(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中の汚染物質を減らすための物質であって、
カーボンナノチューブと、
前記流体の流れに対して透過性がある、前記カーボンナノチューブ用の多孔質支持媒質と、を備え、
複数の前記カーボンナノチューブは、格子変形と、少なくとも１つの官能基と、を含むとともに、前記多孔質支持媒質、別のカーボンナノチューブ、またはその組合せに溶融または結合されている、物質。
【請求項２】
前記多孔質支持媒質が、繊維、基質および粒子から選択される少なくとも１つの成分を含む、請求項１に記載の物質。
【請求項３】
前記繊維、基質、および粒子が、セラミックおよびポリマー物質から選択される、請求項２に記載の物質。
【請求項４】
前記ポリマー物質が、単一または多成分ポリマー類、ナイロン、ポリウレタン、アクリル、メタクリル、ポリカーボネート、エポキシ、シリコーンゴム類、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−パラフィレン（ｐａｒａｐｈｙｌｅｎｅ）テレフタルアミド、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、ポリエステルエステルケトン、バイトンフルオロエラストマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリクロロプレン、アセテート類、およびその組合せ、を含む、請求項３に記載の物質。
【請求項５】
前記多成分ポリマーが、少なくとも２つの異なるガラス転移温度または融解温度を示す、請求項４に記載の物質。
【請求項６】
前記セラミック物質が、以下の少なくとも１つ、すなわち、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ホウ素、リン酸ホウ素、スピネル、ガーネット、フッ化ランタン、フッ化カルシウム、炭化ケイ素、炭素およびその同素体、酸化ケイ素、ガラス、水晶、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、亜硝酸ジルコニウム、ホウ化ハフニウム、酸化トリウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化リン、コーディエライト、ムライト、窒化ケイ素、フェライト、サファイア、ステアタイト、炭化チタン、窒化チタン、ホウ化チタン、およびその組合せから選択される、請求項３に記載の物質。
【請求項７】
前記粒子が、１００ミクロンまでの直径を有する、請求項２に記載の物質。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブが、前記物質と接触する流体中の汚染物質の濃度を下げるのに十分な量で、前記物質に存在する、請求項１に記載の物質。
【請求項９】
前記カーボンナノチューブが、非カーボンナノチューブ物質に、さらにドープまたは含浸されている、請求項１に記載の物質。
【請求項１０】
前記官能基が、少なくとも１つの有機官能基、無機官能基、またはその組合せを含む、請求項１に記載の物質。
【請求項１１】
前記官能基が、前記カーボンナノチューブの表面に付着されている、請求項１０に記載の物質。
【請求項１２】
前記官能基が、前記カーボンナノチューブの端に位置しており、かつ、重合している、請求項１１に記載の物質。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの有機官能基が、直鎖基または分岐基、飽和基または不飽和基を含む、請求項１０に記載の物質。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの有機官能基が、カルボキシル類、アミン類、ポリアミド類、ポリ両親媒性物質類、ジアゾニウム塩類、ピレニル類、シラン類、およびその組合せから選択される少なくとも１つの化学基を含む、請求項１０に記載の物質。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの無機官能基が、ホウ素、チタン、ニオブ、タングステン、およびその組合せの少なくとも１つのフッ素化合物を含む、請求項１０に記載の物質。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの有機または無機官能基が、ハロゲン原子またはハロゲン化合物を含む、請求項１０に記載の物質。
【請求項１７】
前記カーボンナノチューブが、前記カーボンナノチューブの表面上および／または前記物質の少なくとも１つの面積上の官能基の組成および／または密度における非均一性を含む、請求項１０に記載の物質。
【請求項１８】
前記カーボンナノチューブが、前記カーボンナノチューブの表面上および／または前記物質の少なくとも１つの面積上の官能基の実質的に均一の勾配を含む、請求項１０に記載の物質。
【請求項１９】
前記カーボンナノチューブが、炭素環のスクロール管状または非管状ナノ構造を有する、請求項１１に記載の物質。
【請求項２０】
炭素環のスクロール管状または非管状ナノ構造を有する前記カーボンナノチューブが、シングルウォール、マルチウォール、ナノスクロール、またはその組合せである、請求項１９に記載の物質。
【請求項２１】
スクロール管状または非管状ナノ構造を有する前記カーボンナノチューブが、ナノホーン、円筒、ナノらせん、樹状、木、スパイダーナノチューブ構造、ナノチューブＹジャンクション、および竹の形態から選択される形態を有する、請求項２０に記載の物質。
【請求項２２】
前記流体が、少なくとも１つの液体または気体を含む、請求項１に記載の物質。
【請求項２３】
前記液体が、水を含む、請求項２２に記載の物質。
【請求項２４】
前記液体が、石油およびその副産物、体液、食料品、アルコール飲料、および医薬品から選択される、請求項２２に記載の物質。
【請求項２５】
前記石油およびその副産物が、航空機、自動車、船舶、および機関車用燃料、ロケット燃料、工業および機械油および潤滑油、および暖房用石油および気体を含む、請求項２４に記載の物質。
【請求項２６】
前記石油およびその副産物が航空機燃料を含み、かつ、前記汚染物が細菌を含む、請求項２４に記載の物質。
【請求項２７】
前記体液が、動物、ヒト、植物由来であり、またはバイオ技術の処理において使用される成長ブロス、または医薬品を含む、請求項２４に記載の物質。
【請求項２８】
前記体液が、血液、乳、および両方の成分を含む、請求項２４に記載の物質。
【請求項２９】
前記食料品が、料理または食品産業において使用される動物副産物、果汁、天然シロップ、並びに天然および合成油から選択される、請求項２４に記載の物質。
【請求項３０】
前記動物副産物が、乳および卵を含む、請求項２４に記載の物質。
【請求項３１】
料理または食品産業において使用される天然および合成油が、オリーブ油、ピーナッツ油、花油、および植物油を含む、請求項２４に記載の物質。
【請求項３２】
前記アルコール飲料が、ビール、ワイン、または蒸留酒を含む、請求項２４に記載の物質。
【請求項３３】
前記汚染物質が以下の少なくとも１つ、すなわち、塩、金属、病原体、微生物、ＤＮＡ、ＲＮＡ、天然有機分子、かび、菌類、および天然および合成毒素、内毒素、タンパク質、および酵素から選択される、請求項１に記載の物質。
【請求項３４】
前記天然および合成毒素が、化学および生物兵器を含む、請求項３３に記載の物質。
【請求項３５】
前記気体が、空気を含む、請求項２２に記載の物質。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年３月７日出願の米国仮特許出願第６０／４５２，５３０号明細書、２００３年５月６日出願の米国仮特許出願第６０／４６８，１０９号明細書、および２００３年９月３日出願の米国仮特許出願第６０／４９９，３７５号明細書への国内優先権の利益を請求するものであり、そのすべてはその全体が参照することにより本明細書に含まれる。
【０００２】
