＭＳＯは２５ダイン／ｃｍ、またトルエンは２８ダイン／ｃｍである。例えば表面平滑な基体の臨界表面張力の例としては、ソーダガラスの３０ダイン／ｃｍ、ステンレス鋼３０１の４４ダイン／ｃｍ、テフロン（登録商標）の１８ダイン／ｃｍがある。
【００５６】
前記Ｙｏｕｎｇの式は、基体表面が平滑である場合は適用できる。しかし、基体表面が粗ければ、このような粗さは、接触角の測定の際、注意しなければならない。したがって、接触角の測定にはＷｅｎｚｅｌの式：
（２）          ｃｏｓθ’＝ｒ（γＳＶ−γＳＬ）／γＬＶ＝ｒｃｏｓθ
が使用される。式中、ｒは表面の“粗さ係数”で、表面の実面積と表面の予想幾何面積との比率である。Ｗｅｎｚｅｌの式は、
（３）          ｃｏｓθＷ＝ｒｃｏｓθγ
ここでθＷはＷｅｎｚｅｌ角度、θγはＹｏｕｎｇ角度である。Ｗｅｎｚｅｌ解析の粗さは本来、非常に小さく、基体と液体間に気泡を形成するほど大きくはない。
【００５７】
しかし、基体表面と液体間に空気が閉じ込められる（これにより複合界面を形成する）ほど、十分粗い表面では、Ｃａｓｓｉｅの式が使用される。Ｃａｓｓｉｅの式では、接触角は
（４）        ｃｏｓθ’＝ｆｃｏｓθ＋（１−ｆ）ｃｏｓ１８０°
＝ ｃｏｓθ＋ｆ−１
により測定される。ここでθ’は、液体と空気／基体表面との接触角を表わす。この式で、空気／液体接触角は１８０°と推定する。また式中、ｆは固体表面積分数Σａ／Σ（ａ＋ｂ）（“ａ”は基体表面と液体との接触面積であり、面積“ｂ”は液体と、液体及び基体間に閉じ込められた空気との接触面積である）に等しい。図４参照。図４から判るように、液滴４００は特定点（即ち、高くした点又は粗面化点）でだけ粗面基体４１０と接触する。図４、６等での表示は、解析を容易にするため、誇張して示した。こうして例えば“ａ”で表わされる領域は、均一なもの、頂部が平坦なもの等として表わした。Ｃａｓｓｉｅの式は
（５）          ｃｏｓθＣＢ＝ｆＳＬｃｏｓθγ−ｆＬＡ
のように変形できる。ここでｆＳＬは固体／液体界面の分数被覆度（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）、ｆＬＡは液体／空気界面の分数被覆度である。
【００５８】
このような解析では、表面粗さの深さは、接触角を測定する際の要因ではない。しかし、液体、及び基体の複数の点間の幅と接触するこれら“点”の幅（即ち、液体／空気接触“点”の幅）が重要であることは理解されよう。図４参照。表面粗さの増大は、基体上の比較的小さい地理的面積に対し大きな幾何的面積を与える。ハス（Ｎｅｌｕｍｂｏ  ｎｕｃｉｆｅｒａ）の葉の上の同様な表面粗さは、天然産の超疎水性（幾つかの例では接触角は約１７０°）を生じることができる。以下、更に詳細に説明するように、以上の式でこのような粗さには、例えば基体上に存在するナノ繊維が挙げられる。
【００５９】
当業者ならば、各種表面上の各種液体の接触角を例えば光学接触角測定器等で測定する手段に精通している。超疎液性のその他の測定法としては、滑り角度、例えば液滴が基体上を滑るか回る基体の角度又は傾斜の程度が挙げられる。ここで超疎液性（例えば超疎水性、超疎油性等の表面）は、滑り角度５°以下、４°以下、３°以下、２°以下、更には１°以下を表わすことができる。また当業者ならば、このような概念及び必要な測定法は熟知している。
【００６０】
ナノ繊維
本発明のナノ繊維は、他の異なる一方法で任意に作製され、ここに示した例及び検討は、限定するものとみなすべきではない。したがって、ここに具体的に説明しない手段で作製したが、外生的要素（例えば通常は疎液性部分等）を含むと共に、ここで述べた超疎液性パラメーターの範囲内にある手段により作製したナノ繊維は、なお本発明のナノ繊維である。
【００６１】
前述のように一般的意味では本発明のナノ繊維は、固体基体（例えば任意に平面等の）から突起した長い薄い突起物（例えば繊維又はワイヤー、或いは更にはロッド、円錐体等）である。勿論、実施態様では、ナノ繊維は、これらナノ繊維（平面である必要はない）が表面上で成長し、第二基体に結着すると共に、実際に無数の三次元構造を含み得る基体とは離れている。更に他の実施態様では、本発明のナノ繊維は、表面上にパターン化できる（即ち、選択されたパターン）か、或いは三次元表面の特定領域の三次元表面上に成長できる。或いはナノ繊維は、当業者に公知の各種方法を用いて実質的にいかなる形状の基体上にも、その場で作製できる。
【００６２】
図７は、本発明の一例のナノ繊維の概略実物大の下絵図である。図７において、ナノ繊維７１０は、基体表面７００に結着している。外生的疎液性材料７２０は、ナノ繊維を“被覆して”示される。以下参照。また図７は、単に説明の目的であって、限定とみなすべきでないことは理解されよう。例えばナノ繊維の長さ、直径、密度、形状、組成等は、いずれも任意に極めて多様であって、種々の実施態様で異なり得る。以下参照。更に、理解されるように、疎液性被覆も同様に、任意に極めて変化できる。したがって、被覆（例えばナノ繊維全体を被覆するかどうか、ナノ繊維の一部だけを被覆するかどうか等）の厚さ、組成、塗布時間及び程度は、いずれも本発明の実施態様の範囲において、任意に変化できる。
【００６３】
しかし、以下、更に詳細に説明するように、実際のナノ繊維の構造は、例えば図６又は図７に示すものよりも遥かに複雑であり得る。例えば図５は、本発明と同様なナノ繊維構造の写真図である。この画像は、シリコンウエーハ上で成長したナノ繊維（ここではナノワイヤー）表面のＳＥＭ断面である。図５のナノ繊維は、直径が約４０ｎｍで、長さが約４０μである。図５から判るように、ナノ繊維は複雑な三次元メッシュ又はマトリックスを形成する。交錯し可変する高さ、曲がり、折れ曲げ（ｂｅｎｔ）等は、このナノ繊維の超疎液性発生に密接に関係すると考えられる粗面を形成する。
【００６４】
図７から判るように、このナノ繊維は、通常、無機材料（通常、排他的ではないが、シリコン及び／又は酸化珪素）の“芯”の周囲に疎液性“被覆”を設けて構成される。この疎液性被覆は、多数の疎水性、疎油性、両疎媒性、又はその他の疎液性材料のいずれかで任意に構成される。以下参照。実際に使用される被覆は、コスト、使いやすさ、ナノ繊維と接触する液体、耐久性、不透明性、ナノ繊維芯に対する被覆の接着性、ナノ繊維の形状／密度等の多数の変数に基づいて選択できる。このような局面において、“外生的”は、通常、被覆が“芯”ナノ繊維の一部ではない（例えば最初に芯の一部として作製されない）ことを示す。このような被覆は、通常、ナノ繊維の成長後に塗布され、通常、ナノ繊維芯の周囲に“外装層”又は“包囲層”を有する。しかし、以下、更に説明するように、このような被覆は、任意にナノ繊維の芯の材料の変形である。したがって、本発明の主な利点は、特定の用途及び条件に応じて作製する本発明の適合性及び容易性である。例えば接触する液体の種類、耐久性、毒性、コスト等の要因に応じて異なる被覆がナノ繊維上に使用できる。また外装又は被覆として説明したが、このような処理は、必ずしも芯全体の均一又は均質な層又は被覆を含むものではなく、幾つかの例では、ナノ繊維表面上に非晶質的、周期的又は局部的に沈着させてもよい。
【００６５】
以下、更に詳細に説明するように、多数の疎液性被覆は当業者に周知である。本発明が必ずしも特定の外生的疎液性被覆により限定されないこと及びこのような特定例の列挙が必ずしも限定と解釈すべきでないことは理解されよう。
【００６６】
疎液性材料の芯ナノ繊維への塗布は、疎液性材料及びナノ繊維の特定の必要性等に応じて種々の方法で行われる。換言すれば、種々の疎液性材料は、種々の方法で種々のナノ繊維に結着させる。疎液性材料をシリコン（例えばその芯ナノ繊維を構成することが多い）のような材料に接着、沈着等させることは当業者に周知である。例えばＢｒｅｎｎａｎのＵＳＰ  ５，４６４，７９６及びＡｒｃｌｅｓ，“Ｓｉｌａｎｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ａｇｅｎｔ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｏｔｅ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．Ｂｒｉｓｔｏｌ，ＰＡ参照。したがって、ナノ繊維（例えばシリコンナノ繊維）の表面化学変性もナノ繊維上に外生的被覆を作ることができる。被覆が芯自体上の層ではなく、むしろ芯表面への変性／添加、例えば芯の表面分子の変化又は芯ナノ繊維の表面分子への他の分子の添加である実施態様が存在する。更に前述のように、ナノ繊維芯を被覆する疎液性材料は、いずれの実施態様においても本発明のナノ繊維を全体に被覆する必要はない。例えばナノ繊維のベースを接着剤等に埋込む実施態様では、次にこれらのベースを被覆する必要はない。
【００６７】
密度
本発明の一局面は、例えば本発明の基体表面上の、ナノ繊維の密度である。前述のように、表面の超疎液性には、通常、表面粗さという概念が含まれる。例えば前記式２〜５参照。したがって、粗さの程度を変化させる、ナノ繊維の密度は、本発明の超疎液性と関係があると考えられる。更に重要なことは、この密度を制御する能力が表面全体の超疎液性水準を制御する独特の能力を与えることである。要するに、外生的材料の疎液性は、ナノ繊維密度との組合わせで、本発明の超疎液性に影響を与えると考えられることである。
