(57)【要約】ナノファイバー及び複数のポア（又は孔）を有するナノファイバーの製造方法を開示する。孔はいずれかの適するサイズ又は形状を有する。いくつかの態様において、孔は「メソポア（又はメソ孔）」であり、２〜５０ｎｍの径を有する。いくつかの態様において、孔は「秩序化（又は配列）」し、それらは実質的に均一な形状、実質的に均一なサイズを有し及び／又はナノファイバーを介して実質的に均一に分配される。孔の秩序化は高い表面積及び／又は高い特定の表面積をもたらす。秩序化した孔は実質的に柔軟で及び／又は脆弱でないナノファイバーをもたらすが、これに制限されるものではない。ナノファイバー及びナノファイバーの製造方法は、電池、コンデンサ、電極、太陽電池、触媒、吸着体、ファイバー、膜、センサー、ファブリック及び／又は組織再生マトリックスに使用することができるが、これらに限定されるものではない。
2015513007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．ブロックコポリマーを含む流体原料をエレクトロスピニングして、第一ナノファイバー（紡糸されたまま）を製造すること；及び
ｂ．第一ナノファイバーを処理して、メソポーラスナノファイバーを製造すること
を含む、メソポーラスナノファイバーの製造方法。
【請求項２】
ａ．流体原料は、（ａ）少なくとも一種のブロックコポリマー及び（ｂ）金属前駆体（例えば、水系のための酢酸金属塩又はゾルゲル系のための金属アルコキシド）を含み、又は
ｂ．流体原料は、（ｉ）少なくとも一種のブロックコポリマー、及び（ｉｉ）金属前駆体を組み合わせることによって製造される
請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
メソポーラスナノファイバーは、連続セラミック（例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア）マトリックスを含むメソポーラスセラミックナノファイバーである請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
メソポーラスナノファイバーは、連続金属マトリックス（例えば、０酸価状態金属、又は金属合金）を含むメソポーラス金属ナノファイバーである請求項２に記載の製造方法。
【請求項５】
メソポーラスナノファイバーは、連続金属酸化物マトリックス（例えば、一又はそれ以上のタイプの金属を含む）を含むメソポーラス金属酸化物ナノファイバーである請求項２に記載の製造方法。
【請求項６】
金属前駆体は、金属ハロゲン化物、金属カルボン酸塩、金属硝酸塩、金属ジケトン、又はそれらの組み合わせを含む請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
金属前駆体は、酢酸けい素、酢酸アルミニウム、酢酸ジルコニウム、又はシリコンエトキシドである請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
金属前駆体は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｇｅ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項９】
（ｉ）少なくとも一種のブロックコポリマー、（ｉｉ）ゾル−ゲル前駆体（例えば、ＴＥＯＳ）、（ｉｉｉ）アルコール、及び任意の酸（例えば、塩酸）を組み合わせることによって流体原料を製造することを更に含む請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
ａ．金属前駆体及び第一水性組成物（例えば、含水酢酸）を組み合わせることによる第一原料を製造すること、
ｂ．（ｉ）少なくとも一種のブロックコポリマーと第二水性組成物（例えば、水）を組み合わせること、及び（ｉｉ）任意に加熱することによって、第二原料を製造すること；及び
ｃ．第一原料及び第二原料を組み合わせて、流体原料を形成すること
によって、流体原料を製造することを更に含む請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
金属前駆体が、少なくとも２００ｍM（例えば、少なくとも２５０ｍM又は少なくとも３００ｍM）の濃度で流体原料内に存在する又は流体原料に供給される請求項１〜１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
ブロックコポリマーは、少なくとも一種の親水性ブロックを含み、その少なくとも一種の親水性ブロックは複数の親水性モノマー残基を含み、約０．１〜約４（例えば、約０．２５〜約１）の金属前駆体と親水性モノマー残基との比で、金属前駆体は存在し又は加えられる請求項１〜１１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１３】
第一ナノファイバーを処理することは、第一ナノファイバーを化学的に処理することを含む請求項１〜１２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１４】
第一ナノファイバーを処理することは、第一ナノファイバーを熱的に処理することを含む請求項１〜１３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１５】
第一ナノファイバーを処理することは、第一ナノファイバーを化学的に（例えば、空気雰囲気中で酸素を用いて）処理すること及び熱的に処理することの両方を含む請求項１〜１４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１６】
第一ナノファイバーを化学的に及び／又は熱的に処理することは、少なくとも３００℃の温度で、第一ナノファイバーを熱的に処理することを含む請求項１〜１５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１７】
第一ナノファイバーの熱処理は、酸化条件（例えば、空気）下で行われ、メソポーラス金属酸化物（例えば、金属酸化物セラミック又は非セラミック）ナノファイバーを製造する請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
第一ナノファイバーの熱処理は、不活性又は還元条件下で行われ、メソポーラス金属ナノファイバーを製造する請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１９】
第一ナノファイバーを化学的に及び／又は熱的に処理することは、第一ナノファイバーからブロックコポリマーの少なくとも一部を選択的に除去して、（例えば、加熱することによって、オゾン分解することによって、酸を用いて処理することによって、塩基を用いて処理することによって、水を用いて処理することによって、コンバインド・アセンブリ・バイ・ソフト・アンド・ハード（ＣＡＳＨ）ケミストリーズによって、又はそれらのいずれかの組み合わせによって）メソポーラスポリマーナノファイバーを作ることを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項２０】
メソポーラスポリマーナノファイバーを熱的に処理して、メソポーラスカーボンナノファイバーを供給することを更に含む請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
ブロックコポリマーは、両親媒性（例えば、界面活性剤）である請求項１〜２０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２２】
ブロックコポリマーは、少なくとも一種の親水性ブロック及び少なくとも一種の疎水性又は親油性ブロックを含む請求項１〜２１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２３】
ブロックコポリマーは、ジブロック又はトリブロックコポリマーである請求項１〜２２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２４】
ブロックコポリマーの少なくとも一種のブロックは、アルコール、エーテル、アミン、又はそれらの組み合わせを含むモノマー残基を含む請求項１〜２３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２５】
ブロックコポリマーは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ブロック、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）ブロック、ポリビニルピリジンブロック又はそれらの組み合わせを含む請求項１〜２４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２６】
ブロックコポリマーは、ポリイソプレン（ＰＩ）ブロック、ポリ乳酸（ＰＬＡ）ブロック、ポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）ブロック、ポリスチレン（ＰＳ）ブロック、ナイロンブロック、ポリアクリレートブロック、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）ブロック、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）ブロック、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む請求項１〜２５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２７】
ブロックコポリマーは、ＰＩ−ｂ−ＰＥＯ、ＰＡＮ−ｂ−ＰＥＯ、ＰＶＡ−ｂ−ＰＳ、ＰＥＯ−ｂ−ＰＰＯ−ｂ−ＰＥＯ、ＰＰＯ−ｂ−ＰＥＯ−ｂ−ＰＰＯ、ＰＶＡ−ｂ−ＰＥＯ、ＰＶＡ−ｂ−ＰＡＮ、ＰＶＡ−ｂ−ＰＰＯ、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む請求項１〜２６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２８】
エレクトロスピニングは、同軸でガスによって支援される請求項１〜２７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２９】
流体原料は、金属、セラミック、又は金属酸化物ナノ粒子を更に含む請求項１〜２８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項３０】
流体原料をエレクトロスピニングすることは、担体ポリマーを用いて流体原料をエレクトロスピニングすることを含む請求項１〜２９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項３１】
流体原料をエレクトロスピニングすることは、第二流体原料を用いて流体原料を同軸にエレクトロスピニングすることを含み、第二流体原料は、担体ポリマー（例えば、各々、ポリマー溶液又はほぼポリマーメルト）を含む請求項３０に記載の製造方法。
【請求項３２】
流体原料は、担体ポリマーを含む請求項３０に記載の製造方法。
【請求項３３】
担体ポリマーは、ＰＶＡ、ＰＡＮ又はＰＶＰである請求項３０〜３２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項３４】
担体ポリマーのモノマー単位の数（例えば、モル）と金属前駆体分子の数（例えば、モル）との比は、１：１〜１０：１（例えば、２：１〜５：１）である請求項３０〜３３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項３５】
流体原料をエレクトロスピニングすることは、第二流体原料を用いて流体原料を同軸でエレクトロスピニングすることを含み、第二流体原料は、コーティング剤又はコーティング剤前駆体を含み、第一ナノファイバーは、コア層とさや層を含み、コア層はブロックコポリマーを含み、さや層は少なくとも部分的にコア層を覆う請求項１〜３４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項３６】
さや層は、熱的に安定なポリマー又はセラミック（例えば、コーティング剤前駆体として、ＴＥＯＳを用いる、ＴＥＯＳ／ＥｔＯＨ／Ｈ２Ｏ／ＨＣｌを含む第二流体原料からのシリカ）を含む請求項３５に記載の製造方法。
【請求項３７】
さや層を（例えば、加熱することによって、オゾン分解することによって、酸を用いて処理することによって、塩基を用いて処理することによって、水を用いて処理することによって、コンバインド・アセンブリ・バイ・ソフト・アンド・ハード（ＣＡＳＨ）ケミストリーズによって、又はそれらのいずれかの組み合わせによって）選択的に除去することを更に含む請求項３５又は３６に記載の製造方法。
【請求項３８】
第一ナノファイバーをアニーリングすること（例えば、アニーリングはブロックコポリマーを秩序化した相要素に組み立てる）を含む請求項１〜３７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項３９】
第一ナノファイバーは、５０℃〜２００℃の温度でアニーリングされる請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４０】
アニーリングは、球状、円柱状（即ち、棒状）、層状、チャンネル状、ジャイロイド状又はそれらのいずれかの組み合わせを含む秩序化相要素を提供する請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４１】
少なくとも１０πｒｈの表面積を含み、ｒはナノファイバーの半径であり、ｈはナノファイバー長さであるナノファイバー。
【請求項４２】
少なくとも１０ｍ２／ｇ（例えば、少なくとも３０ｍ２／ｇ、少なくとも１００ｍ２／ｇ、少なくとも３００ｍ２／ｇ、少なくとも５００ｍ２／ｇ、又は少なくとも１０００ｍ２／ｇ、ＢＥＴによって測定して）の特定の表面積を含むナノファイバー。
【請求項４３】
少なくとも２０％（例えば、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％）のポロシティ及び少なくとも１μｍの長さを含むナノファイバー。
【請求項４４】
複数のメソ孔を含み、メソ孔は２〜２５ｎｍの平均（ＢＪＨ）孔径を有するナノファイバー。
【請求項４５】
複数のメソ孔を含み、２５ｎｍ未満（例えば、２０ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、７ｎｍ未満、５ｎｍ未満）の平均孔径で、最大増分非ミクロ多孔性（即ち、＜２ｎｍ）孔容積を含むナノファイバー。
【請求項４６】
複数のメソ孔を含み、メソ孔は実質的に均一なサイズ（例えば、少なくとも８０％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔径の５ｎｍ（又は１０ｎｍ、８ｎｍ、４ｎｍ、３ｎｍ）以内の径を有するメソ孔からである）を有するナノファイバー。
【請求項４７】
複数のメソ孔を含み、メソ孔は、立方晶系タイプの形態、六方晶系タイプの形態、逆六方晶系タイプの形態、ラメラタイプの形態、らせん状タイプの形態、集合ミセルタイプの形態、二連続タイプの形態又はそれらの組み合わせの形態に配列したナノファイバー。
【請求項４８】
複数のメソ孔を含み、メソ孔はナノファイバー全体にわたり実質的に均一に分布する請求項４１〜４７のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項４９】
球状構造、円柱状構造、層状構造、チャンネル状構造又はそれらのいずれかの組み合わせを有するメソ孔を含む請求項４１〜４８のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５０】
ナノファイバーは、金属、金属酸化物、又はセラミックの連続マトリックスを含む請求項４１〜４９のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５１】
ナノファイバーは、カーボン又はポリマーの連続マトリックスを含む請求項４１〜５０のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５２】
少なくとも１０ｍ２／ｇ（例えば、少なくとも３０ｍ２／ｇ、少なくとも１００ｍ２／ｇ、少なくとも３００ｍ２／ｇ、少なくとも５００ｍ２／ｇ、又は少なくとも１０００ｍ２／ｇ、例えば、ＢＥＴによって測定して）の特定の表面積を含む請求項４１〜５１のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５３】
少なくとも２０％（例えば、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％）のポロシティ及び少なくとも１μｍの長さを含む請求項４１〜５２のいずれかに記載のナノファイバーナノファイバー。
【請求項５４】
複数のメソ孔を含み、メソ孔は２〜２５ｎｍの平均（ＢＪＨ）孔径を有する請求項４１〜５３のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５５】
複数のメソ孔を含み、２５ｎｍ未満（例えば、２０ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、７ｎｍ未満、５ｎｍ未満）の平均孔径で、最大増分非ミクロ多孔性（即ち、＜２ｎｍ）孔容積を含む請求項４１〜５４のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５６】
複数のメソ孔を含み、メソ多孔性増分孔容積の少なくとも８０％は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔径の１０ｎｍの以内の径を有するメソ孔からである請求項４１〜５５のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５７】
複数のメソ孔を含み、メソ多孔性増分孔容積の少なくとも８０％は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔径の１０ｎｍ以内（例えば、７ｎｍ以内、３ｎｍ以内）の径を有するメソ孔からである請求項４１〜５６のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５８】
複数のメソ孔を含み、メソ多孔性増分孔容積の少なくとも８０％は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔径のサイズの５０％以内（例えば、３３％以内、２０％以内）の径を有するメソ孔からである請求項４１〜５７のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項５９】
請求項１〜４０のいずれかに記載の製造方法に基づいて製造される請求項４１〜５８のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項６０】
請求項１〜４０のいずれかに記載の製造方法に基づいて製造される請求項４１〜５８のいずれかに記載のナノファイバー。
【請求項６１】
請求項４１〜５８のいずれかに記載の特徴を、平均して有する複数のナノファイバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１２年２月１６日出願の米国仮出願番号６１／５９９，５４１の利益を主張する。その仮出願は、参照することによって全体として本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
ナノテクノロジーは、原子及び分子スケールでの物質の操作であり、多くの異なる構造、技術及び可能性のある応用を伴う多様な分野である。それらの一つの構造が、ナノファイバーであり、それは一般的に数（又は２〜３）ミクロン未満の径（又は直径）を有し、種々の長さを有し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明の要約
ナノ構造化（nanostructured）材料（ナノファイバーを含む）は、高性能ろ過、化学センシング、医用生体工学及び再生可能エネルギーを含む広範な分野に応用の可能性を有する。これらの応用の大部分（例えば、不均一触媒）は、材料（例えば、ナノファイバー）の表面を利用し、そして高表面積、高いポロシティ（又は多孔性：porosity）などを有する材料（例えば、ナノファイバー）から利益を得る。更に、いくつかの応用は、実質的に連続的、長い、密着した、柔軟な、脆弱でない等の多孔質ナノファイバーから利益を得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書では、ナノ構造化材料（ナノファイバーを含む）、及び複数の孔を有するナノ構造化材料（ナノファイバーを含む）の製造方法を記載する。種々の態様において、孔は、いずれかの適するサイズ又は形状を有する。いくつかの態様において、本明細書に記載する方法は、孔の形状、サイズ、秩序（規則又は配列：ordering）等を選択的に調整するために有用である。いくつかの態様において、孔は、「メソ孔（又はメソポア：mesopore）」であり、２〜５０ｎｍの径を有する。いくつかの態様においては、材料（例えば、ナノファイバー）は、「秩序化した（又は配列した：ordered）」孔を含む。いくつかの例において、秩序化した孔は、秩序化した様式で材料内に分布される。いくつかの態様において、本明細書で提供される材料（例えば、秩序化した孔を有するナノファイバー）は、ナノファイバーを通して、実質的に均一に分布され、及び／又は実質的に均一な形状を有し、実質的に均一なサイズを有する孔を含む。いくつかの態様において、本明細書で記載するナノファイバーは、高い（又は大きい）表面積及び／又は特定の表面積（例えば、ナノファイバーの重量当たりの表面積及び／又はナノファイバーの体積当たりの表面積）を有する。いくつかの態様において、本明細書に記載された材料（例えば、ナノファイバー）は、複数の孔（例えば、配列した孔）を含み、柔軟性及び／又は非脆弱性（例えば、他の同じ非多孔質材料に対して）を有する。ナノ構造材料（例えば、ナノファイバー）及びナノ構造材料（例えば、ナノファイバー）の製造方法は、任意に（場合により又はオプションでは：optionally）、電池、コンデンサ、電極、太陽電池、触媒、吸着体、繊維（又はファイバー）、膜、センサー、ファブリック（fabrics）及び／又は組織再生マトリックス（tissue regeneration matrixes）を含む、いずれかの適する用途で使用されるが、これらに限定されるものではない。
【０００５】
本明細書の態様において、
ａ．ブロックコポリマーを含む流体原料（又は流体ストック：fluid stock）を処理して、第一材料（例えば、紡糸されたままのナノファイバー）を製造すること；
ｂ．任意に、第一材料をアニーリングすること；及び
ｃ．第一材料を化学的及び／又は熱的に処理して、メソポーラス材料を製造すること
を含む、メソポーラス（メソ多孔性又はメソ多孔質：mesoporous）材料（例えば、メソポーラスナノファイバー）の製造方法を提供する。
【０００６】
いくつかの態様において、流体原料を処理することは、流体原料をエレクトロスピニングして、第一ナノファイバーを製造することを含む。他の態様において、流体原料を処理することは、流体原料をキャスティングして（casting）、第一キャスト材料（例えば、フィルム）を製造すること、又は流体原料をスピンコーティングして（spin coating）、第一フィルム材料を製造することを含む。他のタイプの材料も、適する技術を用いて任意に製造される。
【０００７】
いくつかの態様において、流体原料は、金属前駆体、セラミック前駆体、カーボン前駆体、ナノ粒子、又はそれらのいずれかの組み合わせを更に含む。いくつかの態様において、流体原料は、（ａ）少なくとも一種のブロックコポリマー及び（ｂ）金属前駆体を含む。そのような態様のいくつかにおいて、ブロックコポリマー及び金属前駆体は、流体原料中で相互に結びつく（例えば、ブロックコポリマーを金属前駆体と組み合わせる場合、その二つの縮合生成物を形成する、又はコポリマーの求核性が金属前駆体の金属とキレートを形成し得る）。いくつかの態様において、流体原料を、（ａ）少なくとも一種のブロックコポリマー、及び（ｂ）金属前駆体を組み合わせることによって製造する。いくつかの 態様において、流体原料は、（ａ）少なくとも一種のブロックコポリマー及び（ｂ）複数のナノ粒子を含む。特定の態様において、ナノ粒子は、金属、金属酸化物、セラミック、又はそれらの組み合わせを含む。
【０００８】
いくつかの態様において、本明細書の方法に基づいて記載され又は製造されたメソポーラス材料（例えば、メソポーラスナノファイバー）は、連続セラミックマトリックス（matrix）を含むメソポーラスセラミック材料（例えば、メソポーラスセラミックナノファイバー) である。種々の態様において、セラミック材料は、一又はそれ以上の金属タイプ（又は種）（一般的には、０より大きな酸化状態を有する）を含む。いくつかの態様において、本明細書の方法に基づいて記載された又は製造されたメソポーラス材料（例えば、メソポーラスナノファイバー）は、連続金属マトリックスを含むメソポーラス金属材料（例えば、メソポーラス金属ナノファイバー）である。種々の態様において、金属材料は、０の酸化状態の一種又はそれ以上の金属（例えば、元素金属又は合金）を含む。いくつかの態様において、本明細書の方法に基づいて記載された又は製造されたメソポーラス材料（例えば、メソポーラスナノファイバー）は、連続金属酸化物マトリックスを含むメソポーラス金属酸化物材料（例えば、メソポーラス金属酸化物ナノファイバー）である。種々の態様において、金属酸化物材料は、０より大きな酸化状態の一種又はそれ以上の金属を含む。いくつかの態様において、本明細書の方法に基づいて記載された又は製造されたメソポーラス材料（例えば、メソポーラスナノファイバー）は、連続ポリマー又はカーボンマトリックスを含むメソポーラスポリマー又はカーボン材料（例えば、メソポーラスポリマー又はカーボンナノファイバー）である。種々の態様において、本明細書に記載のメソポーラス材料は、任意に、別々の（個別の）ドメイン（例えば、ナノ粒子）を含む。
【０００９】