本開示は、含浸、機能化、ドープ、荷電、被覆、および照射ナノチューブから選択される欠陥カーボンナノチューブを含むナノ構造物質に関する。本開示は、ナノ構造物質を用いる液体や気体などの流体の浄化にも関する。本開示は、ナノ構造物質を用いる水の浄化にも関する。
【背景技術】
【０００３】
消費、使用、廃棄および他の必要ために流体を処理する多くの手順および工程がある。そのうち最も一般的なのは、食料品を滅菌する低温殺菌、水を滅菌する化学的処理、液体を浄化する蒸留、微粒子を除去する遠心分離およびろ過、流体の２相を分離するデカンティング、液体を脱塩する逆浸透、液体を脱塩する電気透析、および望ましくない反応物を有用な製品へ変換する触媒工程である。これらの方法の各々は特定の用途に適しており、通常、各方法の組合せが完成品のために使用される。
【０００４】
ナノ技術物質の１つの見込みは、それらがその従来の対応物よりも物をより費用効率高くすることである。液体浄化の分野においては、全体的なコストを低下させ、工程を簡単にし、効率を改善しうる技術がきわめて有利となろう。
【０００５】
これらの工程の多くは、ナノ物質浄化技術を用いることによって改善されるであろう。ナノ多孔質物質は、微生物、マイクロサイズ微粒子、および他のきわめて微細な物質を除去するのに有用であろう。ナノ物質で製造される逆浸透膜は、その膜を通じた水の流れを改善するのに役立ちうる。強力なナノ物質を上記工程のいずれかに組込むことにより、以上の成分のすべての重量が低下するであろう。しかし、２つの工程は、特にナノ物質流体浄化、滅菌、および脱塩に有望であるようにみえる。
【０００６】
滅菌
液体の滅菌のために利用可能な多くの異なる技術がある。吸着、化学的処理、オゾン滅菌、およびＵＶ照射はすべて病原微生物の除去に確実に実施される。しかし、これら技術の各々は、全体的な有効性、初期および操業コスト、副産物リスク、液体の必要な前処理、使用または製造される有害な化合物、および他の制限を含む制限を有する。
【０００７】
化学的方法は最も広範囲に使用されているが、それらには多くの欠点がある。かかる不利点としては、その破壊効果への微生物的適応の増大（たとえば、クリプトスポリジウム・パルバム（Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ  ｐａｒｖｕｍ））、塩素の使用および貯蔵と関連した安全上の問題、環境への影響が挙げられる。ＵＶは人気を得ているが、液体はそれが有効であるためにきれいでなければならず、それが生物膜形成を破壊することはなく、設置して操作することはきわめて費用がかかる。
【０００８】
水および廃水植物など工業および都市の用途において、液体滅菌の３つの最も広く使用されている方法は、オゾン、塩素、および紫外線照射である。米国環境保護局の最近の刊行物は、各方法の是非を特定した。
【０００９】
オゾンは、ウイルスおよび細菌の破壊において塩素より有効であり、有効性のための短い接触時間（１０−３０分）を有し、迅速に破壊するので有害な残留物を残さず、現場で生成されるため、輸送上のリスクがない。他方、少量ではオゾンは有効でありえず、ＵＶまたは塩素のいずれかよりも複雑であり、きわめて反応性かつ腐食性であり、毒性であり、資本コストが高く、所要電力が高くなりうる。
【００１０】
塩素は、オゾンまたはＵＶよりも費用効率が高く、その残留物は滅菌を延長しうるとともに、一連の病原生物に対して確実かつ有効であり、かつ、柔軟な投与制御を提供する。しかし、塩素はそれとともに、塩素の残留物が水生生物に対して毒性であることを含む重要なリスクを有し、塩素は腐食性かつ毒性であり、有機物の塩素の酸化は有害な化合物を生成し、かつ一部の寄生種は抵抗性を示した。また、塩素は天然有機物質と結合し、消費に有害な発癌性化合物を生成しうる。
【００１１】
紫外線照射は、大部分の胞子、ウイルスおよび嚢胞を有効に不活性化し、化学薬品を取扱うリスクを削減し、有害でありうる残留物を残さず、操作者に利用しやすく、有効性のためのきわめて短い接触時間（２０−３０秒）を必要とし、かつ少ない空間を必要とするため、かねて使用されている。ＵＶ照射の不利な面としては、少量では有効でありえないこと、生物がしばしばＵＶ損傷を逆転かつ修復しうること、チューブが汚染し、頻繁な予防的保守を必要としうること、濁度がＵＶを無効にしうることが挙げられ、エネルギー要件がきわめて高い。さらに、有害なＵＶランプの廃棄には費用がかかりうる。
【００１２】
既知の滅菌法の欠点に対して、多くの新しい方法が試みられている。たとえば、米国特許第６，５１４，４１３号明細書は、参照によって本明細書に含まれるが、複合殺菌吸着物質の使用を開示している。しかし、かかる殺菌吸着物質は、連続生殖に対して生物付着および細菌成長の傾向があることが示されている。米国特許出願第０９／９０７，０９２号明細書は、汚染飲料水を滅菌するための塩素または塩素酸素溶液を生成するための携帯型酸化発生剤を開示している。米国特許第６，４９５，０５２号明細書は、殺菌剤を水の中へ導入し、次いで消費前にそれを除去する水を処理するためのシステムおよび方法を開示している。米国特許出願第１０／０２９，４４４号明細書は、滅菌の手段としてレーザーからの光に水が当てられる方法を開示している。
【００１３】
しかし、これらの方法はさらに、電気の高い入力、毒性化学薬品、または有効性のための長い接触時間に依拠する。さらに必要とされるのは、最小のエネルギー要件を有し、毒性化学薬品を使用せず、きわめて短い接触時間を必要とし、かつ携帯型機器の中へ内蔵可能である方法である。
【００１４】
脱塩
液体の脱塩は、飲料水、体液、医薬品、化学薬品、石油およびその誘導体、および他の多くの液体にきわめて有用であろう。また、水の脱塩は、０．５％未満の地球上の水が食用、農業用、または工業用に直接適しているため有益であろう。したがって、他の約９９．５％水を利用可能にするという点で、世界中で汽水性の地下水および海水から飲料水を製造する脱塩の恩恵が増大している。
【００１５】
世界中には３５億ガロン／日（ｍｇｄ）超の複合容量の推定４，０００種類の塩水脱塩植物が存在する。この容量の約５５％は中東にあり、１７％は米国にあり、その多くは工業用である。脱塩水は現在、家庭および工業目的に米国において消費される水の約１．４％を占める。
【００１６】
実質的に５つの基本的な脱塩法がある。すなわち、熱、逆浸透、電気透析、イオン交換、および冷凍である。熱および冷凍工程は、淡水を塩水から除去し、濃縮塩水を残す。逆浸透および電気透析では膜を使用し、淡水から塩を分離する。イオン交換は、望ましくない溶解イオンに対してより望ましいイオンを交換する樹脂上に塩水を通すことを含む。熱および逆浸透工程のみが現在、商業的に実現可能である。
【００１７】
参照によって本明細書に含まれる米国特許第５，２１７，５８１号明細書および米国特許第６，２９９，７３５号明細書において説明されているように、熱工程は、塩水を煮沸または蒸発され、蒸気を淡水として凝縮させ、より濃縮された塩水溶液を残すことを含む。滅菌のためのエネルギー要件は、他の方法と比べ比較的高い。部分的に滅菌に必要とされるエネルギーは、給水の塩度の上昇とともに目につくほど増大することはないため、海水を処理するのに中東で広く使用されている。
【００１８】
米国特許第３，４６２，３６２号明細書に記載されているように、逆浸透は、淡水が半透膜を通過して食塩水の中へ入り、それによってより塩水を希釈する傾向を使用する膜工程である。淡水は、浸透圧と呼ばれる圧力がその上にあるかのように膜の中を移動する。きわめて高い圧力を半透膜の片側の塩水にかけることによって、淡水は膜の中を強制的に浸透流の反対の方向へ通されうる。この工程は逆浸透と呼ばれる。これは（高圧を生成するのに）エネルギー集約的ではあるものの、逆浸透のエネルギー要件は一般に滅菌のものよりも低いが、給水のその使用は他の方法よりも非効率的である。また、膜はきわめて高価であり、繊細であり、かつ汚染する傾向がある。
【００１９】