【００６８】
ここで密度の概念は、本発明に包含される数種の異なる方法で任意にアプローチされる。例えばナノ繊維密度の一定義は、基体表面の単位面積当りのナノ繊維数からなる。本発明の異なる実施態様は、このような異なる密度の範囲を含む。単位面積当りのナノ繊維数は、任意に１０μ２当り約１以下のナノ繊維〜１μ２当り約２０００のナノ繊維、１μ２当り約１以下のナノ繊維〜１μ２当り約１５００のナノ繊維、１μ２当り約１０以下のナノ繊維〜１μ２当り約１０００のナノ繊維、１μ２当り約２５以下のナノ繊維〜１μ２当り約７５０のナノ繊維、１μ２当り約５０以下のナノ繊維〜１μ２当り約５００のナノ繊維、１μ２当り約７５以下のナノ繊維〜１μ２当り約５００のナノ繊維、１μ２当り約１００以下のナノ繊維〜１μ２当り約２５０のナノ繊維、１μ２当り約１２５以下のナノ繊維〜１μ２当り約１７５以下のナノ繊維の範囲が可能である。
【００６９】
異なる実施態様では、それぞれナノ繊維の直径は任意に異なるので、ナノ繊維密度は基体表面の被覆率（％）としても定義できる。換言すれば、ナノ繊維自体の足型（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）により占有される基体表面の全面積に対する百分率である。通常、この百分率は、ナノ繊維芯を基準として求められる。しかし、例えば外生的疎液性材料が厚い被覆を含む幾つかの実施態様では、この百分率は、任意にナノ繊維芯の足型及び該外生的被覆を基準とする。例えばナノ繊維が厚いプラスチック被覆で被覆されていれば、基体表面の被覆率（％）は、任意に芯ナノ繊維の直径＋プラスチック被覆を基準として求められる。表面被覆密度％は、Ｃａｓｓｉｅの式中の値に関係する一要因であることは理解されよう。前記式４、５参照。例えばナノ繊維が、極めて薄い被覆とは逆に、厚い被覆（したがって、直径が大きくなる）を持った実施態様では、図４の“ａ”の値は変化する。しかし、またこれが疎液性の測定において、一要因であることは理解されよう。幾つかの実施態様では、ナノ繊維は、約０．０１以下〜約５０％、約０．２５以下〜約４０％、約０．５以下〜約３０％、約１以下〜約２０％、約５以下〜約１５％の表面被覆率を有する。
【００７０】
ナノ繊維密度の更に他の局面は、基体表面上の平面で測定した被覆率（％）を含む。幾つかの実施態様では、本発明のナノ繊維は、折れ曲がったり、曲がったり、或いは更にはカールした形態を含む。例えば図５、６に見られるように、ナノ繊維は、任意に極めて複雑な三次元構造を形成できる。このような複雑性は、例えばナノ繊維の長さ、ナノ繊維の直径、ナノ繊維の長さ：直径アスペクト比、ナノ繊維の被覆（あれば）、及びナノ繊維の成長条件に一部依存する。基体表面上の１つ以上の平面を通る被覆密度（又は“高い被覆率）は、基体表面での被覆密度（即ち、足型密度）とは任意に全く異なり得ることは理解されよう。したがって、問題の平面が液滴とナノ繊維との相互作用／接触場所である場合には、このような接触点での密度は、前記足型密度とは異なり得る。幾つかの実施態様では、ナノ繊維の複雑性は、基体表面での密度よりもかなり高い被覆率を生じる。このような局面は、カールし曲がったナノ繊維（即ち、仮想平面を２回以上横断する）のために起こり得る。
【００７１】
前述の検討から理解されるように、表面粗さ（例えば図４参照）は、超疎液性の作製に全く影響を与えられない。したがって、基体表面上の種々の仮想平面で測定した表面粗さは、本発明ナノ繊維の超疎液性等の一局面である。例えばカールするか又は曲がった輪郭（例えば図６ｂの６１０）を持ったナノ繊維は、“真直ぐの”又はカールしていない／曲がっていないナノ繊維に比べてかなり高い密度を有する。図４の図形は、ナノ繊維が液体等に接触していれば、多くの“ａ”領域を有するのと同様なものとして見ることができる。図６ａは一例のナノ繊維６１０上に留まる液滴６００を示し、基体６２０上には曲がった又はその他、真直ぐではない形態が任意に存在し得る。図６ｂは基体６５０上の長いカールしたナノ繊維６４０上に留まる液滴６３０を示す。幾つかの実施態様で明らかなように、ナノ繊維は、その先端（ｔｉｐ）以外の領域で（例えばナノ繊維の側方又は先端で、但し、或る角度で、等）液滴に接触している。更に、幾つかの実施態様で複雑なナノ繊維配列を与えると、若干のナノ繊維は、その先端で液滴に接触するが、同一表面の他のナノ繊維は、その側方等で液滴に接触できる。また以上、至る所で説明したように、真直ぐでも、曲がっていても、カールしても等、このようなナノ繊維は、通常の実施態様では、外生的被覆／部分等を有する。
【００７２】
種々の実施態様において、高い被覆率（％）は単位面積当りのナノ繊維数の制御により、またナノ繊維の直径（したがって、また被覆密度％）やナノ繊維の長さ、ナノ繊維の組成等により任意に調節される。これらのパラメーターは、高い平面を通るナノ繊維の折れ曲がり、交錯等に影響を与える。したがって、ナノ繊維基体の超疎液性は、ナノ繊維に添加した外生的疎液性材料と共同で、これらパラメーターの調節により任意に制御されることが理解されよう。
【００７３】
作製
本発明は、ナノ繊維の作製手段により限定されないことは理解されよう。好ましい実施態様ではナノ繊維は、無機材料、通常、シリコン及び／又は酸化珪素で構成され、通常、固体結晶性構造である。無機ナノ繊維の形成は、いずれも本発明に受け入れやすい当業者に周知の多数の異なる方法で可能である。例えばＵＳＰ  ５，２３０，９５７；同５，５３７，０００；同６，１２８，２１４；同６，２２５，１９８；同６，３０６，７３６；同６，３１４，０１９；同６，３２２，９０１；同６，５０１，０９１；及び国際特許出願公開Ｎｏ．ＷＯ  ０２／１７６３２及びＷＯ  ０１／０３２０８参照。これら各特許の十分な開示は、あらゆる目的のため、全体をここに援用した。
【００７４】
また本発明は、ナノ繊維の作製手段により限定されないことは理解されよう。例えば通常のナノ繊維は、シリコンで構成される（ナノ繊維は例えばシリコン及び／又は酸化珪素で、固体及び／又は非炭素及び／又は結晶性である）。しかし、またシリコンの使用は、必ずしも限定と解釈すべきではない。ナノ繊維の形成は、いずれも本発明に受け入れやすく、したがって、ここに包含される当業者に周知の多数の異なる方法で可能である。
【００７５】
通常の実施態様は、当業者に公知のナノ構造の各種作製法や、ここで説明した方法と併用できる。例えば超疎液性ナノ繊維の各種作製法は、ここで説明した方法又は他の方法で作ったナノ繊維を用いて行える。換言すれば、ナノ繊維及びナノ繊維含有構造の各種製造法は存在し、説明したし、また本発明の各種方法、システム及び装置に使用するのに適合できる。
【００７６】
ナノ繊維は、当該パラメーター内の本質的にいかなる都合のよい材料（例えば半導電性材料、強誘電体材料、金属等）からも作製でき、また本質的に単一材料を含有できるか、或いはヘテロ構造であり得る。例えばナノ繊維は、半導体材料、例えば周期表第２又は１２族から選ばれた第一元素及び第１６族から選ばれた第二元素を含有する材料（例えばＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ等の材料）、第１３族から選ばれた第一元素及び第１５族から選ばれた第二元素を含む材料（例えばＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等の材料）、第１４族元素を含む材料（例えばＳｉＣ又はＳｉＮのようなＧｅ、Ｓｉ等の材料）、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＡｌＳ、ＡｌＰ及びＡｌＳｂのような材料、又はそれらの合金又は混合物を含有できる。別の例等は至る所に示す。
【００７７】
幾つかの実施態様は、酸化チタン、又は酸化チタンと他の材料との混合物からなるナノ繊維を含有できる。このような混合物は、酸化チタンを異なる％量、例えば１以下〜約２０％、約２以下〜約１５％、約３以下〜約１０％、約４以下〜約５％含有できる。特定の作用様式に限定されるものではないが、このような酸化チタンナノ繊維は、紫外光及び汚染粒子と相互作用し、こうして超疎液性表面を清浄に保持する等と考えられる。
【００７８】
更に他の実施態様では、本発明ナノ繊維の若干又はほぼ全部は、例えば外生的材料被覆又は他の手段により１種以上の他のナノ繊維に架橋できる。したがって、幾つかの実施態様は、ナノ繊維間の多数の接続部と三次元連結複合体又は格子を形成できる。
【００７９】
幾つかの通常の実施態様では、ナノ繊維は、任意にシリコン又は酸化珪素で構成される。当業者ならば、ここで使用した用語“酸化珪素”がいかなる程度の酸化状態の珪素も言うものであることは理解できよう。こうして、酸化珪素と言う用語は、化学構造ＳｉＯｘ（但し、ｘは０〜２の範囲を包含する）。
【００８０】