いくつかの態様において、流体原料は、ブロックコポリマー及び金属前駆体を含み、例えば、メソポーラス金属、セラミック、又は金属酸化物材料を製造する。特定の態様において、金属前駆体は、金属ハロゲン化物（例えば、金属塩化物）、金属カルボン酸塩（例えば、金属酢酸塩）、金属硝酸塩、金属ジケトン、金属アルコキシド（例えば、金属エトキシド）、それらの組み合わせ、又はいずれかの適する金属塩／コンプレックス（又は錯体：complex）（例えば、親電子的金属塩／コンプレックス）を含む。ある態様において、金属前駆体（及び／又はメソポーラス材料の金属、金属酸化物、又はセラミック）は、いずれかの所望の又は適する金属、例えば、下記金属：Ag、Cu、Ni、Fe、Co、Pb、Au、Sn、Al、Zr、Li、Mn、Cr、Be、Cd、Si、Ti、V、Hf、Sr、Ba、及び／又はGeの一種又はそれ以上を含む。ある態様において、例えば、流体原料は、ブロックコポリマー及び金属、セラミック、又は金属酸化物ナノ粒子を含み、メソポーラス金属、セラミック、又は金属酸化物材料が製造される。いくつかの態様において、例えば、流体原料は、ブロックコポリマー及びキャリア（又は担体）ポリマーを含み、メソポーラスポリマー又はカーボン材料が製造される。ある特定の態様において、流体原料は、（ｉ）少なくとも一種のブロックコポリマー、（ｉｉ）ゾルゲル前駆体（例えば、TEOS）、（ｉｉｉ）水及び／又はアルコール、及び（ｉｖ）任意の（又はオプションの）酸（例えば、水性のHCl（又は塩酸））を組み合わせることによって製造される。より特定の態様において、アルコールを使用する。いくつかの特定の態様において、（ｉ）金属前駆体と第一流体組成物（例えば、水性組成物、例えば、水性酢酸又は希酢酸）を組み合わせることによって第一原料を製造すること；（ｉｉ）（ａ）少なくとも一種のブロックコポリマーを第二流体組成物（例えば、水）と組み合わせること、及び（ｂ）任意に加熱することによって第二原料を製造すること；及び第一及び第二原料を組み合わせて流体原料を形成することによって、流体原料を製造する。
【００１０】
いくつかの態様において、金属前駆体は、少なくとも 200 mM（例えば、少なくとも 250 mM、又は少なくとも 300 mM）の濃度で、流体原料中に存在する又は提供される。更なる又は別の態様では、ブロックコポリマーは、少なくとも一種の親水性ブロック（例えば、第二ブロックより親水性である少なくとも一種のブロック）を含み、少なくとも一種の親水性ブロックは複数の親水性モノマー残基を含み、及び金属前駆体は、約０．１〜約４（例えば、約０．２５〜約１）の金属前駆体と親水性モノマー残基との比で存在する又は加えられる。
【００１１】
いくつかの態様において、化学及び／又は熱処理は、第一（例えば、紡糸されたままの又はアニーリングされた）ナノファイバーの熱処理を含む。いくつかの例において、熱処理は、少なくとも３００℃（例えば、少なくとも４００℃、又は少なくとも６００℃）の温度で第一ナノファイバーを加熱することを含む。ある態様において、熱処理は、不活性又は還元条件下（例えば、アルゴン又はアルゴン／水素雰囲気下）で行われる。他の態様において、熱処理は、酸化条件下（例えば、空気雰囲気）で行われる。ある態様では、金属前駆体を用いる場合、酸化条件下で行われる熱処理は、メソポーラス金属酸化物又はセラミックナノファイバーを与える。他の例では、例えば、酸化することが困難な金属（例えば、Ag）を用いた場合、酸化条件は、金属又は金属及び金属酸化物／セラミック混合物、合金、又は複合物（又はコンポシット）を含むナノファイバーをもたらす。いくつかの態様において、金属前駆体を使用した場合、不活性／還元条件下で行われる熱処理は、金属ナノファイバーを与える。他の例では、例えば、酸化することが容易な金属（例えば、Si又はAl）を使用した場合、酸化条件は、金属酸化物又は金属酸化物／セラミック及び金属混合物、合金、又は複合物（又はコンポジット：composite）を含むナノファイバーをもたらす。
【００１２】
いくつかの態様において、例えば、第一ナノファイバーを化学的及び／又は熱的に処理することは、第一材料（例えば、ナノファイバー）からブロックコポリマーの少なくとも一部を選択的に除去して、メソポーラス材料（例えば、ナノファイバー）を作ることを含み、メソポーラスポリマー又はカーボン材料（例えば、ナノファイバー）が製造される。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの選択的除去は、いずれかの適する方法で、例えば、使用されるブロックコポリマーに応じて、（例えば、加熱することによって、オゾン分解することによって、酸を用いて処理することによって、塩基を用いて処理することによって、水を用いて処理することによって、コンバインド・アセンブリ・バイ・ソフト・アンド・ハード（ＣＡＳＨ）ケミストリーズ（combined assembly by soft and hard （CASH）chemistries）によって、又はそれらのいずれかの組み合わせによって）達成される。いくつかの態様において、コンバインド・アセンブリ・バイ・ソフト・アンド・ハード（ＣＡＳＨ）ケミストリーズによる除去は、分解可能なブロック及び／又は除去可能なブロックの選択的除去、その後の分解可能及び／又は除去可能ブロックを分解及び／又は除去するために適する条件下分解されないブロックの選択的除去を含む。ある態様において、例えば、ブロックコポリマーの少なくとも一部の除去後、材料の熱処理は、メソポーラスカーボン材料を提供し、メソポーラスカーボン材料が製造される。いくつかの態様において、（例えば、金属又はセラミックナノ粒子、又は金属前駆体を含む流体原料から）金属及び／又はセラミック材料を製造するために、同様の手続きが任意に使用される。そのようないくつかの態様において、コンバインド・アセンブリ・バイ・ソフト・アンド・ハード（ＣＡＳＨ）ケミストリーズによる除去は、（ａ）第一ブロックと第二ブロックを含むブロックコポリマーの第一ブロックを分解及び／又は除去し、第二ブロックの少なくとも一部をアモルファス（即ち、ソフト）カーボンに変えること；及び（ｂ）アモルファスカーボンを分解及び／又は除去し、それによってブロックコポリマーの第一ブロックと第二ブロックを除去すること、を含む。
【００１３】
種々の態様において、いずれかの適するブロックコポリマーが、使用される。いくつかの態様において、適するブロックコポリマーは、両親媒性ブロックコポリマーである。ある態様において、適するブロックコポリマーは、界面活性剤であるブロックコポリマーである。ある態様において、ブロックコポリマーは、第一及び第二ブロックを含むジブロックコポリマーであって、第一及び第二ブロックは、相互に異なる。他の態様において、ブロックコポリマーは、第一、第二、及び第三ブロックを含むトリブロックコポリマーであり、そのブロックの少なくとも二種は、相互に異なる。特定の態様において、各ブロックは、最低限少なくとも１０のモノマー残基を有する。より特定の態様において、各ブロックは、最低限少なくとも２０のモノマー残基、又は少なくとも３０のモノマー残基を有する。
【００１４】
いくつかの態様において、適するブロックコポリマーは、第一ブロックと第二ブロックを含むブロックコポリマーであり、第一及び第二ブロックは、自ずから親和性を有する及び／又は相互に反発する（又は相互に不溶性である）。いくつかの態様において、適するブロックコポリマーは、第一ブロックと第二ブロックを含み、第一ブロックは、親水性であり、第二ブロックは、疎水性又は親油性である（例えば、第一ブロックは、第二ブロックより親水性であり、又は第二ブロックは、第一ブロックより疎水性であることを含む）。いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、（例えば、そのモノマー残基上に）アルコール基、エーテル基、アミン基、又はそれらの組み合わせ（又は他の求核基）を含む少なくとも一種のブロックを含む。
【００１５】
例えば、いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、ポリビニルアルコール（PVA）ブロック、ポリエチレンオキサイド（PEO）ブロック、ポリビニルピリジンブロック又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。ある態様において、本明細書で提供されるブロックコポリマーは、（例えば、疎水性又は親油性ブロックとして）ポリイミドブロック、ポリ乳酸（PLA）ブロック、ポリプロピレンオキサイド（PPO）ブロック、ポリスチレン（PS）ブロック、ナイロンブロック、ポリアクリレートブロック（例えば、ポリアクリル酸、ポリアルキルアルカクリレート（polyalkylalkacrylate）−例えば、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリアルキルアクリレート、ポリアルカクリレート（polyalkylacrylate））、ポリアクリルアミド（PAA）ブロック、ポリビニルピロリドン（PVP）ブロック、ポリアクリロニトリル（PAN）、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、熱的又は化学的に分解可能なポリマーブロック、例えば、ポリイソプレン（PI）ブロック、ポリ乳酸（PLA）ブロック、ポリビニルアルコール（PVA）ブロック、ポリエチレンオキサイド（PEO）ブロック、ポリビニルピロリドン（PVP）ブロック、ポリアクリルアミド（PAA）ブロック又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。ある態様において、ブロックコポリマーは、熱的又は化学的に安定なポリマーブロック、例えば、ポリスチレン（PS）ブロック、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）ブロック、ポリアクリロニトリル（PAN）ブロック、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。ある態様において、ブロックコポリマーは、化学的又は熱的な条件下で分解可能なブロック、及びそのような条件下で分解可能でない第二ブロックを含む。
【００１６】
特定の態様において、本明細書で記載したブロックコポリマーは、PI-b-PEO、PAN-b-PEO、PVA-b-PS、PEO-b-PPO-b-PEO、PPO-b-PEO-b-PPO、PVA-b-PEO、PVA-b-PAN、PVA-b-PPO、PI-b-PS、PEO-b-PS、PI-b-PS、PVA-PMMA、PVA-PAA、PEO-b-PMMA、又はそれらの組み合わせを含む。より特定の態様において、ブロックコポリマーは、PI-b-PS、PS-b-PLA、PMMA-b-PLA、PI-b-PEO、PAN-b-PEO、PVA-b-PS、PEO-b-PPO-b-PEO、PPO-b-PEO-b-PPO、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００１７】
いくつかの態様において、流体原料の処理は、流体原料をエレクトロスピニング（electrospinning）して、第一（紡糸されたままの）ナノファイバーにすることを含む。いくつかの態様において、流体原料は、一軸方向に紡糸される（即ち、一つの軸方向について一の流体がエレクトロスピニングされる）。ある態様において、流体原料は、少なくとも一種の追加の流体と共に同軸で紡糸される（即ち、共通の軸について、少なくとも二種の流体がエレクトロスピニングされる）。いくつかの態様において、流体原料は、第二流体原料（例えば、担体ポリマー（又はキャリアポリマー：carrier polymer）及び／又は部分的にゲル化したゾルゲル系を含む）と共に防止されて、コア及びシェル層を有する同軸で層を形成したナノファイバーを製造する。他の態様において、流体原料は、ガスによって支援される（ガスアシスト：gas-assisted）方法で、ガスと共に紡糸される。いくつかの例において、ガスを用いるエレクトロスピニングは、エレクトロスピニング処理量及び形態を向上する。いくつかの特定の態様において、流体原料は、少なくとも一種の追加の流体原料及びガスと一緒に同軸で紡糸される（即ち、全ての流体は、共通の軸について、エレクトロスピニングされる。
【００１８】
いくつかの態様において、流体原料は、担体ポリマーと共にエレクトロスピニングされる。いくつかの態様において、流体原料は、担体ポリマーを含む。更なる又は別の態様において、担体ポリマーは、第二流体原料中に（例えば、ポリマー溶液又は懸濁液中に又はニートポリマーとして）存在する。特定の態様において、流体原料をエレクトロスピニングすることは、担体ポリマーを含む第二流体原料と共に、流体原料を同軸でエレクトロスピニングすることを含む。ある態様において、担体ポリマーは、熱的に安定なポリマーである。いくつかの特定の態様において、担体ポリマーは、ポリアクリロニトリル（PAN）、ポリビニルアルコール（PVA）、ポリエチレンオキサイド（PEO）、ポリビニルピリジン、ポリイソプレン（PI）、ポリイミド、ポリ乳酸（PLA）、ポリアルキレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド（PPO）、ポリスチレン（PS）、ポリアリールビニル、ポリヘテロアリールビニル、ナイロン、ポリアクリレート（例えば、ポリアクリル酸、ポリアルキルアルカクリレート（polyalkylalkacrylate）−例えば、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリアルキルアクリレート、ポリアルカクリレート（polyalkylacrylate））、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン（PVP）ブロック、ポリアクリロニトリル（PAN）、ポリグリコール酸、ヒドロキシエチルセルロース（HEC）、エチルセルロース、セルロースエーテル、ポリアクリル酸、ポリイソシアネート、又はそれらのいずれかの組み合わせである又はを含む。いくつかの態様において、担体ポリマーのモノマー単位の数（例えば、モル）と、金属前駆体分子の数（例えば、モル）との比は、1：2〜10：1（例えば、1：1〜10：1又は2：1〜5：1）である。
【００１９】
ある態様において、流体原料をエレクトロスピニングすることは、第二流体原料と共に流体原料を同軸でエレクトロスピニングすることを含む。特定の態様において、第二流体原料は、コーティング剤（又は塗工剤）（例えば、担体ポリマー）又はコーティング剤前駆体（例えば、ゾルゲル系−例えば、ゾル又は部分的にゲル化した形態内）を含む。いくつかの態様において、得られる第一ナノファイバーは、コア層（core layer）とさや層（sheath layer）を含み、コア層は、ブロックコポリマーを含む。いくつかの態様において、さや層は、コーティング剤を含む。特定の態様において、さや層は、少なくとも部分的にコア層を覆う。ある態様において、コーティング剤は、担体ポリマー又はセラミックである。特定の態様において、セラミックは、シリカであり、例えば、TEOS／EtOH／H２O／HClを含むゾルゲル系から形成される。いくつかの態様において、コーティング剤（さや層）は、第一 ナノファイバーから（例えば、加熱することによって、オゾン分解することによって、酸を用いて処理することによって、塩基を用いて処理することによって、水を用いて処理することによって、コンバインド・アセンブリ・バイ・ソフト・アンド・ハード（ＣＡＳＨ）ケミストリーズによって、又はそれらのいずれかの組み合わせによって）選択的に除去される。ある態様において、さや層（コーティング剤）は、例えば、アニーリングの際に構造的な完全性をナノファイバーに提供するために、熱的に安定である。
【００２０】
ある態様において、担体ポリマーは、例えば、ナノファイバーをある化学的又は熱的条件に暴露する場合、紡糸されたままのナノファイバーを安定化するために使用される。更に又は別の態様において、担体ポリマーは、紡糸したままのナノファイバーをエレクトロスピニングする際に支援するために使用される。また更に又は別の態様において、担体ポリマーは、カーボンソース又は前駆体として使用される（例えば、それは、十分な熱的処理の際にカーボンに変えられる）。
【００２１】
いくつかの態様において、本明細書で提供される方法は、第一材料（例えば、第一ナノファイバー）をアニーリングすることを含む。ある態様では、アニーリングは、材料の内部充填構造を変える。ある態様において、アニーリングは、材料の充填秩序（又は配列）を増加させる。ある態様において、アニーリングは、材料の内部構造の秩序の変化をもたらす（例えば、ミセルからラメラへ）。いくつかの態様において、アニーリングは、球状、円柱状（又は円筒状）（棒状）、層状、チャンネル状、ジャイロイド状（gyroid）、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む秩序化した（又は配列した）相要素を有する材料（例えば、ナノファイバー）を提供する。
【００２２】
種々の態様において、アニーリングは、いずれかの適する温度で行われる。いくつかの態様において、アニーリングは、室温で行われる。他の態様において、アニーリングは、50 ℃〜300 ℃、例えば、50 ℃〜200 ℃の温度で、行われる。特定の態様において、アニーリングは、内部構造の所望の組織化又は再組織化を提供するために十分な時間行われる。いくつかの態様において、アニーリングは、1〜48 時間行われる。特定の態様において、アニーリングは2 〜 24 時間行われる。
【００２３】
いくつかの態様において、孔（又はポア： pore）は、球状、円柱状（棒状）、層状、チャンネル状、ジャイロイド状、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。いくつかの態様において、孔は、らせん状である。いくつかの態様において、ナノファイバーは、金属、 合金、セラミック、ポリマー、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００２４】
いくつかの態様において、複数の孔は、特徴的な寸法を有し、その特徴的な寸法の標準偏差は、その特徴的な寸法の平均値の多くとも２０％である。いくつかの態様において、その特徴的な寸法は、径、幅、長さ、孔の中心を通る最も長い距離（longest distance passing through the center of the pore）、又は孔の中心を通る最も短い距離（shortest distance passing through the center of the pore）である。いくつかの態様において、複数の孔は、所定の孔の中心とその所定の孔に最も近い孔の中心との間の距離を有し、その距離の標準偏差は、その距離の平均値の多くとも２０％である。
【００２５】
一の要旨において、本明細書では、（ａ）主成分と少量成分を含むナノファイバーを製造すること；（ｂ）ナノファイバーをアニーリングすること；及び（ｃ）ナノファイバーから少量成分の少なくとも一部を選択的に除去すること（例えば、それによって、秩序化メソポーラスナノファイバーを製造すること）を含む、秩序化（オーダード：ordered）メソポーラスナノファイバーの製造方法を記載する。
【００２６】
一の要旨において、本明細書では、（ａ）第一流体原料を第二流体原料と共に同軸でエレクトロスピニングして、第一ナノファイバーを製造すること、ここで、第一流体原料は、少なくとも一種のブロックコポリマーを含み、第二流体原料は、コーティング剤を含み、及び第一ナノファイバーは、第一層（例えば、コア）及び第一層を少なくとも部分的にコートする第二層（例えば、コート）を含む；（ｂ）第一ナノファイバーをアニーリングすること；（ｃ）任意に、第二層を第一ナノファイバーから除去して、ブロックコポリマーを含む第二ナノファイバーを製造すること；及び（ｄ）ブロックコポリマーの少なくとも一部を第一ナノファイバー又は第二ナノファイバーから選択的に除去すること（例えば、それによって、秩序化（又はオーダード）メソポーラスナノファイバーを製造すること）を含む、秩序化メソポーラスナノファイバーの製造方法を記載する。
【００２７】
ある態様において、本明細書では、少なくとも１０πｒｈの表面積を含むナノファイバー（又は平均表面積を含む複数のナノファイバー）［ここで、ｒは、ナノファイバーの半径であり、ｈは、ナノファイバーの長さである］を提供する。いくつかの態様において、本明細書では、少なくとも10 ｍ２／ｇ（例えば、少なくとも 30ｍ２／ｇ、少なくとも 100ｍ２／ｇ、少なくとも 300ｍ２／ｇ、少なくとも 500ｍ２／ｇ、少なくとも 700ｍ２／ｇ、少なくとも 800ｍ２／ｇ、少なくとも 900ｍ２／ｇ、又は少なくとも 1000ｍ２／ｇ、 例えば、ＢＥＴによって測定される）の特定の表面積を含むナノファイバー（又は平均表面積を含む複数のナノファイバー）を提供する。ある態様において、本明細書では、少なくとも 20％ （例えば、少なくとも 30％、少なくとも 40％、少なくとも 50％）のポロシティ（多孔率又は多孔性：porosity）及び少なくとも 1 μｍの長さを有するナノファイバー（又は平均のポロシティ及び長さを有する複数のナノファイバー）を提供する。いくつかの態様において、本明細書では、複数のメソ孔を含むナノファイバー（又は複数のナノファイバー）が提供され、メソ孔は、2〜25 ｎｍ（例えば、2〜10 ｎｍ）の平均（BJH）孔径を有する。いくつかの態様において、本明細書では、複数のメソ孔及び25 ｎｍ未満（例えば、20 ｎｍ未満、10 ｎｍ未満、 7 ｎｍ未満、 5 ｎｍ未満)（例えば、BETによって測定して）の、平均孔径で、最大増分非ミクロ多孔性（又はマキシマム・インクレメンタル・ノン−マイクロポーラス：maximum incremental non-microporous）（即ち、＜２ｎｍ）孔容積（又はポア・ボリューム：pore volume）を含むナノファイバー（又は複数のナノファイバー）を提供する。ある態様において、本明細書では、複数のメソ孔を含むナノファイバー（又は複数のナノファイバー）を提供し、メソ孔は、実質的に均一なサイズを有する（例えば、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積（又はメソポーラス・インクレメンタル・ポア・ボリューム：mesoporous incremental pore volume）は、最大増分メソ多孔性孔容積（又はマキシマム・インクレメンタル・メソポーラス・ポア・ボリューム：maximum incremental mesoporous pore volume）を有するメソ孔径の10 ｎｍ（又は 20 ｎｍ、10 ｎｍ、 5 ｎｍ、 3 ｎｍ）以内の径を有するメソ孔からである）。いくつかの態様において、本明細書では、複数のメソ孔を含むナノファイバー（又は複数のナノファイバー）を提供し、メソ孔は、立方晶系タイプの形態、六方晶系タイプの形態、逆六方晶系タイプの形態、ラメラタイプの形態、ジャイロイド状タイプ（gyroid-type）の形態、二連続（又はバイコンティニュアス：bi-continuous）形態、らせん状タイプ（helical-type）の形態、集合ミセルタイプの形態又はそれらの組み合わせに秩序化（又は配列）される。図１２は、本明細書で記載したナノ構造化材料の多くの秩序化された形態を説明する。
【００２８】
ある態様において、本明細書では、複数のメソ孔を含むナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）であって、メソ孔は、材料（例えば、ナノファイバー）にわたって、実質的に均一に分布されている、ナノ構造化材料を提供する。いくつかの態様において、そのようなメソ孔は、球状構造、円柱状構造、らせん状構造、層状構造、チャンネル状構造、共連続（ココンティニュアス：co-continuous）構造、又はそれらの組み合わせを有する。種々の態様において、材料（例えば、ナノファイバー）は、金属、金属酸化物、又はセラミックの連続マトリックスを含む。更なる又は他の態様において、材料（例えば、ナノファイバー）は、カーボン（又は炭素）又はポリマーの連続マトリックスを含む。いくつかの態様において、材料（例えば、ナノファイバー）は、 複数のメソ孔及び25 ｎｍ未満 （例えば、 20 ｎｍ未満、 10 ｎｍ未満、 7 ｎｍ未満、 5 ｎｍ未満）の平均孔径で最大増分非ミクロ多孔性（又はマキシマム・インクレメンタル・ノン−マイクロポーラス：maximum incremental non-microporous） (即ち、＜ 2 ｎｍ) 孔容積（又はポア・ボリューム：pore volume）を含む。ある態様において、材料（例えば、ナノファイバー）は、複数のメソ孔を含み、メソ多孔性増分孔容積（又はメソポーラス・インクレメンタル・ポア・ボリューム： mesoporous incremental pore volume）の少なくとも８０％は、最大増分メソ多孔性孔容積（又はマキシマム・インクレメンタル・メソポーラス・ポア・ボリューム：maximum incremental mesoporous pore volume）を有するメソ孔径の10 ｎｍ以内の径を有するメソ孔からである。いくつかの態様において、材料（例えば、ナノファイバー）は、複数のメソ孔を含み、メソ多孔性増分孔容積の少なくとも８０％は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔径の10 ｎｍ以内（例えば、7 ｎｍ以内、 3 ｎｍ以内）の径を有するメソ孔からである。いくつかの態様において、材料（例えば、ナノファイバー）は、複数のメソ孔を含み、少なくとも８０％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔径のサイズの50％以内（例えば、33％以内、20％以内）%）の径を有するメソ孔からである。 
【００２９】
一の要旨において、本明細書では、本明細書で記載された方法のいずれかの方法又は工程（又はステップ）によって製造されたナノファイバーを記載する。
【００３０】
一の要旨において、本明細書では、本明細書で記載された複数のナノファイバーを含む組成物（組成又は構成）を記載する。ある要旨において、本明細書では、一つのナノファイバーのために本明細書で記載した性質のいずれかの平均を有する複数のナノファイバーを提供する。
【００３１】
一の要旨において、本明細書では、本明細書で記載した複数のナノファイバーを含む組成物（組成又は構成）が記載され、ナノ構造化材料（例えば、複数のナノファイバー）は、少なくとも 10 ｍ２／ｇ（例えば、少なくとも 100 ｍ２／ｇ）の特定の表面積を含む。特定の要旨において、本明細書では、少なくとも50ｍ２／ｇ（例えば、少なくとも700ｍ２／ｇ）の特定の表面積を有するナノ構造化材料（例えば、複数のナノファイバー）を提供する。特定の要旨において、本明細書では、少なくとも 100ｍ２／ｇ（少なくとも1000ｍ２／ｇ）の特定の表面積を有するナノ構造化材料（例えば、複数のナノファイバー）を提供する。
【００３２】
一の要旨において、本明細書では、（ａ）ブロックコポリマーを含む流体原料、ここで流体原料は、任意に金属及び／又はセラミック（ゾルゲル）前駆体を含む；（ｂ）任意に、コーティング剤を含む第二流体原料；（ｃ）エレクトロスピナー（エレクトロスピニング機：electrospinner）；（ｄ）ナノファイバー収集モジュール（collection module）；及び（ｅ）ヒーター、を含むシステム（設備又は系）であって、秩序化（又は配列）メソポーラスナノファイバーを製造するために適するシステムを記載する。.