電気透析による脱塩は、電流を用いて液体から汚染物質および塩を除去し、イオン不純物をイオン選択膜に貫通させ、処理液体から離す膜工程である。２種類のイオン選択膜が使用される―電解細胞の電極間で、１つは陽イオンの通過を可能にし、１つは陰イオンの通過を可能にする。電気はイオン選択膜を通るイオンの抵抗を克服するのに使用される。抵抗が大きいほど電力需要は高くなり、したがってエネルギーコストは抵抗の増大につれて上昇する。電流がイオンを駆動するのに適用されると、淡水は膜間に残される。電気透析に必要な電気の量、したがって、その操業コストは、給水の塩度の上昇とともに増大する。
【００２０】
イオン交換樹脂は、水素および水酸化イオンを塩イオンと交換する。多くの自治体が硬水軟化のためにイオン交換を使用し、工業では通常、逆浸透または電気透析後の最終処理としてイオン交換樹脂を使用し、きわめて純粋な水を製造する。イオン交換の直接費は、樹脂の維持または交換におけるものである。水中の溶解塩の濃度が高いほど頻繁に樹脂は再生される必要があり、したがって、イオン交換は大規模の塩除去のために稀に使用される。
【００２１】
冷凍工程は３つの段階を含む。すなわち、淡水の氷結晶が形成される塩水の部分的冷凍、これらの氷結晶の塩水からの分離、および氷結晶の融解である（たとえば、米国特許第４，１９９，９６１号明細書）。冷凍は、エネルギーをあまり必要とせず、その低い使用温度が腐食やスケール形成問題を最小に抑えるため、他の工程に対していくつかの利点を有する。冷凍工程のエネルギー要件は高く、一般に逆浸透のものと同等である。冷凍技術は依然として研究、開発中であり、広く展開されていない。冷凍技術は携帯型脱塩機器用に適合性の技術ではない。
【００２２】
脱塩の目的のために発明された多くのコンデンサもある。米国特許第４，９４８，５１４号明細書は、イオンを液体から分離するための方法および装置を開示している。米国特許第５，１９２，４３２号明細書は、イオンを液体から分離するための同様の「流入コンデンサ」法を開示している。しかし、これらの機器は、経済的に実行可能ではないため広範囲に使用されていない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２３】
発明の概要
本開示は、ナノ技術に基づく液体浄化法に関するように上記の問題を解決する。本開示の１つの態様は、含浸、機能化、ドープ、荷電、被覆、および照射ナノチューブから選択される欠陥カーボンナノチューブを含んでなるナノ構造物質に関する。「ナノ構造」は、原子または分子レベルなど、ナノ−スケール（たとえば、１０億分の１メートル）の構造を指す。「ナノ構造物質」は、上記カーボンナノチューブ成分の少なくとも１つを含んでなる物質である。「ナノ膜」は、ナノ構造物質から成る膜である。欠陥カーボンナノチューブは、少なくとも１つの炭素環において格子変形を含有するものである。格子変形は、管状シート構造を形成するカーボンナノチューブ原子の結晶格子のひずみを意味する。非限定的実施例は、非弾性変形、または５および／または７員の炭素環の存在、または化学的相互作用後の炭素原子結合のｓｐ２ハイブリダイゼーションの変化による原子の移動を含む。
【００２４】
本発明の別の態様は、本質的に炭素から成る細長いナノチューブに関し、このナノチューブは上述されているものと同様の結晶欠陥によって変形されている。本実施形態においては、ナノチューブは、処理される場合、変形されていないかつ／または処理されていないナノチューブと反応、またはこれに結合しない化学種とナノチューブが反応し、またはこれに結合することを可能にする顕著に大きな化学的活性を有する程度に、欠陥により変形されている。
【００２５】
本発明の１つの態様においては、カーボンナノチューブは、ナノ構造物質と接触する流体中の汚染物質を実質的に破壊し、改変し、除去し、または分離するのに十分な量でナノ構造物質中に存在する。カーボンナノチューブは、かかる特性を達成するように処理される。たとえば、カーボンナノチューブの化学的処理は、少なくとも部分的に開放している少なくとも１つの端を有する結果として生じるナノチューブをもたらしうる。かかる端を有するナノチューブは、流体流の観点から、または、たとえば、その端が、たとえば、特に機能化される能力を有する機能化の観点から独特の特性を提供しうる。
【００２６】
本発明の別の態様においては、カーボンナノチューブを含浸し、機能化し、ドープし、または被覆するのに使用される物質は、流体またはその成分のカーボンナノチューブの中へ、その中から外へ、それを通じて、それに沿って、またはその周りの活性かつ／または選択的な輸送を達成するのに十分な量で存在する。この物質は、カーボンナノチューブの中へ、その中から外へ、それを通じて、それに沿って、またはその周りに選択的に輸送される同じ物質を含んで成りうる。
【００２７】
たとえば、流体からヒ素を除去するのに使用されるナノ構造物質は、最初にヒ素イオンと含浸されうる。これらのヒ素イオンは、「ターゲットイオン」と称される。「ターゲットイオン」は一般に、カーボンナノチューブの中へ含浸（機能化、ドープ、または被覆）され、かつきれいにされ、または浄化されるべき流体中に存在する汚染物質のイオンと同じであるイオンを包含する。
【００２８】
本明細書で使用される「含浸」は、カーボンナノチューブが、前掲のように、汚染流体から除去されるべき汚染物質の同じイオンを含んで成りうる当該物質で少なくとも部分的に充填されることを意味する。ターゲットイオンをカーボンナノチューブの中へ含浸させることによって、ナノチューブ、かつ実際にナノチューブで製造されたナノ構造物は、プライムされ、または「チャレンジされ」、汚染流体内に見られる同じイオンを受入れ、かつ／または引き付ける。
【００２９】
上記の例は含浸イオンを指すが、同じ方法は、記載された手順、たとえば、機能化、ドーピング、コーティング、およびその組合せのいずれかによる所望のイオンでのカーボンナノチューブのチャレンジし、またはプライムするために適用される。ドープカーボンナノチューブは、ナノ構造物質における炭素以外の原子の存在を指す。
【００３０】
含浸に関して、ターゲットイオン含浸カーボンナノチューブから成るイオン特異的分離機器が製造されうる。この機器のために、含浸ナノチューブは、電子またはフォノン流が、電磁、または音響手段によって、または直接の電気的または物理的接続によって誘導されうるように製造され、かつ機能化化学を通じて開放されてイオンチャンネルを生成しうる欠陥部位を有する。
【００３１】
ターゲット汚染イオンでカーボンナノチューブを少なくとも部分的に充填することによってカーボンナノチューブをチャレンジすることにおいて、その形態によって規定されるカーボンナノチューブの擬一次元性質によりナノチューブの中空範囲内にイオン特異的量子井戸が生成されることになる。これにより、イオンが移動し、またはナノチューブを通じてインデックス化されると、「プレプログラム化」またはイオン特異的トラップが生成される。イオンがナノチューブ内を移動すると、イオン特異的トラップは、ナノチューブの擬一次元量子構造で後に残される。
【００３２】
イオン汚染流体がターゲットイオンを含有する処理「プレプログラム化」ナノ構造物質と接触すると、ターゲットイオンはナノチューブ内のイオン特異的トラップを吸着および充填することによってその自由エネルギーを最小限にすることができることになる。ナノチューブにおけるターゲットイオンの添加は抵抗の変化を誘発し、これはナノチューブを通じ、かつシステムの中から外へ少なくとも１つのイオンを移動させる電気および／またはフォノン流反応の誘引となる。この物質は、どんなイオンでナノチューブ、ナノ構造機器が充填されているかによってプログラム化または再プログラム化されうる。
【００３３】
イオン濃度が変化すると、電力はターゲットイオンが存在している場合にのみ必要とされるため、機器は電力を消費する必要がなくなる。ビルトイン自己制御工程は、流体中にターゲットイオンが存在しない場合に、電力がそれらを除去する必要がないという事実を巧みに利用することになる。
【００３４】
汚染流体から除去されるべき汚染物質によって、ターゲット物質またはカーボンナノチューブを含浸し、機能化、ドープし、または被覆するのに使用される物質は、酸素、水素、イオン化合物、ハロゲン化合物、糖、アルコール、ペプチド、アミノ酸、ＲＮＡ、ＤＮＡ、内毒素、有機金属化合物、酸化物、ホウ化物、炭化物、窒化物、および元素金属およびその合金から選択される少なくとも１つの化合物を含んで成りうる。