幾つかではあるが、全てではない実施態様は、シリコンナノ繊維を含有する。シリコンナノ繊維の普通の製造法としては、蒸気液体固体成長（ＶＬＳ）、レーザー融除（レーザー接触成長）及び熱蒸発が挙げられる。例えばＭｏｒａｌｅｓ等“Ａ  Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２７９，２０８−２１１（１９９８）参照。一例の方法では、長さ方向に整列したヘテロ構造を有する半導体ナノ繊維の合成にハイブリッドパルス化レーザー融除／化学蒸着（ＰＬＡ−ＣＶＤ）法が使用される。Ｗｕ等（１９９８）、“Ｂｌｏｃｋ−ｂｙ−Ｂｌｏｃｋ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉ／ＳｉＧｅ  Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．２：８３−８６（２００２）参照。
【００８１】
一般にナノ繊維及び他のナノ構造の幾つかの製造法が文献に記載され、これらの方法は、本方法、システム及び装置に利用できる。前記Ｍｏｒａｌｅｓ等及びＷｕ等の他、例えばＬｉｅｂｅｒ等（２００１）、“Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ”ＵＳＰ  ６，１９０，６３４Ｂ１；Ｌｉｅｂｅｒ等（２０００）“Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  Ｓｃａｌｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  Ｐｒｏｂｅｓ”ＵＳＰ  ６，１５９，７４２；Ｌｉｅｂｅｒ等（２０００）、“Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｎａｎｏｒｏｄｓ”ＵＳＰ  ６，０３６，７７４；Ｌｉｅｂｅｒ等（１９９９）、“Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｎａｎｏｒｏｄｓ”ＵＳＰ  ５，８９７，９４５；Ｌｉｅｂｅｒ等（１９９９）、“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｎａｎｏｒｏｄｓ”ＵＳＰ  ５，９９７，８３２；Ｌｉｅｂｅｒ等（１９９８）、“Ｃｏｖａｌｅｎｔ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｃ２Ｎ  ａｎｄ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ；Ｔｈｅｓｓ等（１９９６）“Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｒｏｐｅｓ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２７３，４８３−４８６；Ｌｉｅｂｅｒ等（１９９３）、“Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  ａ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｂｙ  Ｒｅａｃｔｉｎｇ  ａ  Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  ｗｉｔｈ  ａｎ  Ａｌｌｏｙ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ａｌｋａｌｉ  Ｍｅｔａｌ”，ＵＳＰＮ  ５，１９６，３９６；及びＬｉｅｂｅｒ等（１９９３）、“Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  ｗｉｔｈ  ａｎ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：Ｐａｔｔｅｒｎ  ａｎｄ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  Ｓｃａｌｅ”，ＵＳＰＮ  ５，２５２，８３５参照。最近では、一次元半導体ヘテロ構造が文献に記載されている。例えばＢｊｏｒｋ等（２００２）、“Ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｓｔｅｐｌｅｃｈａｓｅ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ  Ｒｅａｌｉｚｅｄ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２：８６−９０参照。
【００８２】
必ずしもナノ繊維に特異的ではないが、幾つかの文献は、本発明に任意に利用可能であることに注目すべきである。例えば作製条件の背景問題等は、ナノ繊維と他のナノ構造間に適用できる。若干のナノ構造、例えばナノ結晶等も、幾つかの実施態様では任意に本発明の超疎液性表面内に（即ち、超疎水性被覆したナノ繊維として又は該ナノ繊維の他に）含まれる。
【００８３】
一般的なアプローチでは、複数の表面上にそれぞれナノ構造を量産する合成法が、例えばＫｏｎｇ等（１９９８），“Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｏｆ  Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｗａｆｅｒｓ”，Ｎａｔｕｒｅ  ３９５，８７８−８８１、及びＫｏｎｇ等（１９９８），“Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｔｈａｎｅ  ｆｏｒ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ”Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２９２，５６７−５７４に記載されている。勿論、本発明は中空ナノチューブ又はナノ細管とは逆に被覆したナノ繊維に向けることが好ましいが、また普通の作製法等は重複する。
【００８４】
更に他のアプローチでは、基体及びセルフアッセンブリング単層（ＳＡＭ）形成用材料を使用し、例えば下記文献に記載されるような微小接触印刷技術に従ってナノ繊維を作製できる。Ｓｃｈｏｎ，ｍｅｎｇ及びＢａｏ，“Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ”，Ｎａｔｕｒｅ  ４１３：７１３（２００１）；Ｚｈｏｕ等（１９９７），“Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  Ｍｅｔａｌ／Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ／Ｍｅｔａｌ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，７１：６１１；及びＷＯ  ９６／２９６２９（Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ等、１９９６年６月２６日公開）。
【００８５】
各種組成のナノ構造、例えばナノ結晶の合成は、例えば下記文献に記載されている。Ｐｅｎｇ等（２０００），“Ｓｈａｐｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ＣｄＳｅ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ”，Ｎａｔｕｒｅ  ４０４：５９−６１；Ｐｕｎｔｅｓ等（２００１），“Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ  ｓｈａｐｅ  ａｎｄ  ｓｉｚｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ：Ｔｈｅ  ｃａｓｅ  ｏｆ  ｃｏｂａｌｔ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２９１：２１１５−２１１７；Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ等（２００１年１０月２３日）“Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｓｈａｐｅｄ  ｇｒｏｕｐ  ＩＩＩ−Ｖ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｆｏｒｍｅｄ  ｕｓｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ”と題するＵＳＰＮ  ６，３０６，７３６；Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ等（１９９６年４月９日）“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＩＩＩ−Ｖ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ”と題するＵＳＰＮ  ５，５０５，９２８；Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ等（１９９８年５月１２日）“Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ  ｂｏｕｎｄ  ｔｏ  ｓｏｌｉｄ  ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ”と題するＵＳＰＮ  ５，７５１，０１８；Ｇａｌｌａｇｈｅｒ等（２０００年４月１１日）“Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｓｉｚｅｄ  ｄｏｐｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｓａｍｅ”と題するＵＳＰＮ  ６，０４８，６１６；及びＷｅｉｓｓ等（１９９９年１１月２３日）“Ｏｒｇａｎｏ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ  ｐｒｏｂｅｓ  ｆｏｒ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｍａｋｉｎｇ  ａｎｄ  ｕｓｉｎｇ  ｓｕｃｈ  ｐｒｏｂｅｓ”と題するＵＳＰＮ  ５，９９０，４７９。