【００３３】
いくつかの態様では、エレクトロスピナーは、ガスで支援されるように構成される。
【００３４】
一の要旨において、本明細書では、本明細書で記載したナノファイバーを含む、電池、コンデンサ、電極、太陽電池、触媒、吸着体、ファイバー（又は繊維）、膜、センサー、ファブリック（又は布）及び／又は組織再生マトリックスを記載する。
【００３５】
本発明の新規な特徴は、添付された特許請求の範囲に特に説明されている。本発明の特徴と長所のよりよい理解は、発明の原理を利用する態様を説明する下記の詳細な説明と添付した図面を参照することで得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、模式的な一の態様（ａ）と、ナノファイバーのらせん状のドメイン（又は領域）のミクロトームされた（microtomed）断面（ｂ）〜（ｅ）のＴＥＭイメージ（又は画像）を示す。
【図２】図２は、粗粒子分子動力学シミュレーションによって予想されるナノ粒子存在下ブロックコポリマーの自己組織化の一態様を示す。
【図３】図３は、時間をかけたＰＳ−ｂ−ＰＩナノファイバーの熱的なアニーリングに対する（左から右へ）、及びシリカコーティングの除去後の（最も右側のパネル）、ミクロトームされた断面（上）及びファイバー軸に平行な断面（下）のＴＥＭイメージの一の態様を示す。
【図４】図４は、ファイバー径（Ｄ）とアッセンブリドメイン長さ（Ｌ０）との三つの異なる比のナノファイバーについて、予想されるメソ孔形態（グレーで示す）の一の形態を示す。
【図５】図５は、ＰＳ−ｂ−ＰＩフィルム中の集まったマグネタイトナノ粒子（左）及びＰＳ−ｂ−ＰＩナノファイバー中の均一に分散したマグネタイトナノ粒子（右）に対するＴＥＭイメージ（上）及び粗粒子分子動力学シミュレーション（下）の一の態様を示す。
【図６】図６は、任意に十分に分散したマグネタイトナノ粒子を含む、ＰＳ−ｂ−ＰＩナノファイバーのＴＥＭイメージの一の態様を示す。
【図７】図７は、秩序化（又は配列）メソ孔形成のために、コンバインド・アセンブリ・バイ・ソフト・アンド・ハード（ＣＡＳＨ）ケミストリーズストラテジーの一の態様を示す。
【図８】図８は、化学処理又はオゾン分解を用いる、メソポーラスポリマーナノファイバーの製造システム（系又は装置）及び製造方法の一の態様を示す。
【図９】図９は、熱処理を用いる、メソポーラス金属及びセラミックナノファイバーの製造システム及び製造方法の一の態様を示す。
【図１０】図１０は、ガスによって支援される（gas-assisted）エレクトロスピニングによる、メソポーラスカーボンナノファイバーの製造システム及び製造方法の一の態様を示す。
【図１１】図１１は、共通の軸について同軸に配列した内側ニードルと外側ニードルを有する、同軸エレクトロスピニング装置を示す。いくつかの例では、第一（コア）層及び第二（例えば、シェル又はコート）層を同軸でエレクトロスピニングするために、内側及び外側ニードルが構成される。他の例では、内側及び外側ニードルは、ガスを用いて第一流体原料をエレクトロスピニングするように構成される（例えば、ガスが外側層内にある場合、ガスによって支援される方法で、又はガスが内側／コア層内にある場合、中空ナノファイバーが提供されるように）。
【図１２】図１２は、本明細書で記載したナノ構造化材料の多くの秩序化（又は配列）形態（即ち、ミセル）を示す。
【図１３】図１３は、ＰＶＡのシェル層と、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯトリブロックコポリマーと組み合わされたＴＥＯＳゾルゲルシステムのコア層を有する紡糸されたままのナノファイバーのＳＥＭを示す。
【図１４】図１４は、本明細書に記載した方法に基づいて製造されたメソポーラスシリカナノファイバーのＳＥＭを示す。
【図１５】図１５は、本明細書に記載した方法に基づいて製造されたメソポーラスシリカナノファイバーのミクロトームされたナノファイバーのＳＥＭイメージを示す。
【図１６】図１６は、本明細書に記載した方法に基づいて製造されたメソポーラスシリカナノファイバーの断面（パネルＡ）及び長軸方向の断面（パネルＢ）のＴＥＭイメージを示す。
【図１７】図１７は、ブロックコポリマーＰ１２３（パネルＡ）及びＦ１２７（パネルＢ）を用いて製造されたメソポーラスシリカのＳＥＭを示す。
【図１８】図１８は、Ｐ１２３（パネルＡ）及びＦ１２７（パネルＢ）から製造されたメソポーラスシリカフィルムを示す。
【図１９】図１９は、種々の濃度のブロックコポリマーから製造された秩序化メソ孔を有するシリカの孔分布結果（ＢＥＴ分析による）を示す。
【図２０】図２０は、種々のポリマー濃度から製造された多孔質（又はポーラス：porous）シリカの孔分布結果（ＢＥＴ分析による）を示す。
【図２１】図２１は、本明細書に記載した方法に基づいて製造されたメソポーラスアルミナナノファイバーのＴＥＭイメージを示す。
【図２２】図２２は、本明細書に記載した方法に基づいて製造された銀結晶を有するアルミナナノファイバーのＴＥＭイメージを示す。
【図２３】図２３は、本明細書に記載した方法に基づいて製造されたメソポーラスシリカのＴＥＭイメージを示す。パネルＡは、０．４７６のモルＳｉ：モルＥＯから製造された材料を示し；パネルＢは、０．２３８のモルＳｉ：モルＥＯから製造された材料を示す。
【図２４】図２４は、０．４７６のモルＳｉ：モルＥＯ比を有する本明細書に記載した方法に基づいて製造されたナノ構造化シリカ材料の元素ＥＤＸ（Energy-Dispersive X-ray）分析を示す。
【図２５】図２５は、約０．５のモルＡｌ：モルＥＯ比を有する、酢酸アルミニウムからのナノ構造化アルミナを示す。
【図２６】図２６は、ホモポリマー流体原料から製造されたナノファイバー及びフィルムの増分（又はインクレメンタル：incremental）（パネルＡ）及び累積（又はキュミュレイティブ：cumulative）（パネルＢ）孔容積を示す。
【図２７】図２７は、ホモポリマー流体原料から製造されたナノファイバー及びフィルムの増分（パネルＡ）及び累積（パネルＢ）孔面積を示す。
【図２８】図２８は、流体原料含有Ｐ１２３から製造された多孔質（又はポーラス）ナノファイバーの増分（パネルＡ）及び累積（パネルＢ）孔容積を示す。
【図２９】図２９は、流体原料含有Ｆ１２７から製造されたナノファイバーの増分（パネルＡ）及び累積（パネルＢ）孔面積を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本明細書では、ナノ構造化（又はナノ構造の：nanostructured）材料（例えば、ナノファイバー）及び高表面積ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）及び／又は複数の孔を有するナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）の製造方法を記載する。孔は、いずれかの適するサイズ（又は寸法）を有してよい。いくつかの態様において、孔（又はポア：pore）は、「メソポア（メソ孔又は中間孔：mesopore）」であり、それは、2 〜 50 ｎｍの径を有する。いくつかの態様において、孔は、「ミクロポア（ミクロ孔又は微小孔：micropore）」であり、それは、2 ｎｍ未満の径を有する。更に他の態様において、孔は、「マクロポア（又はマクロ孔： macropores）」であり、それは、50 ｎｍより大きい径を有する。しかし、いずれかのサイズの孔を有するナノファイバー、及びいずれかのサイズの孔を有するナノファイバーの製造方法は、本明細書に提供した開示の範囲内にある。いくつかの態様において、本明細書に記載したナノファイバーは、複数の秩序化（規則化又は配列：ordered）した孔を含む。更なる又は別の態様において、本明細書に記載したナノファイバーは、高い表面積を有する多孔質（又はポーラス：porous）ナノファイバーである。特定の態様において、本明細書に記載したナノファイバーは、秩序化した孔と高い表面積を有する多孔質ナノファイバーである。
【００３８】
孔
いくつかの態様において、本明細書では、複数の孔（例えば、メソ孔）を含むナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）を記載する。特定の態様において、そのような孔は、秩序化される（例えば、ランダムでない配置（又は構造）でナノファイバー内に存在する）。いくつかの態様において、秩序化した孔は、実質的に均一な形状、実質的な均一なサイズ（又は寸法：size）を有し、ナノファイバー内で実質的に均一に分布し、又はそれらのいずれかの組み合わせにある。孔が不足する又は秩序化した孔が不足するが、その他は同様又は同じ材料であるナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）と比較すると、一の要旨において、秩序化した孔は、より高い表面積を有するナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）、より近接する（又は連続する）ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）、より柔軟なナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）及び／又はより脆性でないナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）を提供する。
【００３９】
孔及び孔の配置は、任意に、いずれかの適する形状を有する。例となる形状は、球状、卵形（ovoid）、長円体状（oval）、立方体状、円柱状（又は円筒状）、円錐状、多面体状（例えば、いずれかの数の平坦な面と真っ直ぐな縁を有する三次元形状）、層状（例えば、図３ｂ、３ｃ及び３ｄに示した）、チャンネル状（channels）、ジャイロイド状（gyroids）、幾何学的形態（geometric shapes）、非幾何学的形態（non-geometric shapes）又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。いくつかの態様において、孔は、ナノファイバーが、らせん状ナノファイバー（例えば、図１）であるように、円筒状ナノファイバー内にらせん状チャンネルを形成する。追加の例となる形状は、軸方向に配列した同心円筒及び半径方向に配列したスタックした（又は積み重ねられた：stacked）ドーナツ状を含む。図１〜６、１２、１５等は、種々の秩序化ナノファイバー形態を示す。いくつかの態様において、孔（例えば、メソ孔）は、立方晶系タイプの形態、六方晶系タイプの形態、逆六方晶系タイプの形態、ラメラタイプの形態、二連続（又はバイコンティニュアス：bi-continuous）形態、らせん系タイプ（helical-type）の形態、集合したミセルタイプの形態（assembled micelle-type morphology）（例えば、図１５に示すように）、ジャイロイド状タイプ（gyroid-type）の形態、又はそれらの組み合わせに秩序化される。
【００４０】
種々の形状の孔は、種々の「特徴的な寸法（又は大きさ）（characteristic dimensions）」を有することができる。例えば、孔の一つの特徴的な寸法は、その直径（即ち、球状の孔の中心を通り、その終点は孔の縁上にある、いずれかの真っ直ぐな線の部分（又は線のセグメント））である。孔の他の特徴的な寸法は、その半径、外周（又は周囲）、容積、深さなどを含むことができる。いずれかの形状の孔を有するナノファイバーと、いずれかの形状の孔を有するナノファイバーの製造方法を本明細書では記載するので、いくつかの態様において、特徴的な寸法は、直径以外のものであってよい。例となる特徴的な寸法は、孔の幅、厚さ、又は長さを含む。特徴的な距離（間隔又は隔たり）は、孔の中心を通る最も長い距離又は孔の中心を通る最も短い距離であってよい。特徴的な寸法は、長さの単位によって示されるいずれかの適する長さ（測定値又は測定）であり得る。
【００４１】
いくつかの態様において、孔（又は複数の孔）は、約 0.1 ｎｍ、 約 0.5 ｎｍ、 約 1 ｎｍ、 約 2 ｎｍ、 約 5ｎｍ、 約 10ｎｍ、 約 25ｎｍ、 約 50ｎｍ、 約 100ｎｍ、 約 200ｎｍ、 約 500ｎｍなどの平均の特徴的寸法を有する。いくつかの態様において、孔は、少なくとも（小さくとも又は短くとも） 0.1ｎｍ、 少なくとも 0.5ｎｍ、 少なくとも 1ｎｍ、 少なくとも 2ｎｍ、 少なくとも 5ｎｍ、 少なくとも 10ｎｍ、 少なくとも 25ｎｍ、 少なくとも 50ｎｍ、 少なくとも 100ｎｍ、 少なくとも 200ｎｍ、 少なくとも 500ｎｍなどの平均の特徴的寸法を有する。いくつかの態様において、孔は、多くとも（大きくとも又は長くとも） 0.1ｎｍ、 多くとも 0.5ｎｍ、 多くとも 1ｎｍ、 多くとも 2ｎｍ、 多くとも 5ｎｍ、 多くとも 10ｎｍ、 多くとも 25ｎｍ、 多くとも 50ｎｍ、 多くとも 100ｎｍ、 多くとも 200ｎｍ、 多くとも 500ｎｍなどの平均の特徴的寸法を有する。
【００４２】
特定の態様において、本明細書で提供するナノ構造の孔（又は複数の孔）は、2〜50 ｎｍの平均径（即ち、メソポーラス）を有する。いくつかの態様において、本明細書で提供するナノ構造は、複数のメソポーラス構造を含む。いくつかの態様において、複数のメソポーラス構造は、2〜20 ｎｍの平均径を有する。特定の態様において、複数のメソポーラス構造は、2〜15 ｎｍの平均径を有する。より特定の態様において、複数のメソポーラス構造は、2〜10 ｎｍの平均径を有する。いくつかの態様において、メソ孔は、20 ｎｍ未満の平均孔径にて、最大増分孔容積（又はマキシマム・インクレメンタル・ポア・ボリューム：maximum incremental pore volume）を有する。いくつかの態様において、メソ孔は、 15ｎｍ未満の平均孔径にて、最大増分孔容積を有する。 いくつかの態様において、メソ孔は、10ｎｍ未満の平均孔径にて、最大増分孔容積を有する。いくつかの態様において、メソ孔は、8 ｎｍ未満、 6 ｎｍ未満、又は 5 ｎｍ未満などの平均孔径にて、最大増分孔容積を有する。
【００４３】
いくつかの態様において、本明細書では、少なくとも 100 ｍ２／ｇ（例えば、BJHによって測定される）の累積孔面積（又はキュミュレイティブ・ポア・エリア：cumulative pore area）（例えば、累積メソ孔面積）を有する（複数の）ナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。特定の態様において、本明細書では、少なくとも 125 ｍ２／ｇの累積孔面積（例えば、累積メソ孔面積）を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。より特定の態様において、本明細書では、少なくとも 140 ｍ２／ｇの累積孔面積（例えば、累積メソ孔面積）を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。更により特定の態様において、本明細書では、少なくとも 150 ｍ２／ｇの累積孔面積（例えば、累積メソ孔面積）を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。いくつかの態様において、本明細書では、少なくとも 170 ｍ２／ｇの累積孔面積（例えば、累積メソ孔面積）を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。いくつかの態様において、本明細書では、表４又は５のいずれかに見られるように、そのメソ孔サイズに対する増分孔面積（又はインクレメンタル・ポア・エリア：incremental pore area）と少なくとも同じぐらい大きな特定のメソ孔サイズに対する増分孔面積を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。
【００４４】
いくつかの態様において、本明細書では、少なくとも 0.09 ｃｍ３／ｇ（例えば、BJHによって測定される）の累積孔容積（cumulative pore volume）（例えば、累積メソ孔容積）を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。特定の態様において、少なくとも 0.10 ｃｍ３／ｇ（例えば、BJHによって測定される）の累積孔容積（例えば、累積メソ孔容積）を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。より特定の態様において、本明細書では、少なくとも 0.11 ｃｍ３／ｇ（例えば、BJHによって測定される）の累積孔容積（例えば、累積メソ孔容積）を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。更により特定の態様において、本明細書では、少なくとも 0.12 ｃｍ３／ｇ（例えば、BJHによって測定される）の累積孔容積（例えば、累積メソ孔容積）を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。いくつかの態様において、本明細書では、表４又は５のいずれかに見られるように、そのメソ孔サイズに対する増分孔容積（又はインクレメンタル・ポア・ボリューム：incremental pore volume）と少なくとも同じぐらい大きな特定のメソ孔サイズに対する増分孔容積を有するナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）を提供する。
【００４５】
いくつかの態様において、本明細書で提供されるナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）は、少なくとも 100 ｍ２／ｇ の表面積（例えば、BETによって測定される）を有する。特定の態様において、本明細書で提供されるナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）は、少なくとも 250 ｍ２／ｇ の表面積（例えば、BETによって測定される）を有する。より特定の態様において、本明細書で提供されるナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）は、少なくとも 400 ｍ２／ｇ の表面積（例えば、BETによって測定される）を有する。更により特定の態様において、本明細書で提供されるナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）は、少なくとも 500 ｍ２／ｇ の表面積（例えば、BETによって測定される）を有する。更により特定の態様において、本明細書で提供されるナノファイバー（例えば、メソ孔又は秩序化メソ孔を含むナノファイバー）は、少なくとも 500 ｍ２／ｇ の表面積（例えば、BETによって測定される）を有する。
【００４６】
いくつかの態様において、孔径は、いずれかの適する技術を用いて測定される。例示的な態様において、表面積、孔サイズ、容積、径等は、任意に、透過電子顕微鏡（TEM）、走査電子顕微鏡（SEM）、ブルナウアー−エメット−テラー（ＢＥＴ）による表面分析（by Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analysis）、バレット−ジョイナー−ハレンダ（ＢＪＨ）による孔サイズ及び容積分析（by Barrett-Joyner-Halenda (BJH) pore size and volume analysis）などによって測定した。
【００４７】
いくつかの態様において、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、（実質的に）均一な形状を有する孔を有し、例えば、それらは、大部分は全て球状であり、大部分は全て立方体状などである。いくつかの態様において、（実質的に）均一な形状とは、孔の、少なくとも 50％、 少なくとも 60％、 少なくとも 70％、 少なくとも 80％、 少なくとも 90％、 少なくとも 95％、又は 少なくとも 99％が所定の形状であることを含む。孔は、ある量まで理想的な球状から逸脱していてもよく、それでも、例えば、「球状」と考えてよい。例えば、その逸脱は、1％、 5％、 10％、 20％、又は 50％の大きさまでであってよい（例えば、一方向で測定した場合球状の孔径は、第二の方向で測定した場合の孔径より２０％大きくてよく、それでも「球」と考えてよい）。いくつかの態様において、孔は、２、３、４、又は５の形状の混合を含む複数の形状であってよいが、それに限定されるものではない。 
【００４８】
ある態様において、ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも50％、 少なくとも70％、 少なくとも80％、又は少なくとも90％のメソ多孔性増分孔容積（又はメソポーラス・インクレメンタル・ポア・ボリューム：mesoporous incremental pore volume）は、最大増分メソ多孔性孔容積（又はマキシマム・インクレメンタル・メソポーラス・ポア・ボリューム：maximum incremental meso porous pore volume）を有するメソ孔径の200％、 100％、 50％、 33％、 25％、10 ｎｍ、 8 ｎｍ、 6 ｎｍ、5 ｎｍ、 4 ｎｍ、 3 ｎｍ、 2 ｎｍなどの範囲内の径を有するメソ孔からである（例えば、図１９に示すようなBET分布チャートを用いて決められる)。 ある態様において、ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔の１０ｎｍ以内の径を有するメソ孔からである。ある態様において、ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔の５ｎｍ以内の径を有するメソ孔からである。ある態様において、ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔の８、６、４、３、又は２ｎｍ以内の径を有するメソ孔からである。いくつかの態様において、ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔の２００％以内の径を有するメソ孔からである。いくつかの態様において、ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔の１５０％以内の径を有するメソ孔からである。いくつかの態様において、ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔の５０％以内の径を有するメソ孔からである。いくつかの態様において、ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔の３３％以内の径を有するメソ孔からである。ナノ構造は、複数のメソ孔を含み、少なくとも80％のメソ多孔性増分孔容積は、最大増分メソ多孔性孔容積を有するメソ孔の２５％以内の径を有するメソ孔からである。
【００４９】
いくつかの態様において、孔は、実質的に均一なサイズを有する。複数の孔は、本明細書に記載するような、特徴的な寸法（ディメンジョン：dimension）を有する。いくつかの態様において、孔は、特徴的な寸法の標準偏差が、特徴的な寸法の平均値の、約 5％、 約 10％、約 15％、約 20％、約 30％、約 50％、約 100％などである場合、実質的に均一なサイズ（size）を有する。いくつかの態様において、特定の寸法の標準偏差が、特徴的な寸法の平均値の、多くとも 5％、多くとも 10％、多くとも 15％、多くとも 20％、多くとも 30％、 多くとも 50％、 多くとも 100％などの場合、孔は、実質的に均一なサイズを有する。いくつかの態様において、孔は、実質的に均一なサイズを有さない。
【００５０】
いくつかの態様において、ナノファイバーにわたって、孔は、実質的に均一に分布される。複数の孔の各孔は、最も近い孔からある距離（即ち、「分離距離（separation distance）」）によって隔てられる。いくつかの態様において、分離距離は、一つの孔の中心から最も近い孔の中心に測られ、一つの孔の中心から最も近い孔の最も近い周囲の縁に測られ、一つの孔の縁から最も近い孔の最も近い周囲の縁に測られる。複数の孔は、複数のこれらの「分離距離」を有するであろう。いくつかの態様において、分離距離の標準偏差が、平均分離距離の、約 5％、 約 10％、 約 15％、 約 20％、約 30％、 約 50％、約 100％、などである場合、孔は、ナノファイバー にわたって、実質的に均一に分布されている。いくつかの態様において、分離距離の標準偏差が、平均分離距離の、多くとも 5％、多くとも 10％、 多くとも 15％、 多くとも 20％、 多くとも 30％、 多くとも 50％、 多くとも 100％などである場合、孔は、ナノファイバー にわたって、実質的に均一に分布されている。
【００５１】
高表面積を有するナノファイバー
種々の要旨において、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、高表面積を有し、高表面積を有するナノファイバーの製造方法を記載する。いくつかの例では、孔の秩序（又は配列）は、高表面積及び／又は特定の表面積（例えば、ナノファイバーの質量当たりの表面積 及び／又はナノファイバーの容量当たりの表面積）を生ずる。例えば、いくつかの例において、ナノファイバーの秩序は、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）内のより大きな孔充填／濃度を可能とする。 いくつかの態様において、ナノ構造化材料（例えば、 多孔質ナノファイバー）は、約 10 ｍ２／ｇ、 約 50ｍ２／ｇ、約 100ｍ２／ｇ、約 200ｍ２／ｇ、 約 500ｍ２／ｇ、約 1,000ｍ２／ｇ、 約 2,000ｍ２／ｇ、 約 5,000ｍ２／ｇ、 約 10,000ｍ２／ｇ、 などの特定の表面積を有する。いくつかの態様において、多孔質ナノファイバーは、少なくとも 10ｍ２／ｇ、少なくとも 50ｍ２／ｇ、少なくとも 100ｍ２／ｇ、少なくとも 200ｍ２／ｇ、少なくとも 500ｍ２／ｇ、少なくとも 1,000ｍ２／ｇ、少なくとも 2,000ｍ２／ｇ、少なくとも 5,000ｍ２／ｇ、少なくとも 10,000ｍ２／ｇ、などの特定の表面積を有する。特定の態様において、多孔質ナノファイバーは、少なくとも 100ｍ２／ｇの特定の表面積を有する。より特定の態様において、多孔質ナノファイバーは、少なくとも 300ｍ２／ｇの特定の表面積を有する。更により特定の態様において、多孔質ナノファイバーは、少なくとも 500 ｍ２／ｇの特定の表面積を有する。更により特定の態様において、多孔質ナノファイバーは、少なくとも700ｍ２／ｇの特定の表面積を有する。更により特定の態様において、多孔質ナノファイバーは、少なくとも800ｍ２／ｇの特定の表面積を有する。より特定の態様において、多孔質ナノファイバーは、少なくとも 1000 ｍ２／ｇの特定の表面積を有する。.