【００３５】
酸化物は、炭素、イオウ、窒素、塩素、鉄、マグネシウム、シリコン、亜鉛、チタン、またはアルミニウムの酸化物など技術的に一般に使用されるいずれかの公知の酸化物を含んでなる。
【００３６】
１つの態様においては、ナノ構造物質は、液体、固体または気体媒質に配置され、かつ場合により超音波処理を介してそこに分散されているカーボンナノチューブを含んでなる。カーボンナノチューブは、機械力、または機械場、化学場、電磁場、音場、および光場、またはその組合せから選択される場によってかかる媒質中に維持されうる。当業者は、音場が空洞内部に一定周波数のノイズを含んで成り、実質的に静止位置でカーボンナノチューブを保持する定常波を形成することを理解するであろう。
【００３７】
同様に、光場は、レーザー光をホログラムに通過させることによって生成される光ピンセットの単一または活性アレイを含んで成りうる。
【００３８】
カーボンナノチューブが存在しうる固体媒質は一般に繊維、基質、および粒子から選択される少なくとも１つの成分を含んで成り、その各々は金属、セラミック、および／またはポリマー物質を含んで成りうる。固体媒質においては、カーボンナノチューブは、１００ミクロンまでの直径を有するものなどの繊維、基質、および粒子に相互接続および／または接続され、ナノ膜を形成する。
【００３９】
粒子サイズは、数分布によって、たとえば、特定のサイズを有する粒子の数によって決定される。この方法は通常、較正光学顕微鏡、較正ポリスチレンビーズ、および較正走査型力顕微鏡もしくは走査型電子顕微鏡または走査型トンネル顕微鏡および走査型電子顕微鏡など顕微鏡技術によって測定される。本明細書に記載されているサイズの粒子を測定する方法は、ウォルター（Ｗａｌｔｅｒ）Ｃ．マッククローンズ（ＭｃＣｒｏｎｅ’ｓ）ら、Ｔｈｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ａｔｌａｓ、（小粒子識別用技術の百科事典（Ａｎ  ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  ｓｍａｌｌ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ））、第Ｉ巻、原理と技術（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）、第２版（アン  アーバ  サイエンス  パブリッシャーズ（Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂ．）において開示されており、これは参照することにより本明細書に含まれる。
【００４０】
本発明の異なる態様においては、固体媒質のポリマー物質は単一または多成分ポリマー（多成分ポリマーが少なくとも２種類のガラス転移温度または融解温度を有する場合に有利）、ナイロン、ポリウレタン、アクリル、メタクリル、ポリカーボネート、エポキシ、シリコーンゴム、天然ゴム、合成ゴム、硫化ゴム、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、Ｎｏｍｅｘ（ポリ−パラフィレンテレフタルアミド）、Ｋｅｖｌａｒポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、ＰＥＥＫ（ポリエステルエステルケテン）、Ｍｙｌａｒ（ポリエチレンテレフタレート）、バイトン（バイトンフルオロエラストマー）、ポリエトラフルオロエチレン、ポリエトラフルオロエチレン）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などハロゲン化ポリマー、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、およびポリクロロプレンを含んでなる。
【００４１】
本明細書に記載されている多成分ポリマーの少なくとも２種類のガラス転移温度または融解温度は、物質が非弾性変形を有する温度に加熱することによって測定される。
【００４２】
本発明の態様においては、固体媒質のセラミック物質は以下の少なくとも１つ、すなわち、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ホウ素、リン酸ホウ素、スピネルまたはガーネット構造を有する化合物、フッ化ランタン、フッ化カルシウム、炭化ケイ素、炭素、およびその同素体、酸化ケイ素、ガラス、水晶、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、ホウ化ハフニウム、酸化トリウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化リン、コーディエライト、ムライト、窒化ケイ素、フェライト、サファイア、ステアタイト、炭化チタン、窒化チタン、ホウ化チタン、およびその組合せを含んでなる。
【００４３】
本発明の別の態様においては、固体媒質の金属物質は以下の少なくとも１つ、すなわち、アルミニウム、銅、コバルト、金、プラチナ、シリコン、チタン、ロジウム、インジウム、鉄、パラジウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、タングステン、ニオブ、モリブデン、ニッケル、銀、ジルコニウム、イットリウム、および、鉄の合金、すなわち鋼を含むその合金を含んでなる。
【００４４】
カーボンナノチューブが存在しうる液体媒質としては、水、油、有機および無機溶媒、および窒素および二酸化炭素の液体形態が挙げられる。
【００４５】
カーボンナノチューブが存在しうる気体媒質としては、空気、またはアルゴン、窒素、ヘリウム、アンモニア、および二酸化炭素から選択される気体が挙げられる。
【００４６】
本開示の１つの態様は、炭素環のスクロール管状または非管状ナノ構造を有するカーボンナノチューブの使用に関する。これらのカーボンナノチューブは通常、シングルウォール、マルチウォール、またはその組合せであり、さまざまな形態をとりうる。たとえば、本開示において使用されるカーボンナノチューブは、ナノホーン、ナノらせん、樹状、木、スパイダーナノチューブ構造、ナノチューブＹジャンクション、および竹の形態から選択される形態を有しうる。かかる形状は一般にナノ膜用のカーボンナノチューブの使用に加える傾向がある。上記の形状は、そのいずれもが参照によって本明細書に含まれる、Ｍ．Ｓ．ドレッセルハウス（Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ）、Ｇ．ドレッセルハウス（Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ）、およびＰ．アボリス（Ａｖｏｕｒｉｓ）編、カーボンナノチューブ：合成、構造、特性、および用途、応用物理学におけるトピックス（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ）、第８０巻、２０００年、シュプリンガー・フェアラーク（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ）、および「カーボンナノスクロールへの化学的ルート（Ａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｏｕｔｅ  ｔｏ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｓｃｒｏｌｌｓ）」、リサ（Ｌｉｓａ）Ｍ．ビクリス（Ｖｉｃｕｌｉｓ）、ジュリア（Ｊｕｌｉａ）Ｊ．マック（Ｍａｃｋ）、およびリチャード（Ｒｉｃｈａｒｄ）Ｂ．カナー（Ｋａｎｅｒ）、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８（２００３年２月、２９９）においてより具体的に規定されている。
【００４７】
前述されているように、カーボンナノチューブは所望の化学的または生物学的活性を達成するように機能化されうる。本明細書で使用される機能化カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの表面に付着された無機および／または有機化合物を含んでなるものである。