【００８６】
種々のアスペクト比及び制御された直径を有するナノワイヤーのようなナノ繊維の成長については、例えば下記文献に記載されている。Ｇｕｄｉｋｓｅｎ等（２０００），“Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２：８８０１−８８０２；Ｃｕｉ等（２００１），“Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  １０５：４０６２−４０６４；Ｍｏｒａｌｅｓ等（１９９８），“Ａ  ｌａｓｅｒ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２７９：２０８−２１１；Ｄｕａｎ等（２０００），“Ｇｅｎｅｒａｌ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１２：２９８−３０２；Ｃｕｉ等（２０００），“Ｄｏｐｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  １０４：５２１３−５２１６；Ｐｅｎｇ等（２０００），前記；Ｐｕｎｔｅｓ等（２００１），前記；Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ等，前記；Ｌｉｅｂｅｒ等（２０００年３月１４日）“Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｎａｎｏｒｏｄｓ”と題するＵＳＰＮ  ６，０３６，７７４；Ｌｉｅｂｅｒ等（１９９９年４月２７日）“Ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｎａｎｏｒｏｄｓ”と題するＵＳＰＮ  ５，８７９，９４５；Ｌｉｅｂｅｒ等（１９９９年１２月７日）“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｂｉｄｅ  Ｎａｎｏｒｏｄｓ”と題するＵＳＰＮ  ５，９９７，８３２；Ｕｒｂａｕ等（２００２年），“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ  ｂａｒｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ  ａｎｄ  ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２４，１１８６；Ｙｕｎ等（２００２）、“Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｉｎｄｉｖｉｓｕａｌ  Ｂａｒｉｕｍ  Ｔｉｔａｎａｔｅ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  Ｉｎｖｅｓｔｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  Ｓｃａｎｎｅｄ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２，４４７；及びＰＣＴ出願公開Ｎｏ．ＷＯ  ０２／１７３６２及び同ＷＯ  ０２／０８０２８０。
【００８７】
分岐ナノ構造（例えばナノテトラポッド、トリポッド、バイポッド及び分岐テトラポッド）の成長については、例えばＪｕｎ等（２００１年），“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉ−ａｒｍｅｄ  ＣｄＳ  ｎａｎｏｒｏｄ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｍｏｎｏｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３：５１５０−５１５１；及びＭａｎｎａ等（２０００年），“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｓｏｌｕｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓａｂｌｅ  Ｒｏｄ−，Ａｒｒｏｗ−，Ｔｅａｒｄｒｏｐ−，ａｎｄ  Ｔｅｔｒａｐｏｄ−Ｓｈａｐｅｄ  ＣｄＳｅ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２２：１２７００−１２７０６に記載されている。ナノ粒子の合成については、例えば下記文献に記載されている。Ｃｌａｒｋ  Ｊｒ．等（１９９７年１１月２５日）“Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”と題するＵＳＰＮ  ５，６９０，８０７；Ｅｌ−Ｓｈａｌｌ等（２０００年１０月２４日）“Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｏｆ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ  ａｌｌｏｙｓ”と題するＵＳＰＮ  ６，１３６，１５６；Ｙｉｎｇ等（２００２年７月２日）“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｎａｎｏｍｅｔｅｒ−ｓｉｚｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｂｙ  ｒｅｖｅｒｓｅ  ｍｉｃｅｌｌｅ  ｍｅｄｉａｔｅｄ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”と題するＵＳＰＮ  ６，４１３，４８９；Ｌｉｕ等（２００１年），“Ｓｏｌ−Ｇｅｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｆｒｅｅ−Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｅａｄ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３：４３４４。ナノ粒子の合成については、前記ナノ結晶、ナノワイヤー及び分岐ナノワイヤーについての文献にも記載されている。
【００８８】
芯−殻ナノ構造、例えばナノ構造ヘテロナノ構造の合成については、例えば下記文献に記載されている。Ｐｅｎｇ等（１９９７年），“Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｈｉｇｈｌｙ  ｌｉｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ＣｄＳｅ／ＣｄＳ  ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  ｗｉｔｈ  ｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ａｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１９：７０１９−７０２９；Ｄａｂｂｏｕｓｋｉ等（１９９７年），“（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ  ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔｓ：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｉｚｅ  ｓｅｒｉｅｓ  ｏｆ  ｈｉｇｈｌｙ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  １０１：９４６３−９４７５；Ｍａｎｎａ等（２００２年），“Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ  ｏｆ  ｇｒａｄｅｄ  ＣｄＳ／ＺｎＳ  ｓｈｅｌｌｓ  ｏｎ  ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  ＣｄＳｅ  ｎａｎｏｒｏｄｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２４：７１３６−７１４５；及びＣａｏ等（２０００年），“Ｃｒｏｗｔｈ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  ｗｉｔｈ  ＩｎＡｓ  ｃｏｒｅｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２２：９６９２−９７０２。同様なアプローチは、他の芯−殻ナノ構造の成長に利用できる。例えば“Ｈｉｇｈｌｙ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｃｏｌｏｒ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ”と題する、Ｂａｗｅｎｄｉ等（２００１年３月２７日）ＵＳＰＮ  ６，２０７，２２９及び同（２００１年１１月２７日）ＵＳＰＮ  ６、３２２、９０１参照。