【００５２】
いくつかの態様において、多孔質ナノファイバーは、円柱状（又は円筒状）である。円柱の面積は、円柱の二つの円形端部の面積を無視して、２×数学的定数であるパイ（π）×円筒の断面積の半径（ｒ）×ナノファイバーの長さ（ｈ）（即ち、２πｒｈ）であると推測される。 いくつかの態様において、多孔質ナノファイバーの表面積は、２πｒｈより大きい。いくつかの態様において、多孔質ナノファイバーの表面積は、約 4πｒｈ、 約 10πｒｈ、約 20πｒｈ、 約 50πｒｈ、 約 100πｒｈなどである。いくつかの態様において、多孔質ナノファイバーの表面積は、少なくとも 4πｒｈ、 少なくとも 10πｒｈ、 少なくとも 20πｒｈ、 少なくとも 50πｒｈ、 少なくとも 100πｒｈ、などである。
【００５３】
一の要旨において、本明細書では、高いポロシティを有するナノファイバーを記載する。本明細書では、高いポロシティを有するナノファイバーの製造方法も記載する。「ポロシティ（又は多孔性）：Porosity」は、空隙率（又はボイド率）：void fraction」と、相互に入れ替えて使用でき、材料中の多孔質の空間の基準である。ポロシティは、全体の体積によって割られた孔の合計の容積の割合（又は比）である。いくつかの態様において、ポロシティの計算で使用される全体の体積は、多孔質ナノファイバーの集合（例えば、フィルターマットとして配置されたファイバー）によって示される体積である。いくつかの態様において、ポロシティの計算で使用される全体の体積は、多孔質ナノファイバーの外側外周長によって規定される体積である。例えば、円柱状ナノファイバーの全体の体積は、数学的定数パイ（π）×円柱の断面の半径の２乗（ｒ２）×ナノファイバーの長さ（ｈ）（即ち、πｒ２ｈ）であると推測される。ポロシティは、０％〜１００％の範囲の百分率で示される。
【００５４】
本明細書に記載するナノファイバーのポロシティは、いずれかの適する値でありえる。いくつかの態様において、ポロシティは、約 1％、 約 5％、 約 10％、 約 20％、 約 25％、約 30％、約 35％、約 40％、約 45％、約 50％、約 55％、約 60％、約 70％、約 80％などである。いくつかの態様において、ポロシティは、少なくとも 1％、少なくとも 5％、少なくとも 10％、少なくとも 20％、少なくとも 25％、少なくとも 30％、少なくとも 35％、少なくとも 40％、少なくとも 45％、少なくとも 50％、少なくとも 55％、少なくとも 60％、少なくとも 70％、少なくとも 80％などである。
【００５５】
本明細書に記載するナノファイバー、及び本明細書に記載するナノファイバーの製造方法は、いくつかの態様において、秩序化した孔を有する。理論によって拘束されるものではないが、配列した孔は、ナノファイバーが高いポロシティと、長く、連続的で、柔軟で及び／又は非脆弱性である（即ち、高品質多孔質ナノファイバーである）ことを有することを可能にする。ナノファイバーの端を規定する十分に大きい長さのいずれかの特定の部分に沿って（即ち、秩序化していない）、孔又は孔の組み合わせが存在する機会が減じられるので、そのような高品質ナノファイバーは、統計的に長いようにより思われる。 
【００５６】
一の要旨において、ナノファイバーは、高いポロシティを有し、長い。ナノファイバーの長さの測定法は、任意に、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を含むが、顕微鏡に限定させるものではない。ナノファイバーは、いずれかの適する長さを有することができる。ナノファイバーの所定の収集（又はコレクション）は、種々の長さのファイバーの分布を有するナノファイバーを有することが期待されるであろう。従って、集団のいくつかのファイバーは、平均長を超え、又は平均長に及ばない。いくつかの態様において、ナノファイバーは、約1μｍ、 約5μｍ、 約10μｍ、 約20μｍ、 約50μｍ、 約100μｍ、 約 500μｍ、 約1,000μｍ、 約5,000μｍ、 約10,000μｍ、 約 50,000μｍ、 約 100,000μｍ、約 500,000μｍ、などの平均の長さを有する。いくつかの態様において、ナノファイバーは、少なくとも 約 1μｍ、 少なくとも 約 5μｍ、 少なくとも 約 10μｍ、 少なくとも 約 20μｍ、 少なくとも 約 50μｍ、 少なくとも 約 100μｍ、 少なくとも 約 500μｍ、 少なくとも 約 1,000μｍ、 少なくとも 約 5,000μｍ、 少なくとも 約 10,000μｍ、 少なくとも 約 50,000μｍ、少なくとも 約 100,000μｍ、 少なくとも 約 500,000μｍ、などの平均の長さを有する。いくつかの態様において、ナノファイバーは、本明細書に記載するいずれかのポロシティ（例えば、２０％）と組み合わせて、いずれかのこれらの（又は他の適する）長さを有する。
【００５７】
一の要旨において、ナノファイバーは、高いポロシティを有し、実質的に連続する（切れ目がない又は隣接する）。もし、ファイバー材料がナノファイバーの長さに沿って続く場合、ファイバー材料が、少なくとも実質的にナノファイバー長全体にわたって、少なくともいくつかの隣接するファイバー材料と接触するならば、ナノファイバーは、実質的に連続する。「実質的に」長さ全体とは、ナノファイバーの長さの、少なくとも 80％、 少なくとも 90％、少なくとも 95％、又は 少なくとも 99％が、連続することを意味する。いくつかの態様において、ナノファイバーは、本明細書に記載するポロシティいずれか（例えば、３５％）と組み合わせて、実質的に連続である。
【００５８】
一の要旨において、ナノファイバーは、高いポロシティを有し、実質的に柔軟でありまたは非脆性である。柔軟なナノファイバーは、応力が加えられたとき、変形することができ、任意に、加えられた応力が除去されたとき、元の形状に戻る。種々の態様において、実質的に柔軟なナノファイバーは、少なくとも 5％、 少なくとも 10％、 少なくとも 20％、 少なくとも 50％、などまで変形することができる。非脆性ナノファイバーは、応力が加えられたとき、壊れない。いくつかの態様において、ナノファイバーは、壊れるより曲がる（例えば、実質的に柔軟である）。種々の態様において、実質的に非脆性ナノファイバーは、少なくとも 5％、 少なくとも 10％、少なくとも 20％、少なくとも 50％、などまで、壊れることなく、変形することができる。いくつかの態様において、ナノファイバーは、本明細書に記載するポロシティのいずれか（例えば、３５％）と組み合わせて、実質的に柔軟であり又は非脆性である。
【００５９】
一の要旨において、本明細書では、（ａ）少なくとも 10 πｒｈの表面積［ｒはナノファイバーの半径、ｈはナノファイバーの長さ］；（ｂ）少なくとも 100 ｍ２／ｇの特定の表面積；（ｃ）少なくとも 20％のポロシティと少なくとも 1 μｍの長さ；（ｄ）少なくとも 35％のポロシティ％［ナノファイバーは、実質的に連続である］；（ｅ）少なくとも 35％のポロシティ［ナノファイバーは、実質的に柔軟であり又は非脆性である］；（ｆ）少なくとも 1 ｎｍの平均径を有する複数の孔；（ｇ）複数の孔［孔は、実質的に均一な形状を有する］；（ｈ）複数の孔［孔は、実質的に均一なサイズを有する］；及び（ｉ）複数の孔［孔は、ナノファイバーにわたって実質的に均一に分布される］： の、いずれか一又はそれ以上を含むナノファイバーを記載する。
【００６０】
ナノファイバー材料
種々の態様において、本明細書に記載するナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、いずれかの適する材料を含む。種々の態様において、本明細書に記載する方法は、いずれかの適する材料を含むナノファイバーを製造するために使用される。例とする材料は、金属（例えば、単一の／純粋な金属、金属混合物、又は金属合金を含む）、金属酸化物（例えば、一種又はそれ以上の金属タイプを含む）（例えば、セラミック金属酸化物）、セラミック、ポリマー、カーボン（又は炭素）、又はそれらのいずれかの組み合わせ（例えば、種々の金属及び／又はセラミックのハイブリッドナノファイバー）を含む。 
【００６１】
ある態様において、本明細書で提供されるナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、多孔質（例えば、メソポーラス）ポリマー材料（例えば、ナノファイバー）を含む。 いくつかの態様において、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、ポリマーの連続的なマトリックス（matrix）を含む。特定の態様において、本明細書に記載するポリマー材料は、ブロックコポリマーの一種又はそれ以上の残余ブロック（例えば、ナノファイバーの製造の際に使用されたブロックコポリマーであり、少なくとも一種のブロックは、引き続き選択的に除去される）又は担体（又はキャリアー：carrier）ポリマーを含む。ある態様において、ポリマー材料は、ポリビニルアルコール（PVA）、ポリエチレンオキサイド（PEO）、ポリビニルピリジン、ポリイソプレン（PI）、ポリイミド、ポリ乳酸（PLA）、ポリプロピレンオキサイド（PPO）、ポリスチレン（PS）、ナイロン、ポリアクリレート（例えば、ポリアクリル酸、ポリアルキルアルカクリレート（polyalkylalkacrylate）−例えば、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリアルキルアクリレート、ポリアルカクリレート（polyalkacrylate））、ポリアクリルアミド（PAA）、ポリビニルピロリドン（PVP）、ポリアクリロニトリル（PAN）、ポリアルキレンオキサイド、ポリアリールビニル、ポリヘテロアリールビニル、エチルセルロース、セルロースエーテル、ポリイソシアネート、又はそれらの組み合わせ、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００６２】
いくつかの態様において、本明細書に記載するナノ構造化材料（ナノファイバー）は、多孔質（例えば、メソポーラス）カーボン（例えば、アモルファス又はグラファイトカーボン）を含む。ある態様において、ナノ構造化材料 （ナノファイバー）は、カーボンの連続マトリックス（例えば、ナノファイバーの連結（又は結合）材料を構成する）を含む。ある態様において、本明細書に記載するように、カーボンは、製造されたままの（例えば、紡糸されたままの) 第一材料（例えば、ナノファイバー）の熱処理（焼成）から提供される残余である。いくつかの態様において、カーボンは、ブロックコポリマー又はカーボン前駆体、例えば、担体ポリマーの残余（又は残渣）である。
【００６３】
いくつかの応用において、純粋な金属又はセラミックナノファイバーは、例えば、電池（又はバッテリー）、ウルトラ・キャパシタ（ultracapacitors）（又は超コンデンサ）、太陽電池などのデバイスで使用するために高い導電性などの魅力的な性質を有する。ナノファイバーの高い表面積と容積との比のために、それらは、触媒の分野でも有用である。ナノファイバーの焼成方法を含む、金属、セラミック、金属合金及びハイブリッドナノファイバーを製造するための流体原料（又は流体ストック：fluid stock）及び製造方法に関する追加の開示は、国際特許出願PCT/US12/53097（２０１２年８月３０日出願）、米国特許出願13/451,960（２０１２年４月２０日出願）及びUS 2012/0282484公開公報 （２０１２年１１月８日公開）、及び米国仮出願61/528,895 （２０１１年８月３０日出願）に記載されており、その各々は、そのような記載によって、本明細書に組み込まれる。
【００６４】
ある態様において、本明細書では、金属成分（例えば、金属、金属酸化物、又はそれらの組み合わせ）を含むナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）を提供する。いくつかの態様において、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、純粋な金属成分材料（例えば、ナノファイバー）であり、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、金属成分（例えば、金属又は金属酸化物）を含み、又はナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、金属成分（例えば、金属又は金属酸化物）から実質的に構成され又は本質的になる。種々の態様において、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）を含む金属成分は、金属のいずれかの適するパーセント組成を有する。いくつかの態様において、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、金属の質量で（例えば、複数のナノファイバーに関する平均で）約 99.99％、約 99.95％、約 99.9％、約 99％、約 98％、約 97％、約 96 ％、 約 95％、約 90％、 約 80％など、を含む。いくつかの態様において、ナノ構造化材料 (例えば、ナノファイバー)は、金属の質量で（例えば、複数の ナノファイバーに対する平均で）少なくとも 約 99.99％、少なくとも 約 99.95％、少なくとも 約 99.9％、 少なくとも 約 99％、少なくとも 約 98％、少なくとも 約 97％、少なくとも 約 96 ％、 少なくとも 約 95％、 少なくとも 約 90％、 少なくとも 約 80％など、を含む。特定の態様において、本明細書に記載するナノ構造化材料、例えば、ナノファイバーは、金属成分（例えば、金属、金属酸化物、セラミックなど）の連続マトリックスを含む。種々の態様において、金属成分（例えば、金属又は金属酸化物）の金属は、いずれかの適する金属であり、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ポスト−トランジションメタル（post-transition metal）、ランタニド、又はアクチニド（又は半金属又はメタロイド：metalloid）を含む。いくつかの例では、適する遷移金属は、スカンジウム（Sc）、チタン（Ti）、バナジウム（V）、クロム（Cr）、マンガン（Mn）、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、亜鉛（Zn）、イットリウム（Y）、ジルコニウム（Zr）、ニオブ（Nb）、モリブデン（Mo）、テクネチウム（Tc）、ルテニウム（Ru）、ロジウム（Rh）、パラジウム（Pd）、銀（Ag）、カドミウム（Cd）、ハフニウム（Hf）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、レニウム（Re）、オスミウム（Os）、イリジウム（Ir）、白金（Pt）、金（Au）、水銀（Hg）、ラザフォージウム（Rf）、ドブニウム（Db）、シーボーギウム（Sg）、ボーリウム（Bh）、及びハシウム（Hs）を含む。いくつかの例において、適するアルカリ金属は、リチウム（Li）、ナトリウム（Na）、カリウム（K）、ルビジウム（Rb）、セシウム（Cs）及びフランシウム（Fr）を含む。ある例では、適するアルカリ土類金属は、ベリリウム（Be）、マグネシウム（Mg）、カルシウム（Ca）、ストロンチウム（Sr）、バリウム（Ba）、及びラジウム（Ra）を含む。いくつかの例において、適するポスト−トランジションメタルは、アルミニウム（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）、すず（Sn）、タリウム（Tl）、鉛（Pb）、及びビスマス（Bi）を含む。いくつかの例において、適するランタニドは、周期表の原子番号５７〜７１を有する元素を含む。ある例���おいて、適するアクチニドは、周期表の原子番号８９〜１０３を有する元素を含む。ある態様において、金属は、メタロイド、例えば、ゲルマニウム（Ge）、アンチモン（Sb）、ポロニウム（Po）、又は珪素（Si）である。 
【００６５】
ある態様において、本明細書では、セラミック成分（例えば、単一の又は混合された金属酸化物セラミック）を含むナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）を提供する。いくつかの態様において、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、純粋なセラミックナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）であり、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）セラミックを含み、又はナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、セラッミクから実質的に構成される又はセラミックから本質的になる。いくつかの態様において、セラミック成分（例えば、セラミックナノファイバー）を含むナノ構造化材料は、セラミックを質量で約 99.99％、約 99.95％、約 99.9％、約 99％、約 98％、約 97％、約 96 ％、約 95％、約 90％、約 80％など、を含む。いくつかの態様において、セラミック成分（例えば、セラミックナノファイバー）を含むナノ構造化材料は、セラミックを質量で少なくとも 約 99.99％、少なくとも 約 99.95％、少なくとも 約 99.9％、少なくとも 約 99％、少なくとも 約 98％、少なくとも 約 97％、少なくとも 約 96 ％、少なくとも 約 95％、少なくとも 約 90％、少なくとも 約 80％、少なくとも 約 50％、少なくとも 約 30％等含む。
【００６６】
いくつかの態様において、セラミックは金属酸化物であり、金属ナノファイバーのために適するとして先にリストしたいずれかの金属の酸化物を含む。例としてのセラミックは、Al２O３、ZrO２、Fe２O３、CuO、 NiO、ZnO、CdO、SiO２、TiO２、V２O５、VO２、Fe３O４、SnO、SnO２、CoO、CoO２、Co３O４、HfO２、BaTiO３、SrTiO３、及びBaSrTiO３を含むが、それらに限定されるものではない。ある態様において、本明細書で提供されるセラミック含有材料（例えば、ナノファイバー）は、任意に、熱処理ステップ中、酸化条件で、焼成を用いて、流体原料中の一種又はそれ以上の金属前駆体又は流体原料中のゾルゲル前駆体の使用によって、製造される。
【００６７】
特定の態様において、本明細書で提供されるナノ構造材料は、金属合金である金属成分を含む。種々の態様において、金属合金は、いずれかの金属又は金属の組み合わせを含む。いくつかの例において、合金は、合金と非金属、例えば、カーボンとの間の合金である。特定の態様において、本明細書で提供される金属合金は、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ポスト−遷移金属、ランタニド、アクチニド、又はメタロイド（例えば、ゲルマニウム（Ge）、アンチモン（Sb）、ポロニウム（Po）、又はケイ素（Si）を含む。例としての金属合金は、CdSe、 CdTe、 PbSe、 PbTe、 FeNi （パーマ・アロイ（perm alloy））、Fe−Pt 金属間化合物、Pt-Pb、 Pt-Pd、 Pt-Bi、 Pd-Cu、 及び Pd-Hfを含むが、これらに制限されるものではない。金属合金ナノファイバーの製造方法は、本明細書に記載されており、合金中に見られる金属の金属前駆体の混合物を含む流体原料をエレクトロスピニング（electrospinning）することを含み得る。いくつかの例では、０酸価合金にとり、熱処理（例えば、金属前駆体の金属合金への焼成）は、還元条件下で生ずる。例えば、CdSe 合金ナノファイバーは、任意に、酢酸カドミウムと酢酸セレンの混合物（更に本明細書で記載するブロックコポリマー）の混合物を含む流体原料をエレクトロスピニングして、その後還元条件で焼成することによって製造される。
【００６８】
種々の態様において、本明細書では、金属−セラミックハイブリッド（即ち、ナノコンポジット）ナノファイバーを提供し、ナノファイバーは、金属−セラミックハイブリッドを含み、又はナノファイバーは、実質的に金属−セラミックハイブリッドから構成される。いくつかの態様において、金属−セラミックハイブリッドは、いずれかの適する金属−セラミックハイブリッドであり、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ポスト−トランジション・メタル、ランタニド、アクチニド、又はメタロイド（例えば、ゲルマニウム（Ge）、アンチモン（Sb）又はポロニウム（Po））を含む金属ナノファイバーのために適するとして記載される金属のハイブリッドを含む。いくつかの例では、セラミックは、本明細書に記載する金属酸化物である。 
【００６９】
他の態様において、本明細書に記載するナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、金属成分を含み、金属成分は、金属カーバイドである。任意の（又はオプションの：optional）金属は、本明細書に記載する通りである。いくつかの例において、例としての金属−カーバイド（又は金属炭化物）は、TiC、SiC、及びWCを含むが、これらに限定されるものではない。金属−セラミックナノファイバーの製造方法は、本明細書に記載されるが、純粋な金属とセラミック前駆体の混合物を含む流体原料をエレクトロスピニングし、還元条件下焼成することを含むことができる。例えば、いくつかの例において、SiC含有ナノファイバーは、酢酸ケイ素とＰＡＮの混合物からなる流体原料をエレクトロスピニングし、その後還元条件下で焼成することによって製造される。カーバイド製造のための更なる実験は、同時継続出願米国仮出願 No. 61/701,903（２０１２年９月１７日出願）発明の名称「炭素の金属／セラミックナノファイバー（Carbonaceous Metal/Ceramic Nanofibers）」に記載されており、この仮出願は、そのような開示のために、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【００７０】