【００４８】
有機化合物は、直鎖基または分岐基、飽和基または不飽和基を含んで成りうる。かかる有機化合物の非限定的例としては、カルボキシル、アミン、ポリアミド、ポリ両親媒性物質、ジアゾニウム塩、ピレニル、シラン、およびその組合せから選択される少なくとも１つの化学基が挙げられる。
【００４９】
無機化合物の非限定的例としては、ホウ素、チタン、ニオブ、タングステン、およびその組合せの少なくとも１つのフッ素化合物が挙げられる。無機化合物および有機化合物はハロゲン原子またはハロゲン化合物を含んで成りうる。
【００５０】
本発明の態様においては、機能化カーボンナノチューブは、上記の無機基および有機基のいずれか１つまたはいずれかの組合せを含んでなる。これらの基は一般にカーボンナノチューブの端に位置しており、かつ場合により重合されている。
【００５１】
たとえば、機能化カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの表面上および／またはナノ構造物質の少なくとも１つの面積上の官能基の組成および／または密度における非均一性を含んで成りうる。同様に、機能化カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの表面上および／またはナノ構造物質の少なくとも１つの面積上の官能基の実質的に均一の勾配を含んで成りうる。
【００５２】
本開示の１つの態様によれば、カーボンナノチューブは、ＡＣまたはＤＣ電磁場などで、所望の特性を達成するのに十分なレベルに荷電されている。所望の特性としては、ナノチューブの表面のコーティングの促進、またはカーボンナノチューブに接触または隣接する流体中に存在する汚染物質の破壊、改変、除去、または分離における補助が挙げられる。「除去」は、以下の機序、すなわち、サイズ排除、吸収、および吸着の少なくとも１つを意味すると理解される。
【００５３】
また、荷電は、以下の方法のいずれか１つ、すなわち、化学的、照射、容量荷電、またはカーボンナノチューブに隣接した、かつ／またはそれを通じた流体流を用いて起こりうる。ナノチューブの荷電は、上記の機能化工程の前またはそれと同時に起こりうる。
【００５４】
ナノチューブの荷電は、金属および／またはポリマー物質によるそのコーティングを促進させる傾向がある。カーボンナノチューブを被覆するのに使用されうるかかる金属物質の例としては、金、プラチナ、チタン、ロジウム、イリジウム、インジウム、銅、鉄、パラジウム、ガリウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、タングステン、ニオブ、モリブデン、銀、ニッケル、コバルト、ランタン基の金属、およびその合金が挙げられる。
【００５５】
カーボンナノチューブを被覆するのに使用されうるかかるポリマー物質の例としては、多成分ポリマー（多成分ポリマーが少なくとも２種類のガラス転移温度または融解温度を有する場合に有利）、ナイロン、ポリウレタン、アクリル、メタクリル、ポリカーボネート、エポキシ、シリコーンゴム、天然ゴム、合成ゴム、硫化ゴム、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、Ｎｏｍｅｘ（ポリ−パラフィレンテレフタルアミド）、Ｋｅｖｌａｒポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、ＰＥＥＫ（ポリエステルエステルケテン）、Ｍｙｌａｒ（ポリエチレンテレフタレート）、バイトン（バイトンフルオロエラストマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などハロゲン化ポリマー、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、およびポリクロロプレンが挙げられる。
【００５６】
照射を用いてカーボンナノチューブを処理し、かつ／またはカーボンナノチューブ、ナノ構造物質を融合する場合、光子、電子、核、およびイオン粒子から選択される少なくとも１種類の粒子が、少なくとも１つの炭素−炭素および／または炭素−ドーパント結合を破壊するに十分な量でカーボンナノチューブ上に含浸し、ナノ構造物を活性化し、またはイオン注入を実行する。
【００５７】
流体から駆除されうる汚染物質としては、病原体、微生物、ＤＮＡ、ＲＮＡ、天然有機分子、かび、菌類、天然および合成毒素（化学および生物兵器など）、重金属（ヒ素、鉛、ウラン、タリウム、カドミウム、クロミウム、セレニウム、銅、およびトリウムなど）、内毒素、タンパク質、酵素、およびマイクロおよびナノ粒子汚染物質が挙げられる。
【００５８】
本開示は、流体からこれら汚染物質の少なくとも１つを除去することによって液体および気体の両方を含む流体を浄化する方法にも関する。かかる方法においては、汚染流体は上記のナノ構造物質、たとえば、含浸、機能化、ドープ、荷電、被覆、および照射ナノチューブ、およびその組合せから選択される欠陥カーボンナノチューブを含んでなるナノ構造物質と接触される。
【００５９】
本明細書に記載されている方法によれば、活性化ナノ構造物質は、きれいにされるべき液体の生物または化学的活性を改変する成分で処理および／または活性化されうる。
【００６０】
また、この方法は、処理液体から汚染物質を部分的に分離し、汚染物質および処理液体の明らかな流体流を形成することを可能にする。 
【００６１】
１つの実施形態においては、きれいにされるべき流体は、水、天然および／または合成石油、およびその副産物、体液、食料品、アルコール飲料、および医薬品などの液体である。 
【００６２】
石油製品に関して、１つの主な問題は、貯蔵中の石油における細菌の潜在的増殖である。これは従来、特に航空機燃料の問題である。かかる細菌の存在は、燃料を激しく汚染し、最終的に燃料を破壊する。したがって、液体浄化の分野の懸念の主要点は、天然および／または合成石油製品からの細菌の駆除である。天然および／または合成石油およびその副産物としては、航空機、自動車、船舶、および機関車用燃料、ロケット燃料、工業および機械油および潤滑油、および暖房用石油および気体が挙げられる。
【００６３】
本明細書に記載されている体液は、動物、ヒト、植物由来であり、またはバイオ技術の処理において使用される成長ブロス、または医薬品を含んでなる。１つの実施形態においては、体液は血液、人乳、および両方の成分を含んでなる。
【００６４】
別の実施形態においては、食料品は、乳および卵などの動物副産物、果汁、天然シロップ、料理または食品産業において使用されるオリーブ油、ピーナッツ油、花油（ヒマワリ、ベニバナ）、および植物油などを含むがこれらに限定されない天然および合成油を含んでなる。
【００６５】
食料品に加えて、本発明の１つの実施形態は、アルコール飲料の処理を含む。まさにその性質上、アルコール飲料の発酵は、結果として完成品における汚染をもたらす。たとえば、酸素はワイン製造工程の１つの望ましくない汚染物質である。酸素はワインを腐らせうるが、瓶には亜硫酸塩剤が通常、添加されてこの過剰な酸素を吸収または除去する。しかし、健康上の懸念により、亜硫酸塩剤は避けるべきである。本発明の１つの態様は、上記のナノ構造物質を用いて、酸素などの望ましくない汚染物質を除去するワインを処理するステップを含む。この工程はワインにおける亜硫酸塩剤の必要を排除し、または実質的に削減するため、ワイン産業が本明細書に記載されている浄化工程から恩恵を受けるであろう。
【００６６】
本発明の別の態様は、空気をきれいにして上記の汚染物質を除去する方法を含む。
【００６７】
本開示は、本明細書に記載された活性化ナノ構造物質と汚染水を接触させることによって水を浄化する方法にも関する。塩、細菌、およびウイルスなどの汚染物質は、少なくとも３ログ（９９．９％）、たとえば少なくとも４ログ（９９．９９％）、および少なくとも５ログ（９９．９９９％）、および現在利用可能な検出レベル、すなわち７ログ（９９．９９９９９％）までなどのレベルに水から除去されうることが明らかにされている。 