【００８９】
異なる材料がナノワイヤーの長軸沿いの異なる位置で分布しているナノワイヤーヘテロ構造を有する均質集団のナノ繊維の成長については、例えば下記文献に記載されている。ＰＣＴ出願公開Ｎｏ．ＷＯ  ０２／１７３６２及び同ＷＯ  ０２／０８０２８０；Ｇｕｄｉｋｅｎ等（２００２年），“Ｃｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｎａｎｏｗｉｒｅ  ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ｎａｎｏｓｃａｌｅ  ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”，Ｎａｔｕｒｅ  ４１５：６１７−６２０；Ｂｊｏｒｋ等（２００２年），“Ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｔｅｅｐｌｅｃｈａｓｅ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ  ｒｅａｌｉｚｅｄ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２：８６−９０；Ｗｕ等（２００２年），“Ｂｌｏｃｋ−ｂｙ−ｂｌｏｃｋ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉ／ＳｉＧｅ  ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２：８３−８６；及びＥｍｐｅｄｏｃｌｅｓの“Ｎａｎｏｗｉｒｅ  ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ｅｎｃｏｄｉｎｇ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ”と題するＵＳ特許出願６０／３７０，０９５（２００２年４月２日）。同様なアプローチは、他のヘテロ構造の成長及びここでの各種方法及びシステムに利用できる。
【００９０】
本発明は、通常のナノ構造の大きさの範囲外であってよい構造と任意に併用できる。例えばＨａｒａｇｕｃｈｉ等（ＵＳＰＮ  ５，３３２，９１０）は、ここで任意に使用されるナノウイスカーについて説明している。半導体ウイスカーについては、下記文献にも記載されている。Ｈａｒａｇｕｃｈｉ等（１９９４），“Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄａｎｃｅ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｅｄ  ｆｒｏｍ  ＧａＡｓ  ｐ−ｎ  ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｉｒｅ  ｃｒｙｓｔａｌｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７５（８）：４２２０−４２２５；Ｈｉｒｕｍａ等（１９９３），“ＧａＡｓ  Ｆｒｅｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｓｉｚｅｄ  Ｗｉｒｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７４（５）：３１６２−３１７１；Ｈａｒａｇｕｃｈｉ等（１９９６），“Ｓｅｌｆ−Ｏｒｇａｎｉｚｅｄ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｌａｎａｒ  ＧａＡｓ  Ｎａｎｏｗｈｉｓｋｅｒ  Ａｒｒａｙｓ，及びＹａｚａｗａ（１９９３）”Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｗｈｉｓｋｅｒｓ“，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，５（７８）：５７７−５７９。このようなナノウイスカーは、本発明表面のナノ繊維成分として任意に採用される。
【００９１】
ナノ繊維の製造法の一例は、変性パルスレーザー融除／化学蒸着（ＰＬＡ−ＣＶＤ）を用いてナノ繊維（例えばナノワイヤー）を製造する、Ｗｕに記載の方法に見られる。また、この例示が本発明の超疎液性ナノ繊維の一方法に過ぎず、限定とみなすべきではないことを強調するものである。このような方法では、金の薄層を被覆したシリコンウエーハを、基体としての石英炉管内に入れる。次にＨ２とＳｉＣｌ４とのガス混合物を反応管中に連続的に導入する。高温で溶剤として金による変性した蒸気−液体−固体機構によりナノ繊維の成長が起こる。
【００９２】
このナノ繊維成長法は、金属溶剤からなるナノサイズの液滴にガス状反応剤が溶解して始まり、次いで単結晶性繊維の核が形成され、成長する。繊維軸沿いに高度に結晶性で凝集性（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）の界面を維持しながら、ナノメーターレベル又は更には原子レベルで正確な組成分布及び界面を制御することは、異なる蒸気源の連続的供給により可能である。混合構成のナノ繊維、例えばＳｉ／ＳｉＧｅナノワイヤーを合成するには、Ｇｅ蒸気を、周波数を倍増したレーザーによる純粋なＧｅ標的のパルス融除によりパルス形態で任意に発生させる。
【００９３】
このようなナノワイヤー製造法では反応温度は、通常、約８５０〜約９５０℃の範囲である。この温度で金の薄膜は、珪素と共に液体合金を形成し、自発的にナノメーターサイズの液滴に分かれる。珪素種は金−珪素液滴中に連続的に沈着し、ここで過飽和になると、珪素のナノ繊維成長が始まる。この成長過程中、レーザーをつけると、Ｇｅ蒸気が発生し、こうしてＧｅ及びＳｉの両種は合金の液滴中に沈着する。次にこのＳｉＧｅ合金は、固体／液体界面から沈殿する。ナノワイヤーの組成を変えるため、ドーパント及び／又はガスを変えることができる（例えばＳｉＧｅの代る他の合金も可能である）。
【００９４】
珪素を含む前記例は通常の実施態様であるが、また前述のように、他の材料も任意に使用できる。例えばシリコン基体は、限定されるものではないが、周期表の第ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ又はＶＩ族から選ばれた１種以上の金属、それらの組合わせ及び／又は合金を含む他の材料（例えば無機材料）と取り替えることができる。更にドーパントは、限定されるものではないが、周期表の第ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ又はＶＩ族から選ばれた１種以上の金属、それらの各種組合わせ及び／又は合金を含む材料であり得る。
【００９５】
ナノ繊維の大きさ（例えば直径）及び／又は形状は、基体上の金（又は他の触媒）液滴の大きさにより任意に測定できる。コロイド状触媒（例えば前記Ｇｕｄｉｋｓｅｎ等参照）を使用すると、ナノ繊維の直径及び均一性の制御を著しく向上することが判った。触媒液滴の大きさは、基体上の金触媒又は他の触媒液滴の選択的沈着によっても変えられる（例えば分子ビーム法、平版印刷法等により）。同様に、基体上のナノ繊維の分布は、基体上の金触媒又はその他の触媒の分布により管理できる。
【００９６】
好ましい実施態様では、製造方法がどうであっても、ナノ繊維は、通常、“固体”ナノ繊維、即ち、中空芯のないナノ繊維を含有することは注目されよう。したがって、ナノ繊維は、通常、炭素のナノ小管又はナノチューブとは構造的に類似しないことが好ましい。前記参照。
【００９７】
更に本発明のナノ繊維は、前述のように、一般にナノ繊維にとって所望の基体上で現場製造できるが、本発明のナノ繊維を例えば前述の方法又は同様な方法で第一基体上で任意に成長させ、次いで１つ以上の第二の基体表面に移行できる。例えば本発明のナノ繊維は、シリコンウエーハ上で成長したナノ繊維をシリコンウエーハからガラス容器の内壁に移すことができる。ナノ繊維の“被覆”に用いた外生的疎液性材料、例えばシラン等は、このように第二表面に移行する前でも或いは移行した後でも任意に沈着する。
【００９８】