いくつかの態様において、例えば、金属成分（例えば、金属又は金属酸化物）又はセラミック含有材料などの本明細書に記載するナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、質量で１０％未満の炭素（例えば、元素の質量）を含む。特定の態様において、そのような材料は、質量で７％未満の炭素を含む。より特定の態様において、そのような材料は、質量で５％未満の炭素を含む。より特定の態様において、そのような材料は、質量で３％未満の炭素を含む。更により特定の態様において、そのような材料は、質量で１％未満の炭素を含む。いくつかの態様において、本明細書で提供される、例えば、金属成分含有材料（例えば、金属−一種類の金属、混合金属、又は金属合金）などのナノ構造化材料は、質量で５％未満の酸素（例えば、元素の質量）を含む。ある態様において、そのような材料は、質量で３％未満の酸素を含む。特定の態様において、そのような材料は、質量で２％未満の酸素を含む。より特定の態様において、そのような材料は、質量で２％未満の酸素を含む。更により特定の態様において、そのような材料は、質量で０．５％未満の酸素を含む。
【００７１】
金属、金属酸化物、セラミック、又は合金ナノファイバーに加えて、流体原料に含まれる前駆体から誘導され得る又は含まれ得るナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）は、他のセラミック又は金属成分材料を含む。例えば、いくつかの態様において、セラミック成分は、リン酸カルシウム（CaPO４）ナノファイバーである。本願に開示した方法は、高品質多孔質リン酸カルシウム含有ナノファイバーを製造することができる。
【００７２】
いくつかの態様において、本開示の方法は、他の方法と組み合わせて、本開示の更により多くの態様を製造することができる。例えば、ナノファイバーは、表面改質されている。例えば、酵素をナノファイバー表面に固定化して、生物学的触媒を作ることができる。他の例では、半導体産業からのドーピング工程が、電気的な性質を変えるために、極めて純粋な半導体ナノファイバーに故意に不純物を導入するために用いられる。
【００７３】
他の成分も、任意に、ナノ構造化材料（例えば、ナノファイバー）に含まれる。いくつかの態様において、ナノ構造化材料（例えば、多孔質、特に配列した多孔質、ナノファイバー）は、ナノ粒子を含む。いくつかの態様において、ナノ粒子は、製造されたままの（第一）材料（例えば、紡糸されたままのナノファイバー）が製造される流体原料（例えば、本明細書に記載するブロックコポリマーを含む流体原料）に加えられる。いくつかの態様において、ナノ粒子の内包物は、本明細書で形成される孔の形態に影響を有する。図２は、ナノ粒子（暗い内部の要素）の濃度を左から右に（10％左、20％中央、及び30％右）増加させて、モデルの対称的なブロックコポリマーの予想される閉じ込められるアッセンブリ（又は集合体）を示す。下のプロットは、各ブロックとナノ粒子の半径方向の濃度のプロファイルを示す。
いくつかの態様において、本明細書に記載する連続的マトリックスは、ナノファイバーの質量の半分未満を構成するが、ナノファイバーの長さに沿って進む（又は伸びる）連続マトリックスを形成する。いくつかの例において、連続マトリックスは、ナノファイバーの長さの少なくとも５０％（例えば、ナノファイバーの集団に対する平均で）に沿って進む。特定の例において、連続マトリックスは、ナノファイバーの長さの少なくとも７０％（例えば、ナノファイバーの集団に対する平均で）に沿って進む。より特定の例において、連続マトリックスは、ナノファイバーの長さの少なくとも８０％（例えば、ナノファイバーの集団に対する平均で）に沿って進む。更に特定の例において、連続マトリックスは、ナノファイバーの長さの少なくとも９０％（例えば、ナノファイバーの集団に対する平均で）に沿って進む。更により特定の例において、連続マトリックスは、ナノファイバーの長さの少なくとも９５％（例えば、ナノファイバーの集団に対する平均で）に沿って進む。
【００７４】
多孔質ナノファイバーの製造方法
本明細書では、多孔質（例えば、メソポーラス）ナノ構造化材料（例えば、多孔質、特に秩序化（又は配列）した多孔質、ナノファイバー）の製造方法を記載する。方法は、少なくとも二種の成分（例えば、ブロックコポリマーの少なくとも二つのブロック）を含む第一材料（例えば、ナノファイバー）を製造すること、任意に、第一（製造されたままの）材料（例えば、紡糸されたままのナノファイバー）を処理して、二種の成分を材料（例えば、ナノファイバー）内で又は上で配列させること（例えば、材料／ナノファイバーをアニーリングすること）、及び材料（例えば、ナノファイバー）(例えば、有機材料又はブロックコポリマーの一のブロック、例えば、金属前駆体からの残留有機物及びポリマー材料)から少なくとも一の成分を選択的に除去して、ナノ構造化材料（例えば、多孔質ナノファイバー、例えば秩序化された孔を有する）を製造することを含む。
【００７５】
いくつかの態様において、成分は、主成分と少量成分を含む。いくつかの態様において、製造されたままの材料（例えば、紡糸されたままのナノファイバー）は、質量で少量成分より多くの主成分を含む。ある態様において、例えば、ブロックコポリマーの場合、主成分は、少量成分より、より多くの繰り返し単位を含む。種々の態様において、主成分の量と少量成分の量との比は、様々であり、種々の制御されたサイズ、形状及び分布を有する孔を生ずる。いくつかの態様において、主成分は、少なくとも部分的に少量成分を囲む。 いくつかの態様において、少量成分は、少なくとも部分的主成分を囲む。 いくつかの態様において、主成分と少量成分は、ナノファイバー内又は上に、いずれかの適する形態で配置される。例としての主成分及び少量成分は、本明細書に記載するブロックコポリマーのブロックを含む。いくつかの態様において、種々の成分の量を種々変えることの他に、ブロックコポリマーの種々のブロックのサイズも種々変えられ、種々の制御されたサイズ、形状及び分布の孔を生ずる。
【００７６】
若干の態様において、例えば、材料の製造の際に（例えば、材料のスピニングの際に）又は材料のアニーリングの際に、本明細書で提供される（プレ処理）材料の主成分と少量成分は、立方晶系タイプ構造、六方晶系タイプ構造、逆六方晶系タイプ構造、ラメラタイプ構造、らせん状タイプ構造、集合したミセルタイプ構造、ジャイロイドタイプ構造、球状構造、円柱状（又は円筒状）構造、層状構造、チャンネル状構造、二連続（二重連続又はバイコンティニュアス：bicontinuous）構造などを含む。いくつかの例において、例えば、流体原料は、ゾルゲル前駆体系（又はシステム）を含み、アニーリング工程は、存在せず、（例えば、ブロックコポリマーの）主成分及び少量成分は、ミセル構造を形成する。他の態様において、例えば、流体原料は、ゾルゲル前駆体系の一部でない金属前駆体を含み、アニーリングスチームが使用され、上述した構造が達成される。
【００７７】
いくつかの例において、主成分及び少量成分（例えば、ブロックコポリマーのブロック）は、自己組織化の能力を有する。しかし、ある例において、それらは、最初に製造された（例えば、ナノファイバーがエレクトロスピナー（electrospinner）から出現する）とき、最初は組織化されていないであろう。いくつかの態様において、主成分と少量成分は、製造されたままの材料（例えば、紡糸されたままのナノファイバー）内で、より秩序化された構造に自己組織化し、より秩序化された相要素に自己組織化し又は異なる相要素に再組織化する。いくつかの態様において、アニーリング工程（又はステップ）は、相要素の秩序化又は再秩序化を生ずる。いくつかの例において、アニーリングは、より秩序化していない状態からより秩序化した状態へ、秩序化していない状態から秩序化した状態へ、又は第一の秩序状態から第二の秩序状態へ、相転移のための活性化エネルギーを克服するための十分なエネルギーを提供する。いくつかの態様において、秩序は類似の成分から類似の成分による（例えば、ブロックコポリマーの疎水性ブロックが、疎水性相要素内に集合する）。図３の最も左の４つのパネルは、左から右へ（イメージａ）〜ｄ）へ）アニーリングの程度の増加を示す。上の列は、ナノファイバーのミクロトームされた（microtomed）断面のＴＥＭイメージを示し、下の列は、ファイバー軸に平行な断面の対応するイメージを示す。スケールバー（又は図の縮尺：scale bar）の長さは、２００ｎｍである。
【００７８】
いくつかの態様において、製造されたままの材料（例えば、紡糸されたままのナノファイバー）は、アニーリングの前に（例えば、製造と同時に又は製造後に）コートされる。いくつかの態様において、コーティングは、製造されたままの材料（例えば、紡糸されたままのナノファイバー）が、その形態（例えば、円柱状）を維持することを可能にし、又は他の逆の効果（例えば、材料／ナノファイバーの膨張）を防止することを可能にする。いくつかの態様において、コーティングは、本明細書に記載する同軸エレクトロスピニングによって適用される。コーティングを適用するための適する他の方法は、例えば、浸し塗り（又はディッピング：dipping）、噴霧（spraying）、電気析出（又はエレクトロデポジション：electro-deposition）を含む。アニーリング後、コーティングは、任意に、除去される。図３の最も右側のイメージは、NaOHを用いるエッチングで、熱的に安定なシリカコーティングの除去後、純粋なPS−b−PI コポリマーファイバーを示す。 
【００７９】
いくつかの態様において、一種又はそれ以上の成分及び／又は秩序化相要素は、秩序化材料（例えば、ナノファイバー）から、例えば、アニーリング後に、選択的に除去されて、秩序化した孔を製造する。秩序化材料（例えば、ナノファイバー）から、材料を選択的に除去するために適する方法は、本明細書に記載されている。
【００８０】
図８は、本明細書に記載する多孔質ナノファイバー（例えば、多孔質ポリマーナノファイバー）のある製造方法を説明する。いくつかの態様において、ブロックコポリマー（例えば、本明細書に記載する、PI−b−PS、PS−b−PLA、PMMA−b−PLA、又は他のコポリマー）を含む流体原料をエレクトロスピニングする。特定の態様において、流体原料を、第二流体原料を用いて同軸でエレクトロスピニングし、第二流体原料は、コーティング剤（又はコーティング剤前駆体）、例えば、担体ポリマー、又はセラミックゾルゲル前駆体系を含む。いくつかの例において、ブロックコポリマーの内側ジェット（inner jet）を流体原料から形成し、第二流体原料から形成される外側ジェット（outer jet）と共に、同軸エレクトロスピニングの結果として製造する。ナノファイバーは、一般的にコレクター（collector）に集められる。集められたナノファイバーは、任意に、アニーリングされて、ブロックコポリマーを秩序化する（例えば、球状、円柱状、穴のあいた層状、ラメラ状などとして）。いくつかの例において、一のブロック（例えば、PI 又は PLA ブロック）が除去される（例えば、オゾン分解又は塩基を用いる処理によって）。更なる又は追加の例では、ナノファイバーの外層も、除去される（その一のブロックを除去する方法と同じ方法又は異なる方法で）。いくつかの態様において、そのような方法を使用して、メソポーラスポリマーナノファイバーを製造する。
【００８１】
図９は、本明細書に記載するメソポーラスナノファイバー（例えば、メソポーラス金属、金属酸化物又はセラミックナノファイバー）の製造の他の態様を説明する。いくつかの態様において、内側ジェットを製造するために使用される流体原料は、ブロックコポリマー溶液（例えば、PI−b−PEO）及び無機成分（例えば、本明細書に記載する金属前駆体）を含む。特定の態様において、例えば、エレクトロスピニングされる内側ジェットを安定化するために、流体原料を、第二流体原料と共にエレクトロスピニングして、外側ジェットを製造する。特定の態様において、第二流体原料は、コーティング剤、例えば、担体ポリマー（例えば、熱的に安定なポリマー）又はシリカゾルゲル前駆体系を含む。いくつかの態様において、ナノファイバーのエレクトロスピニングは、ガスで支援される（gas-assisted）（例えば、同軸でガスにより支援される）。ナノファイバーは、一般的にコレクターに集められる。集められたナノファイバーは、任意にアニーリングされて、ブロックコポリマーが秩序化される（例えば、球状、円柱状、穴の開いた層状、ラメラ状）。いくつかの態様において、得られるナノファイバーは、熱的に処理される。特定の例において、熱処理は、ブロックコポリマーの全て又はいくつかの除去を生じ、コート層の全て又はいくつかの除去を生じ、及び金属前駆体を金属成分（例えば、金属酸化物、金属、又はセラミック）に焼成する。いくつかの例において、この方法は、金属成分（例えば、金属、金属酸化物、又はセラミック）の連続（メソポーラス）マトリックスを含むメソポーラスナノファイバーを生ずる。ある態様において、熱処理は、不活性な条件下で行われ、金属の形成を生ずる。他の態様において、熱処理は、化学処理と同時に行われ、金属酸化物又はセラミックの形成を生ずる。いくつかの態様において、熱的／不活性の処理が行われ、その後熱的／酸化的（例えば、空気）処理が行われる。いくつかの態様において、外側層は、別の方法で除去される（例えば、もし、外側層がシリカであれば、任意に、NaOH中でエッチングすることで、除去される）。
【００８２】
図１０は、本明細書に記載するメソポーラスナノファイバー（例えば、メソポーラスカーボンナノファイバー）を製造するためのある態様を説明する。いくつかの態様において、ブロックコポリマー 1001 を使用して（例えば、流体、例えば、水、アルコール又は溶媒を共に用いて）、流体原料 1003を製造する1002。流体原料を、エレクトロスピニング装置に（例えば、シリンジ1005を用いて）供給する 1004。いくつかの例において、流体原料を、ニードル（又は針： needle）（例えば、同軸のニードル）1006を用いて、任意にガスの支援（例えば、同軸のガス支援）を用いて、エレクトロスピニングする。いくつかの例において、流体原料の内側ジェットを、空気の外側ジェット（例えば、同軸のガス支援）と共に、エレクトロスピニングする。ナノファイバー 1008 は、一般的にコレクター1007に集められる。集められたナノファイバーは、任意に、アニーリングされ、ブロックコポリマーを秩序化する（例えば、球状、円柱状、穴の開いた層状、ラメラ状など）。いくつかの例において、熱的（及び／又は化学的）処理 1009 は、メソポーラス ナノファイバー 1010 （例えば、もし金属前駆体を使用しないならば、メソポーラスカーボンナノファイバー）を生ずる。
【００８３】
エレクトロスピニング法
一の要旨において、少なくとも二種の成分（例えば、ブロックコポリマーの二つのブロック）を含む流体原料をエレクトロスピニングすることを含むナノ構造化材料（例えば、多孔質ナノファイバー、特に秩序化多孔質ナノファイバー）の製造方法を、本明細書に記載する。いくつかの例において、そのような成分は、秩序化相要素を形成し、その少なくとも一つは、本明細書に記載するように除去できる。いずれかの適するエレクトロスピニング法が使用される。いくつかの態様において、ポリマーメルト（polymer melt）又はポリマー溶液（水溶液、アルコール溶液、ＤＭＦ溶液、又は他の溶媒系溶液）エレクトロスピニングを、任意に使用する。特定の態様において、水溶液エレクトロスピニングを使用する。他の特定の態様において、アルコール溶液エレクトロスピニングを使用する。ある態様において、同軸エレクトロスピニングを使用する。一般的に、同軸エレクトロスピニングは、共通の軸について少なくとも二種の流体のエレクトロスピニングを含むと理解されるべきである。いくつかの態様において、少なくとも一の同軸で紡糸される流体は、ガスである（それによって、エレクトロスピニングにガス支援を与える）。いくつかの例において、共通の軸は、第一流体がエレクトロスピニングされる軸と実質的に同様の軸、例えば、第一流体の５度以内、３度以内又は１度以内の軸である。図１１は、同軸エレクトロスピニング装置1100を説明する。同軸ニードル装置は、内側ニードル（inner needle） 1101 及び外側ニードル（outer needle） 1102を含み、その両方のニードルは、同様の軸1103の周りに同軸で配置される。いくつかの態様において、更に同軸のニードルが、任意に、ニードル1101 と 1102の周囲に、内側に又は間に配置され得、それらは軸1103の周囲に配置される。いくつかの例において、ニードルの端部は、任意にオフセット（offset）1104される。
【００８４】
いずれかの適するエレクトロスピニング技術が、任意に、使用される。例えば、昇温エレクトロスピニングが、米国特許No. 7,326,043（２００４年１０月１８日出願）；米国特許出願No. 13/036,441 （２０１１年２月２８日出願）；及び米国特許No. 7,901,610 （２００８年１月１０日出願）に記載されており、それらはそのような開示のために本明細書に組み込まれる。いくつかの態様において、エレクトロスピニングは、 PCT 出願 PCT/US11/24894 （２０１１年２月１５日出願）に記載のようにガスによって支援されるが、そのような記載のためにそれは本明細書に組み込まれる。手短に言えば、ガス支援エレクトロスピニングは、流体原料と共に沿って高速でガスの流れを放出することを含む（例えば、流体原料の内側の又は流体原料を囲む流れとして）。いくつかの例として、ガス支援エレクトロスピニングは、エレクトロスピニング法の処理量、得られるナノファイバーの形態などを増加させる。
【００８５】
いくつかの態様において、方法は、第二流体原料と共に第一流体原料を同軸でエレクトロスピニングして、第一ナノファイバーを製造することを含む。例としての同軸でのエレクトロスピニング技術は、PCT特許出願PCT/US11/24894（２０１１年２月１５日出願）に記載され、それは、そのような記載のために本明細書に組み込まれる。いくつかの態様において、第一流体原料は、少なくとも一のブロックコポリマーを含み、第二流体原料は、コーティング剤を含み、第一ナノファイバーは、第一層（例えば、コア）及び少なくとも第一層を部分的にコートする第二層（例えば、コート）を含む。更に、任意に、第一及び第二流体原料と共に、ガスが、同軸でエレクトロスピニングされる。
【００８６】
流体原料
種々の態様において、本明細書に記載する流体原料からの第一（製造されたままの）材料を製造するために、種々の方法が使用される。いくつかの要旨において、本明細書に記載する方法は、流体原料をエレクトロスピニングすることを含む。他の例において、本明細書に記載する流体原料は、任意に、キャストされ、又はスピンコートなどされて、本明細書に記載する方法に基づくナノ構造化材料に変換され得る第一材料を製造する。いくつかの態様において、エレクトロスピニングされる流体原料のエレクトロスピニングは、ナノファイバーを製造する。
【００８７】
いくつかの態様において、流体原料は、溶剤系（例えば、ヘキサン等の有機溶剤を含む）又は水性（即ち、水系又は水含有）である。特定の態様において、金属、セラミック、金属合金、又はそれらのいずれかの組み合わせ（例えば、ハイブリッド／複合材料（又はコンポジット：composite）ナノファイバー）を製造するために適する流体原料は、水溶性ポリマー及び前駆体分子を含む。特定の例において、そのような組み合わせを、（例えば、前駆体とモノマー残基との間の、例えば縮合反応等の会合によって）ポリマーのブロック上に実質的に均一に分布させる。そのような会合は、国際特許出願PCT/US12/53097（２０１２年８月３０日出願）、米国特許出願13/451,960（２０１２年４月２０日出願）、及び公開公報US 2012/0282484（２０１２年１１月８日公開）、及び米国仮出願 No. 61/528,895（２０１１年８月３０日出願）により十分に記載されており、そのような開示と種々の金属前駆体の開示のために、本明細書に組み込まれる。
【００８８】
特定の態様において、流体原料は、ブロックコポリマーを含む。より特定の態様において、流体原料は、ブロックコポリマーと前駆体を含む。更により特定の態様において、流体原料は、ブロックコポリマーと金属前駆体を含む。更により特定の態様において、流体原料は、両親媒性ブロックコポリマー及び金属前駆体を含む。いくつかの態様において、流体原料は、ブロックコポリマー及びゾルゲル系（又はシステム：system）（例えば、TEOS、エタノール及びHCl（aq）の組み合わせによって製造されるような）を含む。特定の態様において、流体原料は、（ｉ）少なくとも一のブロックコポリマー、（ｉｉ）ゾルゲル前駆体（例えば、TEOS）、（ｉｉｉ）アルコール又は水、及び（ｉｖ）任意の酸（例えば、希ＨＣｌ）を含む、又はの組み合わせによって製造される。
【００８９】
いくつかの態様において、前駆体は、紡糸されたままの又はアニーリングされた材料の処理の際に、他の材料に任意に変換される材料を含む。例えば、いくつかの例において、種々の態様において、前駆体は、金属前駆体（それは、金属、金属酸化物、セラミックなどに変換され得る）、セラミック（ゾルゲル）前駆体、カーボン前駆体、又はそれらのいずれかの組み合わせである。いくつかの態様において、カーボン前駆体は、ポリマー（例えば、本明細書に記載するポリアクリロニトリル又は他の担体ポリマー）であり、エレクトロスピニングされた流体原料の熱処理は、カーボン前駆体を連続カーボンマトリックス（例えば、カーボンナノファイバー）に変換することができる。 
【００９０】