【００６８】
汚染物質はさらに、病原体、微生物、ＤＮＡ、ＲＮＡ、天然有機分子、かび、菌類、天然および合成毒素、重金属（たとえば、ヒ素、鉛、ウラン、タリウム、カドミウム、クロミウム、セレニウム、銅、およびトリウム）、内毒素、タンパク質、酵素、およびマイクロおよびナノ粒子汚染物質を含んでなる。水の脱塩（すなわち、汚染物質が塩を含んでなる場合）にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
発明の詳細な説明
流体滅菌
本明細書に記載されているように、カーボンナノチューブ、金属酸化ナノワイヤー、および金属ナノワイヤーなどナノ構造物質を組込む流体滅菌は、少なくとも部分的に、集中的な力を使用して微生物および他の病原体を殺傷する独自のナノスケール殺傷力圏の形成における結果であると考えられている。
【００７０】
たとえば、流体の滅菌中、微生物は、本明細書に記載されているナノ物質と接触し、微生物にかけられる集中的な力を引き起こし、これにより開放した細胞膜が破壊され、内細胞損傷をもたらし、それによって微生物を破壊し、またはその生殖能を破壊すると考えられている。このようにして、液体は微生物から滅菌されうる。一般的な微生物は長さが１−５ミクロンであり、そのようなものとしてカーボンナノチューブなどナノ構造物質よりも少なくとも１００倍の大きさである。これら生物の既知の例としては、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）、クリプトスポリジウム・パルバム（Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ  ｐａｒｖｕｍ）、ジアルジア・ランブリア（Ｇｉａｒｄｉａ  ｌａｍｂｌｉａ）、赤痢アメーバ（Ｅｎｔａｍｏｅｂａ  ｈｉｓｔｏｌｙｔｉｃａ）、およびその他多くが挙げられる。
【００７１】
大きなサイズ差により、ナノスケールでの力は、たとえば、規模の順によって、顕微鏡技術に基づくよりも集中的に何度もかけることができる。ほぼ同じように、集中的な光がレーザーに強度を与え、集中的な力は微生物のナノスケールの破壊に強度を与える。したがって、他のスケールでの機械的および電気的力は有効であるには小さすぎるか、またはきわめて集中的であり、ナノスケールは有効に用いて微生物を効果的に破壊することができる。
【００７２】
このナノ−レジメンにおいて微生物を破壊する能力があると考えられている機序は、独立して、または互いに呼応して作用しうる。かかる機序の非限定的例としては以下が挙げられる。
【００７３】
・風船を破壊するピンとほぼ同様に、集中的な力による細胞壁の機械的破壊
【００７４】
・ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、細胞小器官等への内細胞損傷を引き起こす振動波
【００７５】
・細胞壁および輸送チャンネルへの損傷を引き起こす振動波
【００７６】
・ファン・デル・ワールス力
【００７７】
・電磁力
【００７８】
・ナノ構造物質の近くでの水素結合の分布による細胞壁およびＤＮＡの損傷
【００７９】
・細胞構造に損傷を及ぼす液体中の衝撃波からのバブルキャビテーション
【００８０】
通常の微生物細胞内の浸透圧は周囲の液体のものよりも高いため、非生理的条件を仮定すれば、細胞壁へのわずかな損傷でも高圧から低圧への細胞流の内容として全体の破壊を誘発しうる。
【００８１】
通常、飲料水を処理するために考えられた膜の処理能の評価における代用として使用されるＭＳ２は、直径０．０２５μｍおよび２０面体の形状を有する一本鎖ＲＮＡウイルスである。そのサイズおよび形状は、ポリオウイルスおよび肝炎など他の水関連性ウイルスとほぼ同じである。
【００８２】
液体脱塩
本開示による液体脱塩の工程もカーボンナノチューブ、金属酸化ナノワイヤー、および金属ナノワイヤーなどナノ物質に基づく。ナノ物質で液体を脱塩することが可能である考えられている１つの機序は、２つのナノ物質膜間のイオン分離勾配の生成である。１つのナノ物質膜が正電荷を有し、他の膜が負電荷を有する場合、これら２つのプレート間の電荷差は、そのゾーンの片側へ移動する陽イオンおよび他方へ移動する陰イオンを引き起こすイオン分離勾配を生成する。ナノ物質膜上のきわめて大きい表面積は、きわめて高いキャパシタンスを生成するのに使用され、きわめて有効なイオン勾配の生成を可能にする。
【００８３】
脱塩ユニットは、互いから電気的に単離される２つもしくはそれ以上の支持導電性ナノ物質膜の平行層を組込みうる。この層状化ナノ構造物質は、Ｙ接合チャンネルの交差点でアセンブリされうる。２つもしくはそれ以上の層は、静的モードで、または動的モードで電気的に荷電されうるが、ここで各プレート上に電荷は連続的に正から中立ないし負から中立への―１つは正に、かつ１つは負に―指標化し、それらの間に塩トラップを生成するか、または構造物における移動コンデンサを電気的に生成し、水の流れとは異なる方向での塩の移動を引き起こす。濃縮塩水はＹ接合部の一方の脚から水路が開かれ、淡水は他方の脚から水路が開かれることになる。
【００８４】
機器の形状、容量、および形態は、残留物、適応機能、および最適化アルゴリズムの方法など複雑な分析を用いて流体力学的流のために最適化されうる。機器の基本ユニットは広い接合部形状で変形となり、ここで液体の大部分は継続して主要チャンネルに沿って流れるが、少量の液体は出口チャンネルを通じて取出される。
【００８５】
かかる基本ユニットの多くは、同時にかつ／または連続して使用され、塩濃度を削減し、加工される全体の液体を増大させうる。塩−液体流出液をさらに濃縮させるには、加熱ポンプを使用し、近超飽和塩液体を冷却し、入ってくる原水を加熱する。かかるシステムは積極的にモニタリングされ、冷却が適用される前に適切な濃度を確実にすることができる。塩結晶化は、飽和溶液がより冷たい温度でより迅速に超飽和状態へ転移するため、溶液が冷却されると起こる。塩水においては、これは塩水における塩の結晶化を加速する効果を有する。
【００８６】
結晶化塩または濃縮塩水混合物を含むが限定されない汚染物質を除去するなど、脱塩工程の最終生成物は、少なくともログ４（９９．９９％）およびログ７（９９．９９９９９）までかつこれを含むレベルにほぼ塩を含まない液体となり、中間レベルがログ５およびログ６の純度を有する。１つの実施形態においては、冷凍保存された塩水保持タンクは結晶化を加速し、残った液体が工程の中を再び通されることを可能にする。
【００８７】
本開示の１つの態様によれば、生体材料および他の不純物または汚染物質の影響を受けやすい表面は、ナノ物質の層において被覆され、微生物の増殖を予防しうる。かかるナノ物質の非限定的例としては、銀、または酸化アルミニウムなど抗菌特性を有する要素または化合物で機能化されている機能化ナノチューブナノ構造物質が挙げられる。
【００８８】
本発明はさらに、本明細書に記載されているナノ構造物質を製造する方法に関する。かかる方法としては、有機溶媒蒸発工程、金属酸化ナノワイヤー工程、幾何学的編み（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｗｅａｖｅ）工程、真空ろ過工程、およびナノ構造重合工程が挙げられる。これらの工程の各々は、それらに組込まれた、またはそれらから成るナノ物質でナノ構造物を生成しうる。さらに、これらの膜の各々は、本明細書に記載された液体浄化処理技術を可能にする。
【００８９】
１つの実施形態においては、本開示により製造される膜は、高い液体流量を可能にする高い浸透性を有する。ナノ物質膜の浸透性は一般にその厚さおよび繊維密度によって制御される。したがって、低繊維密度の極薄、超強度ナノ物質膜が、厚いナノ物質膜よりも流体の流れに対してより透明である。したがって、本発明の１つの実施形態は、主に高強度カーボンナノチューブから成る融合ナノ物質膜に関する。
【００９０】
その構造的支持および他の存在物への結合を強化するには、全体のナノ物質膜を金属、プラスチック、またはセラミックで被覆することができる。欠陥は、化学的、電気的、熱的または機械的手段によってナノ物質膜から除去され、その構造的完全性を強化しうる。