ナノ繊維を一表面（例えばナノ繊維が成長した表面）から第二の表面（例えばナノ繊維を使用する表面）に移す実施態様では、ナノ繊維は、多数の方法のいずれかで任意に“収穫”できる。当業者ならば、これらの繊維移行法が限定とはみなされないことは理解されよう。例えば第一表面のナノ繊維層に粘着性被覆又は材料を塗布し、次いでこの被覆／材料を第一表面から引き剥がすことにより収穫できる。次に任意に、この粘着性被覆／材料を第二の表面に押し当て、ナノ繊維を沈着させる。このような移行に任意に使用される粘着性被覆／材料としては、限定されるものではないが、例えばテープ（例えば３Ｍ  Ｓｃｏｔｃｈ（登録商標）テープ）、磁気ストリップ、硬化性セメント（例えばゴムセメント等）等が挙げられる。他の方法としては、ナノ繊維上に重合体材料を注型してシートを形成し、これを引き剥がす方法がある。次にこのシートを第二の表面に移す（任意に引き続き選択的エッチングにより重合体を除去する）。更に幾つかの実施態様は、第二の表面にナノ繊維のスラリー又は溶液を被覆又は塗装する工程を含む。ここで溶液の濃度は、所望のナノ繊維密度を得るのに十分高い濃度である。これらの実施態様では、ナノ繊維が第二表面に沈着した後、又はこのような移行／沈着を行う前に、ナノ繊維に疎液性被覆を任意に塗布できる。
【００９９】
疎液性被覆
通常の実施態様では、本発明の超疎液性ナノ繊維は、外生的疎液性材料（例えば疎水性材料、疎油性材料、両疎媒性材料等）を含有する。通常、このような材料は、本発明ナノ繊維の“被覆”形態を取る。しかし、他の実施態様では、ナノ繊維は、ナノ繊維全体を覆う薬品の層又は被覆を有するという慣用的な意味では被覆されていない。例えば幾つかの実施態様は、ナノ繊維の表面を任意に変化させて、超疎液性にするが、慣用的な意味ではナノ繊維の表面を被覆又は包囲しない成分（例えば薬品、レーザー、周囲条件への暴露等）で本発明のナノ繊維を処理する工程を含む。このような幾つかの実施態様では、ナノ繊維の変化した表面は、被覆と言える。
【０１００】
しかし、通常の実施態様では、ナノ繊維の芯、例えば繊維自体、通常はシリコン繊維自体が疎液性被覆の足場等として働く。例えば図７参照。当業者ならば、本発明がナノ繊維と関連する疎液性局面の種類によって限定されないことは理解されよう。換言すれば、疎液性被覆（超疎液性が得られる非化学的処理に含まれる工程でさえ；前記参照）の実際の化学組成等は、必ずしも限定とみなすべきではない。このような被覆等は、多くのパラメーター、例えば反発すべき液体、ナノ繊維の使用条件、コスト、塗布の容易性、毒性、ナノ繊維の最終用途、耐久性等の基づいて任意に変化及び／又は選択されるが、これらは全て本発明のパラメーターの範囲内である。
【０１０１】
幾つかの実施態様では、本発明のナノ繊維は、疎液性化合物の多数被覆で構成されるか、或いは疎液性を付与する多数処理により構成される。更に他の実施態様では、ナノ繊維に対し、それ自体で超疎液性を生じないが、本発明ナノ繊維の最終超疎液性を誘導する方法において中間物となる化合物及び／又は処理で処理／被覆を施す。
【０１０２】
また幾つかの実施態様では、本発明の超疎液性ナノ繊維は、単離状態か、又は本発明ナノ繊維の一成分として存在しない場合、疎液性が全くないか、或いは弱い疎液性しかないことも理解されよう。したがって、換言すれば、超疎液性は、ナノ繊維と、これらナノ繊維と関連する外生的局面（例えば化学的被覆、塗布等）との組合わせだけで生じる。
【０１０３】
本発明で使用できる疎液性化合物の例を第１表に示す。また、このような例示は単に説明の目的だけで、必ずしも本発明を制限するものとみなすべきではない。表面処理に使用され、疎液性であり、かつ任意にナノ繊維と併用される他の化合物例は、当業者に周知である。例えば表示の疎液性化合物（例えば疎水性、疎油性、両疎媒性化合物等を含む）は、例えばＵｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ等の薬品カタログのような普通の商用源に見られる。例えば幾つかの実施態様では、ナノ繊維は、メチル化（例えばメチル化剤等での処理による）弗素化、フルオロアルキルシラン基による処理等がされている。幾つかの実施態様は、例えばテフロン（登録商標）、珪素重合体（例えばＨｙｄｒｏｌａｍ  １００（登録商標））、ポリプロピレン、ポリエチレン、ワックス（例えばアルキルケテン二量体、パラフィン、フルオロカーボンワックス等）、プラスチック（例えばアイソタクチックポリプロピレン等），ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、シラン剤で処理して作った化合物、ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン、パーフルオロオクチルトリクロロシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、パーフルオロドデシルトリクロロシラン、ポリビニリデンフルオリド、アクリル酸ポリパーフルオロアルキル、オクタデカンチオール、弗素化合物（例えば弗化グラファイト、弗素化モノアルキルホスフェート、Ｃ４Ｆ８等）、のナノ繊維被覆を含む。各種実施態様に任意に使用される他のサンプル外生的化合物（それ自体被膜として、或いは被膜を形成するため）第１表に見られる。
【０１０４】
【表１】
2007512211.tif 000003
【０１０５】
【表２】
2007512211.tif 000004
【０１０６】
前述のように、幾つかの実施態様は、酸化チタン、又は酸化チタンと他の材料との混合物からなるナノ繊維を含有できる。或いは及び／又は更に、幾つかの実施態様は、酸化チタン、又は酸化チタンの混合物からなる外生的被覆も含有できる。このような化合物は、酸化チタンを異なる割合、例えば１％以下〜約２０％、約２％以下〜約１５％、約３％以下〜約１０％、約４％以下〜約５％で含有できる。酸化チタンを含む外生的材料は、酸化チタンを含むナノ繊維又は酸化チタンを含まないナノ繊維と連携（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）できることは理解されよう。特定の作用様式に限定されるものではないが、このような酸化チタン外生的材料は、紫外光及び汚染粒子と相互作用し、こうして超疎液性表面を清浄に保持する等と考えられる。
【０１０７】
使用／利用法
本発明の超疎液性表面は、非常に多くの異なる用途に任意に使用される。基本的には超疎液性表面を所望するかどうかで本発明は任意に利用できる。したがって、ここで請求し、説明した用途／方法は、例示であり、限定されないことは理解されよう。こうして、これらナノ繊維及び／又はその利用を含む他の説明しなかった用途／方法も本発明の特徴である。ナノ繊維表面の、例えば医療用への他の多数の使用例については、例えば以下の文献に見られる。いずれも“Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｆｏｒ  ｕｓｅ  ｉｎ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｒｅａ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”と題するＵＳＳＮ  ６０／４６８，３９０（２００３年５月６日出願）、ＵＳＳＮ  ６０／４６８，６０６（２００３年５月５日出願）、ＵＳＳＮ  １０／７９２，４０２（２００４年３月２日出願）；“Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｎｏｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ”と題するＵＳＳＮ  ６０／５４９，７１１（２００４年３月２日出願）；“Ｐｏｒｏｕｓ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，Ａｒｔｉｃｌｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｉｒ  ｕｓｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ”と題するＵＳＳＮ  ６０／５４１，４６３（２００４年２月２日出願）；及び“Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｉｒ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｕｓｅｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ”と題するＵＳＳＮ  ６０／４６６，２２９（２００３年４月２８日出願）。これらの文献はあらゆる目的のため、全体をここに援用した。
【０１０８】
本発明の超疎液性ナノ繊維表面は、容量損失又は容量保持を最大関心とする容器（例えば薬剤用又は高価な液体用）に任意に採用できる。例えば本発明のナノ繊維表面を有する薬剤配送装置は任意に製造できる。また小容量の各種装置（例えば細管及び／又はミクロ流動装置）も流体の保留を防止／低減したり、流体の引きずりを防止／低減する等のため、本発明のナノ繊維基体で任意に被覆される。
【０１０９】