いくつかの態様において、本明細書に記載する流体原料は、任意に、（例えば、いずれかの適する形状の）ナノ粒子を含む。いくつかの態様において、そのようなナノ粒子は、金属成分ナノ粒子、金属ナノ粒子（例えば、単一の金属又は金属合金）、金属酸化物ナノ粒子、セラミックナノ粒子、又はナノクレー（nanoclay）ナノ粒などを含む。いくつかの例において、そのような金属成分、金属、金属酸化物、セラミックなどは、任意に、本明細書に記載するナノ構造化材料（例えば、多孔質ナノファイバー）又は前駆体のために記載したいずれかのそのような金属成分、金属、金属酸化物、セラミックなどである。更に、米国特許 No. 7,083,854 （２００５年５月１０日出願）に記載のナノクレーが、任意に使用される。流体原料の成分は、米国特許出願 11/694,435 （２００７年３月３０日出願）、又はPCT 特許出願No. PCT/US10/35220 （２０１０年５月１８日出願）に記載のように、任意に本明細書に記載の流体原料中で使用される。それらの文献は、そのような記載のために、本明細書に組み込まれる。
【００９１】
いくつかの態様において、例えば、金属、金属酸化物、又はセラミック含有ナノ構造材料が要求され、本明細書で記載された流体原料は、金属前駆体を含む。特定の態様において、流体原料は、少なくとも二種の金属前駆体（例えば、合金、混合物、又はハイブリッド／複合物が要求される場合）を含む。ある態様において、金属前駆体は、金属−リガンド会合物（metal-ligand association）（コンプレックス、複合物又は錯体：complex）（例えば、配位錯体）であり、各金属前駆体は、一種又はそれ以上のリガンド（例えば、1〜10、2〜9、又はいずれかの適する数のリガンド）と会合した（コンプレックスした）金属原子を含む。特定の態様において、本明細書に記載する前駆体は、少なくとも二種の異なるタイプのリガンド（例えば、少なくとも一種の酢酸塩及び少なくとも一種のハロゲン化物）を含む。いくつかの態様において、前駆体は、金属カルボン酸塩（例えば、−OCOCH３、又は他の−OCOR 基、ここで、Rは、アルキル、置換されたアルキル、アリール、置換されたアリールなど）である。特定の態様において、前駆体は、酢酸リチウム、酢酸ベリリウム、酢酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、酢酸アルミニウム、酢酸ケイ素、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、酢酸チタン、酢酸バナジウム、酢酸クロム、酢酸マンガン、酢酸鉄、酢酸コバルト、酢酸ニッケル、酢酸銅、酢酸亜鉛、酢酸ガリウム、酢酸ゲルマニウム、酢酸ジルコニウム、酢酸パラジウム、酢酸銀、酢酸カドミウム、酢酸スズ、酢酸バリウム、酢酸ハフニウム、酢酸タングステン、酢酸鉛などである。若干の態様において、前駆体は、金属硝酸塩である。特定の態様において、前駆体は、硝酸リチウム、硝酸ベリリウム、硝酸ナトリウム、硝酸マグネシウム、硝酸アルミニウム、硝酸ケイ素、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸チタン、硝酸バナジウム、硝酸クロム、硝酸マンガン、硝酸鉄、硝酸コバルト、硝酸ニッケル、硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸ガリウム、硝酸ゲルマニウム、硝酸ジルコニウム、硝酸パラジウム、硝酸銀、硝酸カドミウム、硝酸スズ、硝酸バリウム、硝酸ハフニウム、硝酸タングステン、硝酸鉛などである。いくつかの態様において、前駆体は、金属アルコキシド（例えば、メトキシド、エトキシド、イソプロピルオキサイド、ｔ−ブチルオキサイドなど）である。特定の態様において、前駆体は、リチウムアルコキシド、ベリリウムアルコキシド、ナトリウムアルコキシド、マグネシウムアルコキシド、アルミニウムアルコキシド、ケイ素アルコキシド、カリウムアルコキシド、カルシウムアルコキシド、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、クロムアルコキシド、マンガンアルコキシド、鉄アルコキシド、コバルトアルコキシド、ニッケルアルコキシド、銅アルコキシド、亜鉛アルコキシド、ガリウムアルコキシド、ゲルマニウムアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、パラジウムアルコキシド、銀アルコキシド、カドミウムアルコキシド、スズアルコキシド、バリウムアルコキシド、ハフニウムアルコキシド、タングステンアルコキシド、鉛アルコキシド、などである。いくつかの態様において、前駆体は、金属ハロゲン化物（例えば、塩化物、臭化物、など）である。特定の態様において、前駆体は、ハロゲン化リチウム���ハロゲン化ベリリウム、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化マグネシウム、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化ケイ素、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化カルシウム、ハロゲン化チタン、ハロゲン化バナジウム、ハロゲン化クロム、ハロゲン化マンガン、ハロゲン化鉄、ハロゲン化コバルト、ハロゲン化ニッケル、ハロゲン化銅、ハロゲン化亜鉛、ハロゲン化ガリウム、ハロゲン化ゲルマニウム、ハロゲン化ジルコニウム、ハロゲン化パラジウム、ハロゲン化銀、ハロゲン化カドミウム、ハロゲン化スズ、ハロゲン化バリウム、ハロゲン化ハフニウム、ハロゲン化タングステンなどである。ある態様において、前駆体は、ジケトン（diketone）（例えば、アセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、など）である。特定の態様において、前駆体は、リチウムジケトン、ベリリウムジケトン、ナトリウムジケトン、マグネシウムジケトン、アルミニウムジケトン、ケイ素ジケトン、カリウムジケトン、カルシウムジケトン、チタンジケトン、バナジウムジケトン、クロムジケトン、マンガンジケトン、鉄ジケトン、コバルトジケトン、ニッケルジケトン、銅ジケトン、亜鉛ジケトン、ガリウムジケトン、ゲルマニウムジケトン、ジルコニウムジケトン、パラジウムジケトン、銀ジケトン、カドミウムジケトン、スズジケトン、バリウムジケトン、ハフニウムジケトン、タングステンジケトン、鉛ジケトン、などである。
【００９２】
ある態様において、本明細書に記載する流体原料は、ゾルゲル前駆体、例えば、テトラエチルオルトシリケート（又はオルトケイ酸テトラエチル）（tetraethyl orthosilicate：TEOS）、硝酸カルシウム四水和物、ケイ酸ナトリウム、硝酸アルミニウム無水和物、水酸化アルミニウム、などを含む。ある態様において、流体原料は、ゾルゲル系を含み、それは、ゾルゲル前駆体を、必須の試薬と組み合わせて、ゾルゲル反応を開始させることで製造される。例えば、いくつかの態様において、ゾルゲル系は、ＴＥＯＳ、エタノール及びＨＣｌの組み合わせから形成される反応混合物を含む。
【００９３】
いくつかの態様において、前駆体は、流体原料の成分に一つにのみ又は選択的に溶解する（例えば、他のポリマーブロックにわたって、ブロックコポリマーのポリマーブロックの一つに選択的に溶解する−そのことは、いくつかの例において、製造されたままの／紡糸されたままの又はアニーリングされたナノ構造化材料／ナノファイバー中のブロックコポリマーの他のブロック（例えば、疎水性又は親水性部分）の自己組織化によって形成される相要素内より、ブロックコポリマーの一のブロック（例えば、親水性又は疎水性ブロック）の自己組織化によって形成される相要素内に、極めて高濃度の前駆体を生ずる）。いくつかの態様において、ナノファイバーの焼成は、前駆体をナノファイバーのある部分（即ち、前駆体が、溶解し従って配置されたところ）のみナノファイバー材料に変換する。
【００９４】
秩序化した相要素を形成し、相要素の少なくとも一部を選択的に除去することによって秩序化孔を形成することができる、いずれかの流体原料、又は流体原料の組み合わせは、適する。
【００９５】
ブロックコポリマー
いくつかの態様において、流体原料は、ポリマーを含む。いくつかの態様において、ポリマーは、コポリマー（即ち、唯一のモノマーが使用されるホモポリマーと対照的に、二又はそれ以上のモノマー種から誘導されるポリマー）である。特定の態様において、本明細書で提供されるコポリマーは、不混和性のモノマー／モノマー残基種（即ち、相互に非混合である）を含む。他の特定の態様において、本明細書で提供されるコポリマーは、材料（例えば、ナノファイバー）内に周期的な（又は断続的な）ナノ構造（即ち、相要素）を形成するために、ミクロ相が分離するモノマー／モノマー残基種を含む。ある例において、本明細書で提供されるミクロ相分離は、不混和性のモノマーが、コポリマー内で相互に共有結合で結合し、従って、巨視的に分離できないので生ずる。巨視的な分離と対照的に、本明細書で提供するブロックコポリマーのモノマー残基は、小さな構造（即ち、相要素）を形成する。
【００９６】
いくつかの態様において、コポリマーは、グラフトコポリマーである。グラフトコポリマーは、一種の分枝したコポリマーであり、側鎖は、主鎖と構造的に異なる。主鎖は、ホモポリマー又はコポリマーでありえる。側鎖は、ホモポリマー又はコポリマーでありえる。主鎖及び側鎖のいずれかの配置が、秩序化した（又は配列した）孔を有するナノファイバー及び／又は秩序化した（又は配列した）相要素を形成するために適し得る。 
【００９７】
他の適するタイプのコポリマーは、「ブロックコポリマー」である。ブロックコポリマーは、異なる重合したモノマーのブロックでできている。例えば、PS−b−PMMAは、ポリスチレン−ブロック−ポリ（メチルメタクリレート）の省略である。そして、任意に、最初にスチレンを重合し、その後ポリスチレン鎖の反応性末端からＭＭＡを重合することによって製造する。このポリマーは、二つの異なる化学的なブロックを含むので、「ジブロックコポリマー」である。トリブロック、テトラブロック、マルチブロックなども適する。いくつかの態様において、ジブロックコポリマーは、リビング重合技術、例えば、原子移動フリーラジカル重合（atom transfer free radical polymerization：ATRP）、可逆的付加フラグメンテーション連鎖移動（reversible addition fragmentation chain transfer：RAFT）、開環メタセシス重合（ring-opening metathesis polymerization：ROMP）、及びリビングカチオン又はリビングアニオン重合（living cationic or living anionic polymerizations）などを用いて製造される。他の適する技術は、  チェイン・シャットリング・ポリメリゼイション（chain shuttling polymerization）である。ブロックコポリマー製造の他の戦略（又はストラテジー）は、ポリマー前駆体とヘテロファンクショナル（heterofunctional）架橋剤との間の化学選択的段階的カップリングである。この方法を、例えば、テトラブロッククオーターポリマーなどのより複雑な構造を製造するために使用することができる。いずれかの適するブロックコポリマーの製造方法を、本明細書に記載する秩序化多孔質ナノファイバーを製造するために使用することができる。
【００９８】
いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、「Ａ」及び「Ｂ」と呼ばれる少なくとも二つのタイプのモノマー種を含む。いくつかの態様において、ブロックコポリマーのブロックは、特定のサイズ（例えば、「Ａ」のブロック当たりの重合した「Ａ」モノマーの数及び／又は「Ｂ」のブロック当たりの重合した「Ｂ」モノマーの数）を有する。 種々の態様において、「Ａ」ブロック及び／又は「Ｂ」ブロックは、サイズの分布を有する又は単分散（例えば、全ての「Ａ」ブロックは、適切に低い標準偏差（例えば、5％、10％、20％又は50％）以内で、２０の重合した「Ａ」モノマーを有する）である。
【００９９】
いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」」と呼ばれる３タイプのモノマー種を含む。例えば、いくつかの態様において、PS−b−PI−b−PLA トリ−ブロックコポリマーのPI 及び PLA ブロックが除去されて、約７０％多孔質ナノファイバーを生ずる。非常に多くのモノマー種が任意に使用されて、種々の材料を組み込む（即ち、ハイブリッドナノファイバー）及び／又はより複雑な構造を構築する。
【０１００】
各ブロックの相対的なサイズに依存して、いくつかの形態が得られる。ジブロックコポリマーでは、十分に異なるブロック長は、第二のマトリックス中の一のブロックのナノメーターサイズの球形状をもたらす（例えば、ポリスチレン中のPMMA）。より相違しないブロック長を用いると、「六方晶系状に充填された円柱状」配置を得られる。いくつかの態様において、 同様な長さのブロックは、層を形成する（即ち、ラメラ相）。 いくつかの態様において、ジャイロイド相は、円柱状とラメラ相の間の中間のブロック長で形成する。ブロックコポリマーのブロックのサイズは、所望の配置を有するナノファイバー孔及び／又は相要素を形成するためにいずれかの適する様式で変えられる。いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、両親媒性である（例えば、少なくとも一種の疎水性ブロックと少なくとも一種の親水性ブロックを有する）。
【０１０１】
種々の態様において、いずれかの適するコポリマー（例えば、ブロックコポリマー）が、使用される。いくつかの態様において、適するコポリマーは、両親媒性コポリマーである。ある態様において、適するコポリマーは、界面活性剤であるコポリマーである。ある態様において、コポリマーは、第一及び第二ブロックを含み、第一及び第二ブロックは、相互に異なるジブロックコポリマーである。他の態様において、コポリマーは、第一、第二及び第三ブロックを含むトリブロックコポリマーであり、少なくとも二つのブロックは、相互に異なる。特定の態様において、各ブロックは、最低で少なくとも 10 モノマー残基を有する。より特定の態様では、各ブロックは、最低で少なくとも 20 モノマー残基、又は 少なくとも 30 モノマー残基を有する。
【０１０２】
いくつかの態様において、コポリマーは、式（Ｉ）：−（AｄR１ｎ−BR２ｍ）ａ−（WｅR３ｏ−XR４ｐ)ｂ−（YｆR５ｑ−ZR６ｒ）ｃ− の構造を有するブロックコポリマーである。いくつかの態様において、A、 B、 W、 X、 Y、及び Z の各々は、独立してC、 O、 N、又は Sから選択される。ある態様において、少なくとも A 又は B の一つは、Cであり、少なくとも W 又は Xの一つは、Cであり、 少なくとも Y 及び Zの一つは、 Cである。いくつかの態様において、各々及び各々のR１、R２、R３、R４、R５、及びR６は、独立して H、ハロゲン、 CN、OH、NO２、NH２、NH（アルキル）又はN（アルキル）（アルキル）、SO２アルキル、 CO２−アルキル、アルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、S−アルキル、シクロアルキル、ヘテロサイクル（heterocycle）、アリール、又はヘテロアリールから選択される。ある態様において、アルキル、アルコキシ、S−アルキル、シクロアルキル、ヘテロサイクル、アリール又はヘテロアリールは置換されている又は置換されていない。いくつかの態様において、本明細書に記載するいずれかのアルキルは、例えば、C１−C６又はC１−C３アルキル等の低級アルキルである。若干の態様において、各々のR１、 R３，及びR５は、同じ又は異なる。特定の態様において、少なくとも一のR１、R３、及びR５は、Hではない。いくつかの態様において、少なくとも一のR１は、Hではなく、少なくとも一のR３は、Hではなく、及び／又は 少なくとも一のR５は、Hではない。ある態様において、−（AR１ｎ−BR２ｍ）ａ−と−（WR３ｏ−XR４ｐ）ｂ−は、異なる。いくつかの態様において、ａは、1−1000、 bは、1−1000であり、ｃは、0−1000である。特定の態様において、ａは、10−200であり、ｂは、10−200であり、ｃは、0−200である。より特定の態様において、ａは、10−200であり、ｂは、10−200であり、ｃは、10−200である。別の態様では、ａは、10−200であり、ｂは、10−200であり、ｃは、0である。ある態様において、各々のn、m、o、p、q、及び rは、0−3であり、例えば、A、B、W、X、Y、及びZの性質に各々依存する。いくつかの態様において、各々の d、e、及び fは、独立して1−12である。より特定の態様において、各々の d、e、及び fは、独立して1−6、又はより特には 1−2である。特定の態様において、置換基は、任意に、一又はそれ以上のH、ハロゲン、 CN、OH、NO２、NH２、NH（アルキル）又はN（アルキル）（アルキル）、SO２アルキル、 CO２−アルキル、アルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、S−アルキル、シクロアルキル、ヘテロサイクル、アリール、又はヘテロアリールで置換される。ある態様において、ブロックコポリマーは、いずれかの適する残基、例えば、H、OHなどで終端している。
【０１０３】
いくつかの態様において、適するブロックコポリマーは、第一ブロック及び第二ブロックを含むブロックコポリマーであり、第一及び第二ブロックは、それら自身に対する親和性を有する及び／又は相互に嫌う（又は相互に不溶性である)。いくつかの態様において、適するブロックコポリマーは、第一ブロック及び第二ブロックを含み、第一ブロックは、親水性であり、第二ブロックは、疎水性又は親油性である（例えば、第一ブロックは、第二ブロックより、より親水性である、又は第二ブロックは、第一ブロックより、より疎水性であることを含む）。 いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、（例えば、それらのモノマー残基に) アルコール基、エーテル基、アミン基、又はそれらの組み合わせ（又は他の求核基）を含む少なくとも一のブロックを含む。 
【０１０４】
例えば、ある態様において、ブロックコポリマーは、ポリビニルアルコール（PVA）ブロック、ポリエチレンオキサイド（PEO）ブロック、ポリビニルピリジンブロック又はいずれかのそれらの組み合わせを含む。ある態様において、本明細書で提供されるブロックコポリマーは、（例えば、疎水性又は親油性ブロックとして）ポリイミドブロック、ポリ乳酸（PLA）ブロック、ポリプロピレンオキサイド（PPO）ブロック、 ポリスチレン（PS）ブロック、ナイロンブロック、ポリアクリレートブロック（例えば、ポリアクリル酸、ポリアルキルアルカクリレート（polyalkylalkacrylate）−例えば、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリアルキルアクリレート、ポリアルカクリレート（polyalkacrylate））、ポリアクリルアミド（PAA）ブロック、ポリビニルピロリドン（PVP）ブロック、ポリアクリロニトリル（PAN）、又はそれらの組み合わせを含む。いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、熱的又は化学的に分解可能なポリマーブロック、例えば、ポリイソプレン（PI）ブロック、ポリ乳酸（PLA）ブロック、ポリビニルアルコール（PVA）ブロック、ポリエチレンオキサイド（PEO）ブロック、ポリビニルピロリドン（PVP）ブロック、ポリアクリルアミド（PAA）ブロック又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。ある態様において、ブロックコポリマーは、熱的又は化学的に安定なポリマーブロック, 例えば、ポリスチレン（PS）ブロック、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）ブロック、ポリアクリロニトリル（PAN）ブロック、又はそれらのいすれかの組み合わせを含む。ある態様において、ブロックコポリマーは、化学的及び熱的条件下で分解可能なブロックを含み、第二ブロックは、そのような条件下で、分解可能でない。 
【０１０５】
特定の態様において、本明細書に記載するブロックコポリマーは、PI−b−PEO、PAN−b−PEO、PVA−b−PS、PEO−b−PPO−b−PEO、PPO−b−PEO−b−PPO、PVA−b−PEO、PVA−b−PAN、PVA−b−PPO、PI−b−PS、PEO−b−PS、PI−b−PS、PVA−PMMA、PVA−AA、PEO−b−PMMA、又はそれらの組み合わせである、又はを含む。より特定の態様において、ブロックコポリマーは、PI−b−PS、PS−b−PLA、PMMA−b−PLA、PI−b−PEO、PAN−b−PEO、PVA−b−PS、PEO−b−PPO−b−PEO、PPO−b−PEO−b−PPO、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。
【０１０６】
ブロックコポリマーは、いずれかの適するアセンブリ・ドメイン長（assembly domain length）（例えば、ポリマー中のモノマーＡの単位の長さ；Ｌ０）を有する。図４は、粗粒の分子動力学シミュレーションからのファイバー径（Ｄ）とアセンブリ・ドメイン長（Ｌ０）との３つの異なる比で、非対称ブロックコポリマーナノファイバー中の予想されるメソ孔形態（灰色で示す）を示す。見られるように、このＤ／Ｌ０比は、ブロック「A」とブロック「B」との一定の比（例えば、2:8）で、異なる孔形態を生ずる。
【０１０７】
一の要旨において、本明細書に記載するナノ構造化材料の製造方法は、ナノファイバーからブロックコポリマーの少なくとも一部を選択的に除去すること（例えば、それによって、秩序化（又は配列した）メソポーラスナノファイバーを製造すること）を含む。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの少なくとも一部を選択的に除去することは、ブロックコポリマーの一ブロックを選択的に分解すること及び／又は除去することを含む。いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、分解可能ブロック及び／又は除去可能ブロックを含む。例えば、分解可能ブロックは、化学的に分解可能、熱的に分解可能又はそれらのいずれかの組み合わせでありえる。化学的又は熱的に分解可能ブロックの例は、ポリイミド、ポリ乳酸（PLA）、ポリビニルアルコール（PVA）、ポリエチレンオキサイド（PEO）、ポリビニルピロリドン（PVP）、及びポリアクリルアミド（PAA）を含む。