【００９１】
全体のナノ物質膜は、静的または動的電磁場で刺激され、微調整されると一部の分子の特定の吸収または拒絶を引き起こしうる。高周波電気刺激は、超音波自己浄化効果を生成しうる。ナノチューブ、ナノ構造物質の強度、ヤング率、導電率、および圧電効果を利用することによって、汚染を削減するために、物質を全体として刺激して振動させ、表面から汚染物を排出することができる。
【００９２】
開始カーボンナノチューブは一般に、ナノチューブの製造後に残留する残留鉄粒子または他の触媒粒子を含有する。一部の実施形態においては、ナノ構造物質を形成する前に、酸および／または過酸化物あるいはその組合せなど強力な酸化剤でカーボンナノチューブを洗浄することが望ましい。強力な酸化剤での洗浄時には、カーボンナノチューブにおいて一般に存在する鉄は、Ｆｅ＋＋およびＦｅ＋＋＋に酸化される。また、酸洗浄は、ナノチューブの表面化学に干渉する無定形炭素を除去する利点を有する。 
【００９３】
不動態化、または正荷電鉄は、正味負電荷を有することが周知である微生物の除去において役割を果たすと考えられている。この理論に基づき、微生物は機能化された正荷電ナノチューブに引き付けられる。ここで部分的に鉄で充填およびドープされる荷電カーボンナノチューブの結果として生じる電場は、生物病原体を破壊する。酸洗浄からでき、かつナノチューブ内にトラップされた正荷電水素イオンも電場の一因となる。
【００９４】
この酸洗浄手順は、これら機能化カーボンナノチューブおよび結果として生じるカーボンナノ構造物質の高い程度の親水性の一因となるとも考えられている。洗浄されたカーボンナノチューブは一般に、以下の工程の１つを用いてナノ構造物質に加工される。注目されるのは、以下の工程、および実施例において記載されている工程のいずれか１つを用いて、多層または単層状に関係なく、ナノ構造物質を生成することができる点である。
【００９５】
有機溶媒蒸発工程
有機溶媒蒸発工程においては、滅菌膜などナノ構造物質は接着剤でナノ物質を結合することによって製造されうる。接着剤の例は、グルーなどの化学的接着剤、金などの金属接着剤、およびアルミナなどのセラミック接着剤である。ナノ物質の例は、カーボンナノチューブ、シリコンおよび他の金属ナノワイヤー、および金属酸化ナノワイヤーである。
【００９６】
本工程によれば、カーボンナノチューブはキシレンなどの溶媒と混合されうる。１つの実施形態においては、この分散液は次に５−１０分間、超音波バスに配置され、カーボンナノチューブを解凝集する。結果として生じる分散液は次に繊維紙にたらされ、場合により適度の熱を加えて、有機溶媒を蒸発させる。蒸発とともに、カーボンナノチューブは繊維紙上に溶着する。また、他のポリマー物質が有機溶媒に添加され、結果として生じる構造物の機械的安定性を強化し、この接着物質の濃度は使用される溶媒の重量の０．００１−１０％でありうる。
【００９７】
金属酸化ナノワイヤー工程
本開示の別の態様においては、滅菌膜が金属酸化ナノワイヤーで製造される。この種類の工程においては、金属メッシュが酸化環境下に２３０−１０００℃の範囲の温度に加熱され、金属メッシュの金属ワイヤ上に金属酸化ナノワイヤーを生成する。金属メッシュは、銅、アルミニウム、およびシリコンから選択される金属を含んで成りうる。金属酸化ナノワイヤーは、直径１０−３０ナノメートルを含む、直径１−５０ナノメートルなど、直径１−１００ナノメートルの範囲のサイズでありうる。有利には、メッシュの表面は摩耗され、良好な基質付着を生成するナノチューブアリコート沈殿物を受入れて保持する表面テクスチャを提供する。
【００９８】
本工程により製造される膜は、単独で使用されて液体を滅菌し、その全体的な構造を強化するのに処理され、またはさらなる活性のためにカーボンナノチューブまたは他のナノ構造物で被覆されうる。カーボンナノチューブのコーティングにおいては、十分に分散したシングルまたはマルチウォールカーボンナノチューブの溶液が、それらが金属酸化物表面に付着するメッシュの中を通過する。この結果として生じるメッシュは、構造的完全性を強化させるために、熱的、機械的（たとえば、油圧によって）、化学的に、または迅速なレーザー加熱によって処理してもしなくてもよい。また、その構造的活性を強化するために金属、セラミック、プラスチック、またはポリマーで被覆してもしなくてもよい。結果として生じるメッシュは、適切な設計基準に達するまでの時間、このナノチューブ溶液処理にかけることもできる。カーボンナノチューブおよび／またはこの膜の支持へのさらなる改変を行い、それらが生体分子と化学的に反応し、それらを破壊し、改変し、除去し、または分離するように物質を機能化することができる。
【００９９】
本工程においては、銅メッシュなど金属メッシュが酸化環境下に化学的蒸着チャンバーに配置される。反応ゾーンは、２３０−１０００℃の範囲に加熱され、金属酸化ナノワイヤーの生成をもたらすが、チャンバーは３０分ないし２時間、大気中にある。一部の実施形態においては、液体中のカーボンナノチューブの分散液は、次いで形成された構造物の中を通過されうる。この処理の後、全体の構造物は真空下、１０００℃で熱アニールされ、全体的な構造を強化しうる。カーボンナノチューブは、場合により、硝酸およびイオウ酸の溶液中で処理され、カーボンナノチューブ上にカルボキシル官能基を生成しうる。
【０１００】
蒸着工程
本工程においては、滅菌膜がカーボンナノチューブ分散液の真空蒸着によって製造され、少なくとも１つの基質上にカーボンナノチューブの層を配置することができる。超音波処理を用いて蒸着中のカーボンナノチューブの分散および／または解凝集を補助することができる。
【０１０１】
蒸着法の想定される工程は、適切な有機溶媒または液体中にカーボンナノチューブを配置し、超音波処理により蒸着中のカーボンナノチューブを分散するステップを含んでなる。溶液は、超音波処理で装備された真空ろ過機器中に配置され、さらに確実にカーボンナノチューブが解凝集されるようにできる。溶液中のナノ物質は、その孔が十分に小さくカーボンナノチューブをトラップするが、汚染流体から除去されるべき微生物よりも大きい基質に蒸着されうる。結果として生じるナノメッシュ（ＮａｎｏＭｅｓｈ）（商標）は、支持金属メッシュを使用することによって除去され、除去中の平面度を維持することができる。カーボンナノチューブをトラップするのに使用される多孔基質も酸または塩基中で溶解することによって除去され、または酸化され、自立カーボンナノチューブ膜を残しうる。
【０１０２】
本開示の態様によれば、真空ろ過工程は電磁場を用いて改変され、蒸着中のナノ構造物を整列させることができる。既述された工程におけるように、ナノ構造物は適切な溶媒（有機溶媒または液体）に配置され、超音波処理され、それらを溶媒中に分散させ、これは次いで超音波プローブを装備した真空ろ過装置に配置され、それらが蒸着中に凝集化しないようにする。既述された工程とは異なり、センチメートルサイズまでの細孔サイズを有するものなど多孔基質に混合物が真空蒸着される場合、電磁場が適用されてその蒸着中のナノ構造物を整列させる。この電磁場は任意に隣接した３つの空間で調節され、結果として織った、または部分的に織った―部分的に不織の構造物がもたらされうる。次いで、結果として生じる膜は支持金属メッシュの助けを借りて除去され、全体の膜は酸に浸漬され、犠牲的な支持として作用した初期基質を除去する。
【０１０３】
真空ろ過工程は、ナノ構造物の多層を生成するために改変されうる。ナノ構造物の懸濁液は、基質上の有機溶媒中で形成されうる。たとえば、きわめて低い真空圧によって、溶媒は除去され、その後に、２０ミクロンの鋼メッシュなど、鋼メッシュ上にきわめて薄いナノチューブの層が残る。次いで、この層は保存処理され、かつ乾燥される。この工程は、ナノメッシュ（ＮａｎｏＭｅｓｈ）（商標）のいくつかの層を生成するために複数回反復されうる。
【０１０４】
エアレイド（Ａｉｒ  Ｌａｉｄ）製造工程