本発明の有用な各種用途は、基体表面の水又はその他の液体を表面から容易に落とし又は滑らせる本発明基体の能力に依存する。例えば表面を液体で連続的又は規則的に溢流させる場合、本発明の基体は、この表面上のいかなる粘稠な引きずり又は流体摩擦も実質的に低下させるのに使用できる。少なくとも１つの実施態様では、流体導管は、このような導管による流体の引きずりを少なくし、こうして導管にポンプ送りするのに必要な動力を劇的に低下させるため、本発明の表面を備える。同様に水上又は海上用船舶は、水との界面点、例えばボートの船体上に本発明の表面を備えることができる。このような引きずり減少は、船舶の効率を劇的に増加させ、速度、燃料効率等を高める。以上説明した材料は、その場、例えば導管の壁上で任意に作られ、又は第二の表面、例えばボートの船体に移されるので、このような用途及びその他の多数の用途に容易に利用できる。
【０１１０】
更に本発明は、鏡、窓、窓覆い等の表面に、はつ液剤として任意に使用して、水及び／又は雪又は氷をはじくことができる。こうして幾つかの実施態様では、ナノ繊維構造は、ナノ繊維被覆基体を通して見るため、透明、半透明、やや不透明、半不透明等である。更にこれら及び他の実施態様では、ナノ繊維表面は、表面上の液体（例えば水）ビーズの移動により、任意に自浄できる。こうして、これらのビーズは、ナノ繊維表面を傷つけたり蓄積する沈着汚れを任意に引き揚げること等が可能である。
本発明の他の用途は、食材の付着を防止すると共に、調理容器をきれいにしやすくするため、調理機具、例えばポット、パン、調理容器等に使用することが挙げられる。当業者ならば、現在の調理器具のテフロン（登録商標）被覆によるような同様の用途について熟知している。
【０１１１】
本発明の他の用途は、構造物への雪又は氷の付着を防止及び／又は低下させるのに使用することが挙げられる。例えば航空機表面、特に翼及び安定器表面の氷は、上昇及び／又は制御の損失を生じる可能性がある。陸上の航空機は、離陸前に氷を除去しなければならないし、また飛行中の航空機は、着氷条件を避けるか、或いは機上に着氷又は氷結防止器を備えなければならない。本発明の超疎液性表面は、液体で“濡れ”ないので、このような氷結を防止するのに任意に使用される。幾つかの実施態様では、機体表面に任意に送風（任意に加熱空気）する。他の実施態様では、機体表面自体も加熱する。現在、幾つかの飛行機の機体も加熱されているが、超疎水性は備えることにより、ナノ繊維と接触した氷を溶かすだけでよく、しかも表面の超疎水性が不溶解の氷を容易に除去できるので、必要な熱量は任意に少なくなる。機体以外の他の表面も氷／雪のない状態にしておく必要がある。アンテナ、通信用皿型板（ｄｉｓｈ）、道路標識、屋根のひさし、とい、自動車の窓／鏡等、いずれも任意に本発明の超疎液性ナノ繊維により利益を受ける。
本発明は織物の製造（例えば耐汚染布等の製造、又は細胞及び／又はバクテリアの成長を防止する各種織布又はその他の織物フォーマット医療機器）に任意に使用できる。例えば織布又は不織布の雨用具（例えばレインコート等）も任意に本発明の超疎水性ナノ繊維を含有できる。
【０１１２】
本発明は美的面にも大きな用途がある。彫刻、図形文字書き入れ（ｇｒａｐｈｉｃ  ｌｅｔｔｅｒｉｎｇ）、玩具、消費財等は、いずれも任意に本発明の局面を利用できる。例えば本発明の超疎液性表面からなる図形文字書き入れは、噴水に書き込みするのに任意に使用される。
【０１１３】
廃棄物池や地下貯蔵槽の障壁層のような構造物を含む利用も考えられる。廃棄物池は、通常、毒物の地下への浸出を防止するため、粘土のような不浸透層でライニングされている。地下槽は、同じ目的から２重壁を必要とする。本発明の超疎液性材料は、膜（例えばプラスチックシート）の表面に任意に使用されるか、或いは強靭な不浸透層を形成するため、他の材料（例えば粘土又はコンクリートの障壁）のような他の材料と任意に混合される。同様な用途は、水路／水道の漏れが大きな関心事である所で水の輸送を援助するため、水路や送水管等をライニングすることによっても任意に生じる。
【０１１４】
本発明は、建材にも任意に利用される。例えば、前述のように、本発明の超疎液性ナノ繊維は、氷及び／又は雪の蓄積防止／低下を援助するため、屋根板、とい等に任意に塗布できる。更にこの超疎液性材料は、水の侵入（例えば、とい、羽目板、ハウスラップ（ｈｏｕｓｅ−ｗｒａｐ）、地下コンクリート地盤等）を防止するため、任意に建材に取り込まれる。このような材料は、任意に空気及び／又は水蒸気のガス相通路となるが、水の侵入を防止する。同様な用途では、湿気の多い所でカビ／白カビの生成を防止する耐汚染表面が任意に得られる。超疎液性材料は、例えば台所（特に商業用の台所）、エンジン（例えば自動車、発電機等）、或いはその他、油及び／又はグリースが蓄積する可能性のある所で溜まったグリース／油を減らすか除去するのにも任意に使用される。したがって、本発明の実施態様は、液体（例えば水、グリースのような油性類（ｌｉｐｉｄ）等）の或る領域への侵入を防止／低減するのに使用できる。
【０１１５】
本発明の他の用途は、液体／気体と基体表面間に閉じ込められた気体／液体（例えばナノ繊維間に分散した気体／液体とナノ繊維上に配置した気体／液体）の層を任意に使用することである。例えばこれら２つの媒体間の交換が任意に起こり得る。このような交換は、媒体（例えば該気体又は液体）中の各種化合物、成分等であり得るし、或いは熱交換であり得る。以下参照。幾つかの実施態様では、ナノ繊維基体は、多孔質層を有し、これによりナノ繊維層とは反対側の基体上の媒体流（又はその成分）は、基体及びナノ繊維層中に拡散し、他方の媒体に達する。基体が気体／液体に不浸透性である実施態様では、流れは、ナノ繊維基体の表面及び例えばナノ繊維間の隙間領域内のナノ繊維自体間の“流れ”と平行であり得る。このような交換のための用途としては、任意に、例えば人工肺（例えば液体として血液及び中に拡散する気体として空気又は酸素）、化学反応器、バイオ反応器（例えば拡散種としてＯ２及びＣＯ２により）、下水処理等が任意に挙げられる。
【０１１６】
本発明はプラテン印刷にも任意に使用される。例えば疎液性領域を超疎液性領域で包囲してなるパターンは、所望のパターン状でインクを印刷又は移行する方法を任意に提供できる。インクは、慣用の顔料ばかりでなく、例えば配列の順序付け用オリゴヌクレオチド、マクロ電子配列への沈着用ナノ繊維懸濁液も任意に含有できる。このインクは、疎液性領域にそれ自体を位置決めする傾向がある（即ち、超疎液性領域ではじかれる）。このような位置決めは、普通、疎水性領域及び親水性領域のパターンによって行われる。しかし、疎液性／超疎液性パターンを用いると、疎液性領域はインクにより殆ど汚染されず、また各種異なる化合物で殆ど相互汚染なく、繰り返し使用できるという利点が得られる。しかし、単に疎液性領域及び超疎液性領域よりもむしろ、他の実施態様は、疎水性領域、疎油性領域、両疎媒性領域、超疎水性領域、超疎油性領域及び超両疎媒性領域の各種パターンの組合わせを含むことができる。例えば幾つかの実施態様は、任意に超疎水性及び超疎油性領域等のパターンを任意に含むことができる。プラテンのパターン化は、ナノ繊維の均一場をレーザー融除した後、疎液性表面を均一に処理することにより任意に行われる。こうして、ナノ繊維が残存する超疎液性表面の他に、ナノ繊維のない疎液性表面が生成する。。したがって、本発明の局面は、超疎液性ナノ繊維表面を用意し、該表面領域内の１つ以上の所定領域をエッチング又は除去し（こうして、超疎液性基体のパターン領域とナノ繊維を含まない裸表面のパターン領域とを作製する）、次いでこの基体を第二の基体と接触させ、こうして裸表面のパターン領域に対応するパターン状で第二基体にインク又は染料等を移行させることによる印刷法を含み得る。また本発明は、１種以上の材料で処理した複数のナノ繊維（例えば非炭素及び／又は固体及び／又は結晶性ナノ繊維）を含む１つ以上の表面領域を持った少なくとも１つの基体を用意し、これにより超疎液性基体を作製し、該表面領域内のナノ繊維の１つ以上の所定領域をエッチング又は除去することにより超疎液性基体のパターン領域とナノ繊維を含まない裸表面のパターン領域とを作製することによる表面のパターン化法も含み得る。
【０１１７】
本発明の他の任意の用途は、非汚染性ボイラー又は熱交換器の製造を含む。液体を含む熱交換器は、局部的な沸騰が器壁の欠陥部で起こると、非常に効率的に働く。蒸発熱は、通常、液体の熱容量よりもかなり大きい。いったん気泡が十分大きく成長すると、気泡は表面から分離して、その熱を作動流体の塊に伝達する。ぎっしり詰めたナノ繊維表面は、局部煮沸のための欠陥部又は核形成部位が豊富であるとみなし得る。更に、ナノ繊維の超疎液性によって、液体の接触が壁自体で殆ど起こらないことが保証される。こうして、熱交換器は汚れた液体によっても殆ど汚染されない。しかも、苛性又は腐蝕性の材料は、交換器の壁に問題になる程、多く存在しない。壁上のナノ繊維は、有用な凝縮器（例えば作動流体から熱を伝達するための熱交換器）表面を作るための滴核形成部位も任意に含み得る。この超疎液性表面は、汚染物の成長を阻止する傾向もある。
【０１１８】