【０１０８】
いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、分解可能な及び／又は除去可能なブロックを分解及び／又は除去するために適する条件下で分解しないブロックを更に含む。いくつかの態様において、ブロックコポリマーは、熱的に安定なブロック及び／又は化学的に安定なブロックを含む。熱的に又は化学的に安定なブロックの例は、ポリスチレン（PS）、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）、及びポリアクリロニトリル（PAN）を含む。 
【０１０９】
本明細書に記載する方法で使用するために例として適するブロックコポリマーは、PI−b−PS、PS−b−PLA、PMMA−b−PLA、PI−b−PEO、PAN−b−PEO、PVA−b−PS、PEO−b−PPO−PEO、PPO−b−PEO−PPO、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。表記「−b−」は、ポリマーは、「−b−」の前後に示したブロックを含むブロックコポリマーであることを示す。
【０１１０】
ナノファイバーコーティング
いくつかの態様において、記載されたナノ構造化材料（例えば、多孔質ナノファイバー、例えば、秩序（又は配列）多孔質ナノファイバー）の製造方法は、第一ナノファイバーをコートすることを含み、第一ナノファイバーは、コポリマー（例えば、ブロックコポリマー）を含む。記載したようにある態様において、本明細書では、ブロックコポリマーのブロックが、ミクロ（又は微小）相分離して秩序（又は配列）構造を生ずる。いくつかの態様において、ミクロ相分離のために必要な時間は、本明細書に記載するように、第一ナノファイバーをアニーリングすることによって、減じられる。いくつかの態様において、コーティングは、第一ナノファイバーを保護し及び／又はアニーリング条件下（例えば、昇温又は化学薬品と接触）、第一ナノファイバーの形態（例えば、ナノファイバーサイズ及び形状）を維持することを助ける。いくつかの態様において、コーティングは、ブロックコポリマーの微小相分離のための時間スケールを、第一ナノファイバーに第一流体原料をエレクトロスピニングするための時間スケールと一致させることを可能にする。コーティングは、いずれかの適する厚さを有する。
【０１１１】
コーティング及び／又はコーティング剤（即ち、コーティングを含む材料）は、いずれかの適する材料を含む。いくつかの態様において、コーティングは、熱的に安定である。いくつかの態様において、コーティング剤は、シリカ、熱安定なポリマー（例えば、PS、PMMA又はPAN）、又はいずれかのそれらの組み合わせを含む。いくつかの態様において、コーティング剤は、いずれかの他の適する材料中に、例えば、エレクトロスピニングされ得る流体原料中に、溶解される及び／又は組み合わされる。いくつかの態様において、コーティングは、少なくとも部分的に第一ナノファイバーを囲む。いくつかの態様において、第一ナノファイバーは、コーティング剤によって囲まれる。
【０１１２】
コーティングは、いずれかの適する方法で適用（塗工又は塗布）される。いくつかの態様において、第一ナノファイバーは、コーティング剤中に、浸される（例えば、漬けられる、沈められる）。いくつかの態様において、コーティング剤は、第一ナノファイバーに噴霧（又はスプレイ）される。更により多くの態様では、コーティング剤は、第一ナノファイバーに電着される（エレクトロデポジットされる）。
【０１１３】
いくつかの態様において、ブロックコポリマーを含む第一流体原料は、第二流体原料と共に同軸でエレクトロスピニングされ、第二流体原料は、コーティング剤を含む。同軸でエレクトロスピニングするための方法とデバイスは、PCT特許出願PCT/US11/24894（２０１１年２月１５日出願）に記載されている。いくつかの態様において、第二流体原料は、第一流体原料を囲む。
【０１１４】
ナノファイバーのアニーリング
いくつかの態様において、ナノファイバーをアニーリングすることを含む、秩序化（又は配列）多孔質ナノファイバーの製造方法が記載されている。いくつかの態様において、ナノファイバーは、微小相分離可能な主成分及び少量成分を含む（例えば、ブロックコポリマー）。いくつかの態様において、アニーリング工程（ステップ）は、本明細書に記載するような秩序化（又は配列）相要素にブロックコポリマーの自己組織化を促進する。
【０１１５】
秩序化相要素は、本明細書に記載するようないずれかの適するサイズ又は形状を有する。限定しない例は、球状、円柱状、層状、チャンネル状又はそれらのいずれかの組み合わせである。
【０１１６】
いくつかの態様において、ナノファイバーは、ブロックコポリマーが、秩序化相要素を形成することが可能なような十分な条件で加熱される。加熱は、いずれかの適する時間いずれかの適する温度で行われる。例えば、ナノファイバーは、約 40 ℃、約 50 ℃、約 60 ℃、約 80 ℃、約 100 ℃、約 200 ℃などの温度に加熱される。いくつかの態様において、ナノファイバーは、少なくとも 40 ℃、少なくとも 50 ℃、少なくとも 60 ℃、少なくとも 80 ℃、少なくとも 100 ℃、少なくとも 200 ℃などの温度に加熱される。いくつかの態様において、ナノファイバーは、約 1 分間、約 5分間、約 20分間、約 60分間など加熱された温度で（即ち、加熱されて）保持される。いくつかの態様において、ナノファイバーは、少なくとも 1分間、少なくとも 5分間、少なくとも 20分間、少なくとも 60分間など、加熱された温度で（即ち、加熱されて）保持される。
【０１１７】
いくつかの態様において、ナノファイバーは、ブロックコポリマーが配列相要素を形成することが可能な十分な条件で、化学薬品と接触させられる（即ち、化学的にアニーリングされる）。ナノファイバーは、例えば、水又は有機溶剤、例えば、ヘキサン、アセトン、エタノールなどを含む、いずれかの適する化学薬品と接触させられる。いくつかの態様において、コーティングは、化学薬品に溶解しない。いくつかの態様において、化学薬品は、コーティングを通って、拡散し得る。
【０１１８】
いくつかの態様において、外力が、アニーリングの方法に、使用される。例えば、いくつかの態様において、マグネタイトナノ粒子が、流体原料及び／又はナノ粒子に加えられ、外部磁場が、マグネタイトナノ粒子を配列させ及び／又は配置させるために使用される。他の適する外場は、エレクトロスピニングされたままのナノファイバーの伸長力である。図５は、PS−b−PIフィルム中の1 wt％マグネタイトナノ粒子（イメージａ））の及びPS−b−PIナノファイバー中の 10 wt％マグネタイトナノ粒子（イメージｂ））のTEM イメージ（画像）を示す。イメージｃ）及びｄ）は、流れがなく、０．２の伸長速度を有するブロックコポリマーナノ粒子系の粗粒分子動力学（CGMD）シミュレーションのスナップショットであり、ナノ粒子分散は、伸長流れによって、少なくとも部分的に制御されることを示す。 
【０１１９】
図６は、マグネタイトナノ粒子を有する及び有さないブロックコポリマーPS−b−PIナノファイバーのTEMイメージを示す。 
【０１２０】
ナノファイバーコーティングの任意の除去
いくつかの態様において、第二の層（即ち、コーティング）は、任意に第一ナノファイバーから除去されて、第二ナノファイバーを製造する。コーティングは、任意に除去されてその後アニーリングされ、第二ナノファイバーは、相要素へと配列されたブロックコポリマーを含む。.
【０１２１】
コーティングは、いずれかの適する方法によって除去される。いくつかの態様において、コーティングは熱によって除去される。いくつかの態様において、コーティングを除去するために要求される熱は、ナノファイバーをアニーリングするために要する熱より大きい。加熱は、いずれかの適する時間、いずれかの適する温度で行われる。例えば、第二ナノファイバーは、約 40 ℃、約 50 ℃、約 60 ℃、約 80 ℃、約 100℃、約 200 ℃、などの温度に加熱される。いくつかの態様において、第二ナノファイバーは、少なくとも 40 ℃、少なくとも 50 ℃、少なくとも 60 ℃、少なくとも 80 ℃、少なくとも 100 ℃、少なくとも 200 ℃、などの温度に加熱される。いくつかの態様において、第二ナノファイバーは、昇温して（即ち、加熱して）約 1 分間、約 5分間、約 20分間、約 60分間、など維持される。いくつかの態様において、第二ナノファイバーは、昇温して、（即ち、加熱して）少なくとも 1分間、少なくとも 5分間、少なくとも 20分間、少なくとも 60分間、など維持される。
【０１２２】
いくつかの態様において、コーティングは、オゾン分解（例えば、オゾンとの接触）によって除去される。オゾン分解は、いずれかの適する時間いずれかの適する方法で行われる。いくつかの態様において、コーティングは、水で処理して除去される（例えば、コーティングが水溶性の場合）。いくつかの態様において、コーティングは、酸（例えば、塩酸、酢酸、硫酸など）を用いて処理することによって除去される。酸は、いずれかの適する濃度である。いくつかの態様において、コーティングは、塩基（例えば、水酸化ナトリウム）を用いて処理して除去される。いくつかの態様において、コーティングは、「コンバインド・ソフト・アンド・ハード：combined soft and hard」（CASH）ケミストリーズ（hemistries）よって除去される。
【０１２３】
ナノファイバー材料の選択的除去
一の要旨において、ナノファイバーの少なくとも部分が除去され、秩序化多孔質ナノファイバーを生ずるナノファイバーが、記載されている。他の要旨において、ナノファイバーの少なくとも一部を除去することを含む秩序化多孔質ナノファイバーの製造方法が記載されている。いくつかの態様において、ナノファイバーの除去される部分は、ブロックコポリマーの少なくとも一部である。ブロックコポリマーの除去される部分は、少なくとも秩序化相要素及び／又はブロックコポリマーの少なくとも一部のブロックであり、いくつかの態様において、一般的に、分解可能及び／又は除去可能ブロックである。いくつかの態様において、ナノファイバーの少なくとも一部の除去は、選択的である（即ち、分解可能及び／又は除去可能ブロックを除去するが、分解可能及び／又は除去可能ブロックを分解及び／又は除去するために適する条件下分解しないブロックを除去しない）。 
【０１２４】
ブロックコポリマーの部分は、いずれかの適する方法によって除去される。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの部分は、熱によって除去される。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの部分を除去するために要する熱は、ナノファイバーをアニーリングするために要する熱より多い。加熱は、いずれかの適する時間いずれかの適する温度である。例えば、ナノファイバーは、約 40 ℃、約 50 ℃、約 60 ℃、約 80 ℃、約 100 ℃、約 200 ℃、などの温度で加熱される。いくつかの態様において、ナノファイバーは、少なくとも 40 ℃、少なくとも 50 ℃、少なくとも 60 ℃、少なくとも 80℃、少なくとも 100 ℃、少なくとも 200 ℃、などの温度に加熱される。いくつかの態様において、ナノファイバーは、昇温して（即ち、加熱して）約 1 分間、約 5分間、約 20分間、約 60分間、など保持される。いくつかの態様において、ナノファイバーは、昇温して（即ち、加熱して）少なくとも 1分間、少なくとも 5分間、少なくとも 20分間、少なくとも 60分間、など保持される。
【０１２５】
いくつかの態様において、ブロックコポリマーの部分は、オゾン分解（例えば、オゾンとの接触）によって除去される。オゾン分解は、いずれかの適する時間いずれかの適する方法で行われる。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの部分は、水を用いて処理することで（例えば、コーティングが水溶性である場合）除去される。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの部分は、酸（例えば、塩酸、酢酸、硫酸など）を用いて処理することで除去される。酸は、いずれかの適する濃度である。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの部分は、塩基（例えば、水酸化ナトリウム）を用いて処理することで除去される。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの部分は、「コンバインド・ソフト・アンド・ハード」（CASH）ケミストリーズによって除去される。
【０１２６】
いくつかの態様において、ブロックコポリマーの部分は、任意のコーティングを除去することができる同じ条件を用いて又は同時に除去される。いくつかの態様において、任意のコーティングは、ブロックコポリマーの部分の除去前に除去される。いくつかの態様において、任意のコーティングは、ブロックコポリマーの部分を除去後に除去される。いくつかの態様において任意のコーティングを除去するために使用される条件は、ブロックコポリマーの部分を除去するために使用される条件と異なる。種々の態様において、ブロックコポリマーの部分は、アニーリングの前に（即ち、第一ナノファイバーから）又はアニーリングの後に（即ち第二ナノファイバーから）除去される。種々の態様において、ブロックコポリマーの部分は、エレクトロスピニングされる流体原料のナノファイバーへの変換（即ち、焼成）の前、又は焼成後に除去される。
【０１２７】
CASHケミストリーズ
いくつかの態様において、ブロックコポリマーの少なくとも一部及び／又は任意のコーティングの少なくとも一部は、「コンバインド・ソフト・アンド・ハード」（CASH）ケミストリーズを用いて除去される。いくつかの態様において、本明細書には、少なくともブロックコポリマーの一部及び／又は少なくとも任意のコーティングの一部を「コンバインド・ソフト・アンド・ハード」（CASH）ケミストリーズを用いて除去された秩序化多孔質ナノファイバーを記載する。
【０１２８】
一の態様において、CASH は、前駆体分子（例えば、金属又はセラミック前駆体、米国仮出願 61/528,895 （２０１１年８月３０日出願）に記載）のナノファイバーへの変換後、ブロックコポリマーの一以上のブロックの選択的、連続的除去を伴う。例えば、TiO２ 前駆体を、PI−b−PEOのPEO ブロックを伴う場合、不活性ガス下での加熱は、 PEO ブロックを除去し（例えば、メソ孔を形成し）、PI（少量）ブロックをメソ孔壁でアモルファス（ソフト）カーボンシェルに変換する。空気下でのその後の加熱は、結晶性（ハード）TiO２を形成しながら、メソ孔壁の近くのカーボンを除去する。 
【０１２９】
一の要旨において、CASH ケミストリーズによる除去は、分解可能ブロック及び／又は除去可能ブロックの選択的除去を含み、その後分解可能及び／又は除去可能ブロックの分解及び／又は除去するために適する条件下分解しないブロックの選択的除去が続く。
【０１３０】
一の要旨において、CASH ケミストリーズによる除去は、第一ブロック及び第二ブロックを含むブロックコポリマーの第一ブロックの分解及び／又は除去を含み、第二ブロックの少なくとも一部は、アモルファス（即ち、ソフト）カーボンに変換し、アモルファスカーボンを分解及び／又は除去する（例えば、それによってブロックコポリマーの第二ブロックと第一ブロックを除去する）。 
【０１３１】
本明細書に記載するように、ブロックコポリマーの第一ブロックは、いずれかの適する技術を用いて、分解及び／又は除去される（即ち、CASH ケミストリーステップ又は手順の一部として）。いくつかの態様において、ブロックコポリマーの第一ブロックの分解及び／又は除去は、不活性ガス下での加熱を含む。
【０１３２】
アモルファスカーボンは、任意に分解及び／又は除去される。アモルファスカーボンは、いずれかの適する技術を用いて、分解及び／又は除去される。いくつかの態様において、アモルファスカーボンを分解及び／又は除去することは、空気下で加熱することを含む。
【０１３３】
いくつかの態様において、本明細書に記載する秩序化多孔質ナノファイバー及び秩序化多孔質ナノファイバーの製造方法は、主成分と少量成分を含むナノファイバーを製造すること、本明細書に記載するナノファイバーをアニーリングすること、ナノファイバーから少量成分の少なくとも一部を選択的に除去すること（例えば、それによって配列したメソポーラスナノファイバーを製造すること）、及び任意にナノファイバーから主成分の少なくとも一部を除去することを含む。いくつかの態様において、少量成分は、分解可能及び／又は除去可能である。いくつかの態様において、主成分は、少量成分を分解及び／又は除去するために適する条件で分解及び／又は除去されない。いくつかの態様において、ナノファイバーから少量成分の少なくとも一部を選択的に除去した後、主成分は、分解可能及び／又は除去可能である（又は分解及び／又は除去される）。 
【０１３４】
CASH ケミストリーズの方法は、例えば、図７に示されている。本明細書では、その場で形成されるカーボンは、均一な孔を有する高い結晶性のナノ多孔質遷移金属酸化物の合成を可能にする固い担体（又はサポート）として働く。アルゴン中での最初の加熱は、一の成分を除去し、孔壁に近いポリマー材料をアモルファス（ソフト）材料に変換し、それは、続く空気中での加熱で除去される。
【０１３５】
秩序化多孔質ナノファイバーの例となる組成、系及び用途
一の要旨において、本明細書に記載するいずれかの方法によって製造される秩序化多孔質ナノファイバーは、本発明の要旨に含まれる。いくつかの態様において、本明細書に記載されるように製造されるナノファイバーは、収集される（又は集められる）（即ち、本明細書に記載する複数のナノファイバーを含む組成物又は配合に）。
【０１３６】
いくつかの態様において、ナノファイバー組成物（又は構成）は、高い表面積を有する。いくつかの態様において、孔の秩序（又は配列）は、高い表面積及び／又は 特定の表面積（例えば、ナノファイバーの質量当たりの表面積及び／又はナノファイバーの体積当たりの表面積）を有するナノファイバーの収集（収集物又はコレクション）を生ずる。表面積及び／又は特定の表面積は、いずれかの適する値である。いくつかの態様において、多孔質ナノファイバーの収集は、約 10 ｍ２／ｇ、約 50ｍ２／ｇ、約 100ｍ２／ｇ、約 200ｍ２／ｇ、約 500ｍ２／ｇ、約 1,000ｍ２／ｇ、約 2,000ｍ２／ｇ、約 5,000ｍ２／ｇ、約 10,000ｍ２／ｇ、などの特定の表面積を有する。いくつかの態様において、多孔質ナノファイバーの収集は、少なくとも 10ｍ２／ｇ、少なくとも 50ｍ２／ｇ、少なくとも 100ｍ２／ｇ、少なくとも 200ｍ２／ｇ、少なくとも 500ｍ２／ｇ、少なくとも 1,000ｍ２／ｇ、少なくとも 2,000ｍ２／ｇ、少なくとも 5,000ｍ２／ｇ、少なくとも 10,000ｍ２／ｇ、などの特定の表面積を有する。
【０１３７】
一の要旨において、秩序化メソポーラスナノファイバーを製造するために適するシステム（系又は設備）を本明細書に記載する。そのシステムは、ブロックコポリマーを含む流体原料を含み、流体原料は、任意に、金属及び／又はセラミック前駆体を含む。 そのシステムは、エレクトロスピナー（electrospinner）、ナノファイバーコレクションモジュール（collection module）及びヒーターも含む。システムは、任意に、コーティング剤を含む第二流体原料も含む。いくつかの態様において、エレクトロスピナーは、ガスにより支援可能に構成される（例えば、PCT 特許出願PCT/US11/24894 （２０１１年２月１５日出願）に記載のように）。 いくつかの態様において、システムの種々のコンポーネント（又は部品：component）は、秩序化多孔質ナノファイバーを製造するために作用する（又は作用可能である）。例えば、ブロックコポリマー及び金属及び／又はセラミック前駆体を含む流体原料は、コーティング剤を含む第二流体原料と共に同軸でエレクトロスピニングされる。この例では、システムの生産性は、エレクトロスピナーから流体原料と共にガスの流れを発することでも（即ち、ガスによって支援されることでも）増加される。ヒーターは、エレクトロスピニングされた流体原料をアニーリングすることができ、それから成分が除去されて（例えば、コーティング及びブロックコポリマー分解可能ブロック）秩序化多孔質ナノファイバーを生ずる。 
【０１３８】
本明細書に記載する秩序化多孔質ナノファイバー（及び／又はナノファイバーを含む組成物（又は構成））は、いずれかの適するデバイス、製品、方法、などに組み込まれる又は組み込まれることが可能である。例えば、本発明は、本明細書に記載するナノファイバーを含む電池、コンデンサ、電極、太陽電池、触媒、吸収剤、フィラー、膜、センサー、ファブリック及び／又は組織再生マトリックスを含む。本明細書に記載する秩序化多孔質ナノファイバーを含む電池、コンデンサ、電極、太陽電池、触媒、吸収剤、フィラー、膜、センサー、ファブリック及び／又は組織再生マトリックスの製造方法も含む。例えば、本明細書に記載した秩序化多孔質ナノファイバーは、２０１１年９月２３日に出願された米国仮出願61/538,458 に記載のようなフィルターカートリッジに組み込むことができる。
【０１３９】
ある定義