本発明の更に他の実施態様では、超疎液性ナノ繊維表面は光特性用にも利用できる。例えば超疎液性ナノ繊維表面は水性液体に含浸できる。ナノ繊維間に閉じ込められた／含まれる空気の層（例えばナノ繊維間の隙間空間内）は、表面を観察者から或る角度（例えば４５度）回転させると、反射性となり得る。同様な装置は、異なる液体及び非親和性（ｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）により任意に作製される。このような気体を閉じ込めた薄層は、音の減衰、低吸着容器、低接着細胞成長層及び低抵抗流体流層にも利用できる。前記参照。
【０１１９】
以上、本発明の超疎液性ナノ繊維及びナノ繊維構造物の各種用途／利用について説明した。また特定の実施態様を列挙したが、本発明の超疎液性ナノ繊維／ナノ繊維構造を含むが、説明しないその他の用途／利用について必ずしも限定とみなすべきではない。当業者ならば、ここでの超疎液性ナノ繊維表面及び方法の他の可能な利用及び用途を理解されよう。
【０１２０】
幾つかの実施態様では、本発明は、本発明の基体を任意に有する、ここで説明した方法を実施するためのキットを提供する。各種実施態様では、このキットは、前述のような超疎液性基体、又は超疎液性基体を有する装置の１つ以上を含む容器を備える。
【０１２１】
キットは、いずれかの必要な試薬、デバイス、措置、及び超疎液性ナノ繊維を作るため、或いはナノ繊維構造を作るため、追加使用される材料も含有できる。
【０１２２】
更にキットは、超疎液性ナノ繊維構造を合成、及び／又は被覆、及び／又は使用するための指令書（即ち、プロとコール）を含む指示資料を任意に含有できる。指示資料は資料書（例えば印刷資料、ＣＤに保存した資料、コンピュータディスケット、ＤＶＤ等の形態で）、及び適切な指示を含むインターネットサイトへのアクセスを含有できる。好ましい指示資料は、キットの内容物（例えばここで説明したアッセイ／方法／用法のいずれかを行うため）を使用するためのプロとコールを与える。
【０１２３】
特定の実施態様では、指示資料は、例えば液体の輸送／貯蔵装置、防氷／防水装置のような１つ以上の装置の製造において、本発明のナノ繊維基体の用法を教示する。
【実施例１】
【０１２４】
実施例
例１：超疎液性ナノ繊維の作製
酸化物表面を有する４インチのシリコンウエーハの表面にシリコンナノ繊維（ここではナノワイヤー）を作った。ナノワイヤーは、金コロイド開始ＣＶＤ法で成長させた。ワイヤーの長さは、数μ〜約１００μに変化させた。ワイヤーの幅は、約５００ｎｍであった。この表面に水滴を迅速にうまく塗布すし、ナノワイヤー間の気泡が充満するまで広げた。
【０１２５】
同様なウエーハを２つの方法で処理した。第一に、ナノワイヤー含有ウエーハをＴｒｉ−Ｓｉｌ（登録商標９（Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）中に２時間浸漬し、次いでＤＭＦ及びエタノール及び水で洗浄した。次にウエーハを送風乾燥した。第二のウエーハ（５ｃｍ２のもの）を１％トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル−１−トリクロロシランのクロロホルム溶液に浸漬した。第二ウエーハを新しいクロロホルムで洗浄し、送風乾燥した。
【０１２６】
これら２つのウエーハ上に水滴をピペットで滴下した。両例とも、水は球となり、自由に転がった。本発明の同様なナノワイヤー表面を説明するため、図１０及び図１１に本発明の弗素化ナノワイヤー表面上の水滴を示す。図１０、１１に見られるように、水滴は非常に大きな接触角を示す（接触角の詳細については前記参照）。図１１では、水滴の周りに円形の線が引かれ、液滴の形状、及び液滴と液滴が留まるナノワイヤー表面との接触点１１００を見やすくしている。比較のため、図８及び図９に他の疎液性表面上の液滴を示す。図８では、多孔質テフロン（登録商標）テープ上の液滴が接触点８００での接触角、即ち、１８０度未満を示す。図８でも円形線が引かれ、液滴及び接触角を見やすくしている。図９の円形可視化線は僅かにオフセットしているが、表面接触点９００は図１０、１１に比べて鮮明度がかなり落ちるが、なおはっきり見られる。図１２〜１４は、本発明ナノワイヤー表面上の液滴の顕微鏡写真を示す。図１３、１４では、本発明の幾つかのナノ繊維（ここではナノワイヤー）が液滴を通して見られる（即ち、この図は液滴の頂部から、下のナノ繊維表面を見下ろしている）。
【０１２７】
例２：超疎水性ナノワイヤー基体の作製−傾斜テスト
例１の第二の局面で作った５ｃｍ２ウエーハ基体（即ち、弗素化モノマーで機能化したウエーハで、ナノワイヤーは、この弗素化モノマーで“被覆”されている）を１．９度の角度で置いた。３０μｌの水滴をウエーハの高い方の端部に置いた。水滴は３秒以内でウエーハの反対端部に転げ落ちた。したがって、滑り角度は２度未満である。鉱油の油滴もウエーハの高い方の端部に置くと、同様に反対端部に滑り落ちた。したがって、この処理ウエーハが超両疎媒性であることを示している。
【０１２８】
例３：超疎水性ナノワイヤー基体の移行
Ｓｃｏｔｃｈ（登録商標）透明テープ（３Ｍ）の１インチ片を、例１のＴｒｉ−Ｓｉｌ（登録商標）処理ナノワイヤーウエーハに張り付けた。このテープを手でウエーハからゆっくり引き剥がした。可視検査すると、ウエーハの茶色の被覆ナノ繊維は、テープ片の表面に移行していた。テープ片に塗布した水滴は、例１の水滴と同様、ビーズ化して、テープを転がり落ちた。したがって、処理ナノワイヤーは、ナノワイヤーが成長した表面から第二の表面に移行することが判る。重要なことは、処理ナノワイヤーの超疎液性が第二表面にも移行させることである。
【０１２９】
以上、本発明を明確化及び理解の目的で、幾らか詳細に説明したが、当業者ならば、この開示を読めば、本発明範囲を逸脱しない限り、形式及び詳細の各種変化が可能であることは明らかであろう。例えば以上説明した技術及び装置の全ては、種々組合せて使用できる。本出願で引用した特許、特許出願又はその他の文献は、各刊行物、特許、特許出願又はその他の文献があらゆる目的で援用するよう指示したのと同様に、あらゆる目的のため、全体を援用した。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】液滴と基体表面との相互作用を示す概略図である。
【図２】液滴と疎液性基体表面との相互作用を示す概略図である。
【図３】液滴と超疎液性基体表面との相互作用を示す概略図である。
【図４】液滴と粗面化基体表面との相互作用を示す概略図である。
【図５】本発明に組込み可能な一例のナノ繊維基体の写真図である。
【図６Ａ】液滴及び本発明のナノ繊維基体を示す概略図である。
【図６Ｂ】液滴及び本発明のナノ繊維基体を示す概略図である。
【図７】本発明の被覆した超疎液性ナノ繊維の概略図である。
【図８】多孔質テフロン（登録商標）上の液滴を示す写真図である。
【図９】弗素化シリコン表面上の液滴を示す写真図である。
【図１０】本発明の弗素化ナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【図１１】本発明の弗素化ナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【図１２】本発明のナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【図１３】本発明のナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【図１４】本発明のナノ繊維表面上の液滴を示す写真図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１００    液滴
１１０    広がった液滴
１２０    基体
２００    液滴
２１０    基体
３００    液滴
３１０    基体
４００    液滴
４１０    粗面基体
６００    液滴
６１０    ナノ繊維
６２０    基体
６３０    液滴
６４０    ナノ繊維
６５０    基体
７００    基体
７１０    ナノ繊維
７２０    外生的疎液性材料の被覆
８００    接触点
９００    接触点
１１００  接触点
θ        接触角
ｂ        粗面
【図１Ａ】
2007512211.tif 000005
【図１Ｂ】
2007512211.tif 000006
【図２】
2007512211.tif 000007
【図３】
2007512211.tif 000008
【図４】
2007512211.tif 000009
【図５】
2007512211.tif 000010
【図６Ａ】
2007512211.tif 000011
【図６Ｂ】
2007512211.tif 000012
【図７】
2007512211.tif 000013
【図８】
2007512211.tif 000014
【図９】
2007512211.tif 000015
【図１０】
2007512211.tif 000016
【図１１】
2007512211.tif 000017
【図１２】
2007512211.tif 000018
【図１３】
2007512211.tif 000019
【図１４】
2007512211.tif 000020
【国際調査報告】
2007512211.tif 000021