冠詞「一つの：a」、「一つの：an」及び「その：the」は、限定するものではない。例えば、「その方法：the method」は、一の方法より多くの方法であり得る、語句（フレーズ）の意味の最も広範な定義を含む。開示の中で、「一つの：a」材料への言及は、複数のそのような材料の開示を含む。 更に、「一つの：a」材料のための特性（又は性質）に言及する場合、本開示は、記載された特性の平均を有する複数のそのような材料（例えば、複数のナノファイバー）への開示を含む。
【０１４０】
本明細書で使用される用語「アルキル」は、単独で又は組み合わせて、任意に置換された直鎖、又は任意に置換された分岐鎖の飽和又は不飽和炭化水素残基をいう。例は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、２−メチル−１−プロピル、２−メチル−２−プロピル、２−メチル−１−ブチル、３−メチル−１−ブチル、２−メチル−３−ブチル、２，２−ジメチル−１−プロピル、２−メチル−１−ペンチル、３−メチル−１−ペンチル、４−メチル−１−ペンチル、２−メチル−２−ペンチル、３−メチル−２−ペンチル、４−メチル−２−ペンチル、２，２−ジメチル−１−ブチル、３，３−ジメチル−１−ブチル、２−エチル−１−ブチル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔｅｒｔ−アミル及びヘキシル、及びより長いアルキル基（例えば、ヘプチル、オクチルなど）を含むが、これらに限定されるものではない。それは、本明細書に現れるときはいつでも、数値は、「Ｃ１〜Ｃ６アルキル」等の範囲であり、いくつかの態様において、アルキル基は、1 の炭素原子から成る；いくつかの態様において、2 の炭素原子から成る；いくつかの態様において、 3 の炭素原子から成る；いくつかの態様において、 4 の炭素原子から成る；いくつかの態様において、5 の炭素原子から成る；いくつかの態様において、6 の炭素原子から成る、ことを意味する。この定義は、数値範囲が記載されていない場合の、用語「アルキル」の出現もカバーする。ある例では、本明細書に記載する「アルキル」基は、直鎖及び分岐鎖アルキル基、飽和及び不飽和アルキル基、及び環状及び非環状アルキル基を含む。
【０１４１】
本明細書で使用される用語「アリール」は、単独で又は組み合わせて、任意に、置換された、６〜約２０のリング炭素原子を有する芳香族炭化水素基をいい、縮合した及び縮合していないアリール環を含む。縮合アリール環基は、２〜４の縮合環含む。縮合アリール環基は、２〜４の縮合環を含み、環に取り付けられている環は、アリール環であり、他の個々の環は、脂環式の環、ヘテロ環式の環、芳香環、ヘテロ芳香環又はそれらのいずれかの組み合わせである。更に、用語アリールは、６〜約１２の環の炭素原子を含む縮合及び非縮合環を含み、６〜約１０のリング炭素原子を含む縮合及び非縮合環を含む。単環アリール基の例は、フェニルを含み、縮合環アリール基の例は、ナフチル、フェナントレニル、アントラセニル、アズレニルを含み、非縮合ビ−アリール基の例は、ビフェニルを含むが、これらは何ら限定するものではない。
【０１４２】
本明細書で使用される用語「ヘテロアリール」は、単独で又は組み合わせて、約 ５〜 約 ２０の骨格リング原子を含む、任意に、置換された芳香族一価の基をいい、一又はそれ以上のリング原子は、ヘテロ原子であり、独立して、酸素、窒素、硫黄、リン、ケイ素、セレン及びスズから選択されるが、これらに限定されるものではなく、その基の環は、二つの隣接するＯ又はＳを含むことはない。いくつかの態様において、環内に２又はそれ以上のヘテロ原子存在する場合、その２又はそれ以上のヘテロ原子は相互に同じである。いくつかの態様において、その二又はそれ以上のヘテロ原子のいくつか又は全ては他と異なる。用語ヘテロアリールは、少なくとも一のヘテロ原子を有し、任意に置換され縮合した及び非縮合のヘテロアリール基を含む。用語ヘテロアリールも、５〜約２０の骨格リング原子を有する縮合した及び縮合していないヘテロアリールを含み、５〜約１０骨格リング原子を有するものを含む。いくつかの態様において、ヘテロアリール基への結合は、炭素原子を介してである；いくつかの態様において、ヘテロ原子を介してである。従って、例として、イミダゾール基は、その炭素原子のいずれかを介して（イミダゾール−２−イル、イミダゾール−４−イル又はイミダゾール−５−イル）、又はそのいずれかの窒素原子を介して（イミダゾール−１−イル、イミダゾール−３−イル）親分子に取り付けられるが、これらの例は何ら限定するものではない。更に、いくつかの態様において、ヘテロアリール基は、いずれか又は全ての炭素原子、及び／又はいずれか又は全てのそのヘテロ原子を介して置換される。縮合したヘテロアリール基は、２〜４の縮合環を含み、取り付けのリングは、ヘテロ芳香環である。いくつかの態様において、他の個々のリングは、脂環式、ヘテロ環式、芳香族、ヘテロ芳香族又はそれらのいずれかの組み合わせである。単環ヘテロアリール基の例は、ピリジルを含み；縮合環ヘテロアリール基は、ベンズイミダゾリル、キノリニル、アクリジニル；及び非縮合ビヘテロアリール基は、ビピリジルを含むが、何ら限定するものではない。更に、ヘテロアリールの例は、フラニル、チエニル、オキサゾリル、アクリジニル、フェナジニル、ベンズイミダゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾチアジアゾリル、ベンゾチオフェニル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾトリアゾリル、イミダゾリル、インドリル、イゾキサゾリル、イソキノリニル、インドリジニル、イソチアゾリル、イソインドリルオキサジアゾリル、インダゾリル、ピリジル、ピリダジル、ピリミジル、ピラジニル、ピロリル、ピラジニル、ピラゾリル、プリニル、フタラジニル（phthalaziny）、プテリジニル（pteridinyl）、キノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル（quinoxalinyl）、トリアゾリル、テトラゾリル、チアゾリル、トリアジニル、チアジアゾリルなど、及びそれらの酸化物、例えば、ピリジル−Ｎ−オキサイドなどを含むが、何ら限定するものではない。
【０１４３】
本明細書で使用される用語「ヘテロアルキル」は、上述したように任意に置換されるアルキル構造であり、骨格鎖炭素原子（及び適切であれば、いずれかの結合した水素原子）の一またはそれ以上を、各々独立してヘテロ原子（即ち、炭素以外の原子、例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、りん、すず又はそれらの組み合わせ）、又はヘテロ原子基、例えば、−O−O−、−S−S−、−O−S−、−S−O−、＝N−N＝、−N＝N−、−N＝N−NH−、−P（O）２−、−O−P（Ｏ）２−、−P（Ｏ）２−Ｏ−、−S（Ｏ）−、−S（Ｏ）２−、−ＳｎＨ２−などで置き換えることができるが、これらに限定されるものではない。
【０１４４】
本明細書で使用される用語「ヘテロ環式（又はヘテロサイクリル基：heterocyclyl）」は、単独で又は組み合わせて、集団的にヘテロ脂環式基（又はヘテロアリサイクイル基：heteroalicyclyl group）という。本明細書では、ヘテロ環内の炭素原子の数が、示されるときはいつでも（例えば、C1〜C6 ヘテロ環）、少なくとも 一の非炭素原子（ヘテロ原子）が、環内に存在しなければならない。例えば「C1〜C6 ヘテロ環」などの指定は、環内の炭素原子の数のみをいい、環内の原子の合計の数をいわない。例えば、「４〜６員環へテロ環」などの指定は、環内に含まれる原子の合計の数をいう（即ち、４、５、又は６員環では、その中の少なくとも一つの原子は炭素原子であり、少なくとも一つの原子はヘテロ原子であり、残る２〜４の原子は、炭素原子又はヘテロ原子である）。２又はそれ以上のヘテロ原子を有するへテロ環では、いくつかの態様において、それらの２又はそれ以上のヘテロ原子は、同じである。いくつかの態様において、それらは、相互に異なる。いくつかの態様において、へテロ環は、置換されている。非芳香族へテロ環基は、環内にわずか３つの原子を有する基を含み、芳香族へテロ環基は、環内に少なくとも５つの原子を有さなければならない。いくつかの態様において、ヘテロ環への結合（即ち、親分子への結合又は更なる置換）は、へテロ原子を介し；いくつかの態様において、炭素原子を介する。
【０１４５】
本発明の好ましい態様を本明細書に示して記載しており、当業者にとり、そのような態様は例としてのみ提供されていることは、明らかであろう。本発明から離れることなく、当業者であれば、多くの変形、変更及び置換を生ずるであろう。本明細書に記載する発明の態様に対する種々の代替物（選択肢）を発明を行う際に使用可能なことが理解されるべきである。下記の特許請求の範囲が、本発明の範囲（又はスコープ）を規定し、これらの特許請求の範囲の範囲内の方法及び構造及び等価物はそれらによってカバーされることを、意味する。
【実施例】
【０１４６】
例１−秩序形態を有するコートされたポリマーナノファイバーの製造
本明細書で記載した方法によって、セラミックポリ（尿素メチルビニル）シラザン（ＰＵＭＶＳ）コートを有するブロックコポリマー（ＰＳ−ｂ−ＰＤＭＡＥＭＡ）ナノファイバーを製造した。らせん状形態を有するナノファイバーを達成するまで、ナノファイバーをアニーリングした。図１は、らせん状構造を有するナノファイバーを示す。
【０１４７】
例２−秩序形態を有するポリマーナノファイバーの製造
本明細書に記載した方法によって、シリカコートを有するブロックコポリマー（ＰＳ−ｂ−ＰＩ）ナノファイバーを製造した。図３の最も左の４つのパネルは、左から右に（イメージ（ａ）〜（ｄ）に）アニーリングの程度を増加していることを示す。上の列は、ナノファイバーのミクロトームされた（microtomed）断面のＴＥＭイメージを示し、下の列は、ファイバーの軸に平行な対応する断面のイメージを示す。アニーリングの次に、コーティングを除去する。図３の最も右のイメージは、ＮａＯＨを用いるエッチングによって熱的に安定なシリカコーティングを除去後の、純粋なＰＳ−ｂ−ＰＩコポリマーファイバーを示す。シリカコーティングの除去の次に、ＰＩブロックをオゾン分解によって除去して、メソポーラスポリマーナノファイバーを製造した。
【０１４８】
例３−秩序形態を有するポリマーナノファイバーの製造
本明細書に記載した方法によって、１重量％又は１０重量％のマグネタイトナノ粒子を有する及び有さないブロックコポリマー（ＰＳ−ｂ−ＰＩ）フィルムを製造した。図５は、ＰＳ−ｂ−ＰＩフィルム内に集まった（凝集した）１重量％マグネタイトナノ粒子のＴＥＭイメージ（イメージａ））及びＰＳ−ｂ−ＰＩナノファイバー中に十分に分散した１０重量％マグネタイトナノ粒子のＴＥＭイメージ（イメージｂ））を示す。イメージｃ）及びｄ）は、流れはなく、０．２の伸長速度を有するブロックコポリマーナノ粒子系の粗い粒子の分子動力学（coarse grained molecular dynamics: ＣＧＭＤ）シミュレーションのスナップショットを示し、それは、ナノ粒子の分散は、伸長流れによって少なくとも部分的に制御されることを示す。図５は、ＰＳ−ｂ−ＰＩナノファイバー中のマグネタイトナノ粒子に対するＴＥＭイメージ（上）及び粗い粒子の分子動力学シミュレーション（下）の一の態様を示す。図６は、マグネタイトナノ粒子を有する及び有さないブロックコポリマーＰＳ−ｂ−ＰＩナノファイバーのＴＥＭイメージを示す。
【０１４９】
例４−メソポーラスポリマーナノファイバーの製造
図８に見られるように、メソポーラスポリマーナノファイバーを本明細書に記載したように製造した。ブロックコポリマー溶液（例えば、ＰＩ−ｂ−ＰＳ、ＰＳ−ｂ−ＰＬＡ、ＰＭＭＡ−ｂ−ＰＬＡ）の内側ジェット（ノズル、噴出、噴流）を、熱的に安定なポリマー又はシリカ前駆体の外側ジェットと共にエレクトロスピニングした。コレクター上にナノファイバーを集めた。集めたナノファイバーをアニーリングして、ブロックコポリマーを秩序化した（例えば、球状、円柱状、穴の開いた層状、ラメラ状）。ＰＩ又はＰＬＡを、オゾン分解又は塩基で処理して除去して、例えば、メソポーラスポリマーナノファイバーを製造した。
【０１５０】
例５−メソポーラス金属及びセラミックナノファイバーの製造
図９に見られるように、本明細書に記載したように、メソポーラス金属及びセラミックナノファイバーを製造した。無機成分を含むブロックコポリマー溶液（例えば、ＰＩ−ｂ−ＰＥＯ）の内側ジェットを、熱的に安定なポリマー又はシリカ前駆体の外側ジェットとともにエレクトロスピニングした。コレクター上にナノファイバーを集めた。集めたナノファイバーをアニーリングして、ブロックコポリマーを（例えば、球状、円柱状、穴の開いた層状、ラメラ状に）配列させた。ＰＥＯを除去し、アルゴン中で加熱することで、金属を形成した。空気中で加熱することで、炭素を除去した。ＮａＯＨ中でエッチングすることで、シリカを除去して、メソポーラス金属及びセラミックナノファイバーを製造した。
【０１５１】
例６−メソポーラスカーボンナノファイバーの製造
図１０に見られるように、メソポーラスカーボンナノファイバーを本明細書に記載したように製造した。ブロックコポリマー溶液（例えば、ＰＡＮ−ｂ−ＰＥＯ）の内側ジェットを空気の外側ジェットと一緒に（即ち、ガスによって支援又はガスアシスト：gas-assisted）エレクトロスピニングした。コレクター上にナノファイバーを集めた。集めたナノファイバーをアニーリングして、ブロックコポリマーを（例えば、球状、円柱状、穴の開いた層状、ラメラ状に）配列させた。熱処理によって、メソポーラスカーボンナノファイバーを製造した。
【０１５２】
例７−コートしたファイバーからメソポーラスシリカナノファイバーの製造
０．３ｇのＰＶＡのシェル原料（又はストック：stock）と２．７ｇの水を混合して、９５℃で８時間加熱した。エタノールとプロニックＦ１２７（Puronic F127）（poloxamer 407、ＰＥＯ１０１−ｂ−ＰＰＯ５６−ｂ−ＰＥＯ１０１構造を有する親水性非イオン性界面活性剤及びトリブロックコポリマー）を、室温で８時間混合することによって製造した。その後、１．５ｇのＴＥＯＳを加えた。そして、１滴の１２ＭＨＣｌを有する０．２６ｇの水を滴下して加えた。得られた組み合わせを室温で２時間混合した。
【０１５３】
その二つの組み合わせを、０．００５ｍＬ／ｍｉｎのコア流速、０．０１５ｍＬ／ｍｉｎのシェル流速、１９ｋＶの電圧、１５ｃｍの先端とコレクター間の距離を用いて、同軸でエレクトロスピニングした。図１３は、ＰＶＡのシェル層と、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯトリブロックコポリマーと組み合わせたＴＥＯＳゾルゲルシステムのコア層を有するスピニングしたままのナノファイバーに対するＳＥＭを示す。これらの得られたナノファイバーを、空気中６０℃で１２時間アニーリングし、空気中１００℃で６時間アニーリングした。アニーリングしたナノファイバーを、６００℃に２℃／ｍｉｎで昇温し、２時間加熱し、２℃／ｍｉｎで冷却した。図１４は、得られたメソポーラスシリカのＳＥＭを示す。図１５は、そのようなメソポーラスシリカナノファイバーのミクロトームされたナノファイバーＴＥＭイメージを示す。図１６は、そのようなファイバーの横断面方向（パネルＡ）及び軸方向断面（パネルＢ）のＴＥＭイメージを示す。
【０１５４】
図８−コートを有さないファイバーからのメソポーラスシリカナノファイバーの製造
原料を、５ｇのエタノール、０．７５ｇのＴＥＯＳ、ＰＶＰ、プルロニック（Pluronic）（例えば、F127又はP123）、及び０．１ｇの２MHCｌを組み合わせることによって作った。その混合物を７５℃で０．５分間攪拌した。
【０１５５】
流体原料を、０．０１５ｍｌ／分の流速、１４ｋVの電圧、及び１０ｃｍの先端とコレクターとの距離用いて、エレクトロスピニングした。得られたナノファイバーを６００℃で２時間、２℃／分の昇温及び降温速度で熱処理した。図１７は、Ｐ１２３（ＰＥＯ２０−ＰＰＯ７０−ＰＥＯ２０）（パネルＡ）及びＦ１２７（パネルＢ）から製造された得られたメソポーラスシリカのＳＥＭを示す。表１は、そのような製造の追加のパラメーターを示す。
【０１５６】
【表１】
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【０１５７】
同様な手順を、メソポーラスフィルムを製造するために使用した。図１８は、Ｐ１２３（パネルＡ）及びＦ１２７（パネルＢ）から製造された得られたメソポーラスシリカフィルムを示す。そのようなメソポーラスシリカの孔分布を種々のブロックコポリマー濃度について図１９に示す。フィルムも、担体ポリマーを用いて製造したが、コポリマーを使用せず、非常に大きな孔分布パラメーターを有する材料を与えた。図２０は、そのような材料の孔分布を示す。
【０１５８】
例９−非ゾルゲルシステムからのメソポーラスナノ構造材料の製造
エタノール及び金属前駆体（例えば、酢酸金属）を組み合わせて、冷水中で４時間攪拌した。エタノール、ＰＶＰ、及びプルロニックを組み合わせて室温で４時間攪拌した。その二つの組み合わせを（酢酸を用いて）混合して、１時間攪拌して原料を製造した。
【０１５９】
流体原料を、０．０１５ｍＬ／分の流速、１４ｋVの電圧、及び１０ｃｍの先端とコレクターとの距離用いて、エレクトロスピニングした。得られたナノファイバーを任意にアニーリング（例えば、５０〜１００℃）した。得られたナノファイバーを６５０℃で５時間、２℃／分の昇温及び降温速度で熱処理した。
【０１６０】
図２１は、金属前駆体として酢酸アルミニウムを用いて、そのような手順から製造したアルミナを示す。図２２は、金属前駆体として酢酸アルミニウム及び酢酸銀を用いて、そのような手順から製造した銀結晶を有するアルミナを示す。
【０１６１】
その流体原料もナノ構造化フィルムを製造するために使用した。図２３は、金属前駆体として酢酸ケイ素を使用して製造されたナノ構造化珪素を示す。パネルＡは、０．４７６のモルＳｉ（酢酸ケイ素中の珪素のモル）：モルＥＯ（プルロニック−F127中のエチレンオキサイドモノマー残基のモル）から製造された材料を示し、パネルＢは、０．２３８のモルＳｉ：モルＥＯから製造された材料を示す。図２４は、０．４７６のモルＳｉ：モルＥＯを用いて製造されたそのような材料の元素分析を示す。表２は、そのような材料の孔径及び種々の表面積パラメーターを示す。
【０１６２】
【表２】
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【０１６３】
同様に、図２５は、約０．５のモルＡｌ：モルＥＯ比を有し、酢酸アルミニウムからのナノ構造のアルミナを示す。表３は、そのような材料の孔径と、種々の表面積パラメーターを示す。
【０１６４】
【表３】
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【０１６５】
ＢＥＴ及びＢＪＨ分析を、ジェミニ（Gemini）ＶＩＩ２３９０＋を用いて行った。１ｇのサンプルを試験管内に配置して、ＵＨＰ窒素（９９．９９９９％窒素）（又は超高純度窒素）を用いて３００℃３時間脱気した。材料をマシンチャンバー（machine chamber）内に配置し、それは５３．３３ｋＰａで５分間排気した。
【０１６６】
例１０−メソポーラスナノ構造の製造
例８のものと同じ実験を用いて、０．７５ｇのＴＥＯＳ、０．５９ｇのＰＶＰ、及び５ｇのエタノールから流体原料を製造した。流体原料をフィルムにキャストし、ナノファイバーにエレクトロスピニングし、熱処理して、多孔質ナノ構造を製造した。
【０１６７】
本明細書に記載した例に基づいて、ＢＥＴ及びＢＪＨ分析を、ジェミニ（Gemini）ＶＩＩ２３９０＋を用いて行った。図２６は、多孔質ナノファイバー及びフィルムの増分（パネルＡ）及び累積（パネルＢ）孔容積を示す。図２７は、ナノファイバー及びフィルムの増分（パネルＡ）及び累積（パネルＢ）孔容積を示す。
【０１６８】
フィルムとファイバーを、ブロックコポリマー（例えば、プルロニックP123及びF127）を更に含む流体原料から製造した。表４は、Ｐ１２３を用いて製造したナノファイバーに対する孔容積と孔面積及びそのようなファイバーの種々の孔寸法を示す。表５は、Ｆ１２７を用いて製造したナノファイバーに対する孔容積と孔面積及びそのようなファイバーの種々の孔寸法を示す。
【０１６９】
【表４】
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【０１７０】
【表５】
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【０１７１】
本明細書に記載の例に基づいて、ＢＥＴ及びＢＪＨ分析を、ジェミニＶＩＩ２３９０＋を用いて行った。図２８は、流体原料を含むＰ１２３から製造された多孔質ナノファイバーの増分（パネルＡ）及び累積（パネルＢ）孔容積を示す。図２９は、流体原料を含むＦ１２７から製造されたナノファイバーの増分（パネルＡ）及び累積（パネルＢ）孔容積を示す。Ｐ１２３原料から製造されたメソポーラスナノファイバーの具体的な表面積は、５０５．４ｍ２／ｇと測定された。Ｆ１２７原料から製造されたメソポーラスナノファイバーの具体的な表面積は、６３２．０ｍ２／ｇと測定された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５ａ）】
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【図５ｂ）】
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【図５ｃ）】
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【図５ｄ）】
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【図６】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2015513007.tif 000020
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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