この工程においては、ナノ構造物は、気体または液体溶液に関係なく、均一に分散されうる。たとえば、密閉チャンバーにおいて、多数のナノ構造物がファンとして放出され、気体を攪拌し、チャンバー内にカーボンナノチューブの分散をもたらす。この気体は、分散を引き起こすに十分な頻度で機械的に調節もされうる。カーボンナノチューブがチャンバーに添加されると、それらは、高い表面積電極を通じてナノチューブを通すことによって、誘引ファン・デル・ワールス力を克服するのに十分な電圧に荷電される。これは凝集を妨げることになる。次に、ナノチューブ含浸気体が気体相蒸着に備える。異なる圧力をかけることによって、気体を接地メッシュ電極へ通す。ナノチューブはこの接地メッシュ電極に粘着する。この時点で、カーボンナノチューブ、ナノ構造物質はその最も壊れやすい状態にある。次に、ナノ構造物質は電離放射線に曝露され、化学的蒸発蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ助長化学的蒸発、蒸着ＰＥＣＶＤ、または物理的蒸発蒸着（ＰＶＤ）処理法によって、または化学的融合法によって融合および／または表面を被覆する構造物をもたらしうる。次いで、表面は除去され、かつナノ構造物を覆うのに十分なスパッター工程にかけられ、それらを固定させる。次いで、結果として生じる膜は、表面の電荷を逆転させることによって表面から除去され、膜を捨てることができる。
【０１０５】
ナノ構造物重合工程
重合工程においては、ポリマー結合を通じて互いにナノ構造物を結合することによってナノ物質膜が製造される。
【０１０６】
この方法の想定される工程は、最初に多数のナノ構造物（カーボンナノチューブなど）の酸溶液中での超音波処理を含む。カーボンナノチューブを使用する場合、酸はナノチューブの長さを切断し、それらの端を曝露し、カルボキシルイオン（ＣＯＯＨ）をそれらに移植することを可能にするように作用する。次いで、結果として生じるカルボキシル機能化生成物は濃縮酸で処理され、縮合など架橋結合のためにより反応性であるカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を生成する。次いで、ＣＯＯＨ機能化ナノ構造物はカルボキシル基で反応し、２つのナノ構造物を架橋結合させる。次いで、この混合物は全体の架橋結合ネットワークが形成されて融合ナノ物質膜となるまで反応が可能となる。
【０１０７】
水中の細菌を測定するための方法
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌およびＭＳ−２バクテリオファージなどの細菌を用いた一般に上述された方法を用いて製造された試料で多数の試験を行った。ＭＳ−２はオス特異的、一本鎖ＲＮＡウイルスであり、直径が０．０２５μｍおよび２０面体の形状を有する。そのサイズおよび形状は、ポリオウイルスおよび肝炎など他の水関連性ウイルス、およびヒト以外の病原体とほぼ同じである。
【０１０８】
以下の実施例における大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）およびＭＳ−２バクテリオファージおよび水からの細菌の除去試験に使用されたプロトコールは、以下と一致し、かつ一般に忠実に守られた。すなわち（ｉ）ＭＳ−２バクテリオファージ増殖／計数の標準操作手順（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｆｏｒ  ＭＳ−２  Ｂａｃｔｅｒｉｏｐｈａｇｅ  Ｐｒｏｐｏｇａｔｉｏｎ／Ｅｎｕｍｅｒａｔｉｏｎ）。マルゴリン（Ｍａｒｇｏｌｉｎ）、アーロン（Ａａｒｏｎ）、２００１年、ニューハンプシャー（Ｎｅｗ  Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ）大学、ニューハンプシャー州（ＮＨ）、ダーハム（Ｄｕｒｈａｍ）、および（ｉｉ）水および廃水の検査のための標準法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒ  ａｎｄ  Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ）、第２０版、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ、１９９８年。ＡＰＨＡ、ＡＷＷＡ、ＷＥＦ、ワシントン（Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ）Ｄ．Ｃ．。これらの標準には一般に以下の手順が含まれていた。
【０１０９】
１）チャレンジされるナノ構造物質を保持するように設計された試験ハウジングにナノ構造物質を配置する。ハウジングを締付けてチャレンジ溶液の漏れを防ぐ
【０１１０】
２）滅菌排出チューブを滅菌エリレンマイヤー（Ｅｒｉｌｅｎｍｅｙｅｒ）フラスコにゴムストッパーを用いて接続する。
【０１１１】
３）流入ポートを開放し、チャレンジ物質を開放ポートを通じて導入する。
【０１１２】
４）チャレンジの導入後、流入ポートを閉鎖し、市販のポンプを介して、ハウジングに接続された流出ホースを通じて一定の流れをポンピングする。
【０１１３】
５）すべてのチャレンジ物質が滅菌エリレンマイヤー（Ｅｒｌｅｎｍｅｙｅｒ）フラスコの中へ入り、ポンプが止まる時点まで継続的にポンピングする。
【０１１４】
６）１５ｍｌ円錐遠心分離管中水またはリン酸緩衝生理食塩溶液（市販）９．９ｍｌ中にチャレンジ物質０．１ｍｌを配置する。
【０１１５】
７）１５ｍｌ円錐遠心分離管を市販のボルテックスミキサーに配置し、これを約１５秒間混合する。
【０１１６】
８）遠心分離管から混合液約０．１ｍｌを除去し、これを水またはリン酸緩衝生理食塩溶液（市販）９．９ｍｌを含有する第２の遠心分離管に添加し、上記のボルテックス混合を反復する。
【０１１７】
９）遠心分離管から混合液０．１ｍｌを除去し、これをトリプシンソイ寒天（ＴＳＡ）プレート、（Ｒｅｍｅｌ  Ｃａｔ．Ｎｏ．０１９１７）上に配置し、ここで寒天表面にわたって滅菌スプレッダーで広げられうる。表面を１５秒間乾燥させた後、市販のインキュベーターに３６℃に配置し、１８−２４時間インキュベートする。
【０１１８】
１０）インキュベーション後、プレートをインキュベーターから除去し、それらをバックリットプレートカウンターに配置する。プレート当り２５−３００ｃｆｕ／プレート（１：１０，０００希釈）を有すると思われたプレートをカウントする。対照および被験プレートを同じようにしてカウントした。
【０１１９】
１１）カウントされたウイルスまたは細菌の数、およびそれらがカウントされた希釈係数を記録し、プレートカウントの平均はその対応する希釈係数が掛けられ、プレート当りに使用された希釈の量で割られている。この計算は、以下に示されているが、元の試料におけるウイルスまたは細菌の量を示す。
【０１２０】
以下は、ＭＳ−２による試験の実施において使用された手順のより詳しい説明である。
【０１２１】
１％溶液ＭｇＣｌ２（またはＣａＣｌ２）を最初に所望量のＤＩ水をＭｇＣｌ２（またはＣａＣｌ２）に添加することによって調製する。典型例は、１．０ｇＭｇＣｌ２／９９ｍｌ  ＤＩ水である。溶液は加圧滅菌され、冷却される。
【０１２２】
次に、リン酸緩衝生理食塩水溶液（１×ＰＢＳ）を所望量のＤＩ水にリン酸緩衝生理食塩粉末濃縮物を添加することによって調製する。典型例は、４．９８ｇＰＢＳ／５００ｍｌ  ＤＩ水である。この溶液も加圧滅菌され、冷却される。
【０１２３】
次に、ストレプトマイシン／アンピシリン抗生物質溶液（Ｓｔｒｅｐｔ／Ａｍｐ）を所望のＤＩ水に硫酸ストレプトマイシンを添加することによって製造する。典型例は、０．１５ｇ  Ｓｔｒｅｐ／１００ｍｌ  ＤＩ水である。次いで、アンピシリンナトリウム塩を溶液に添加する。典型例は、０．１５ｇ  Ａｍｐ／１００ｍｌ  ＤＩ水である。この溶液を０．２２μｍシリンジフィルターを通じてろ過して滅菌容器の中へ入れる。
【０１２４】
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）保存培養の調製を最初に所望量のトリプシンソイブロスを製造することによって製造する。以前に製造したストレプトマイシン／アンピシリン抗生物質溶液を１：１００の比でＴ−ソイと混合する（１．０ｍｌ  ｓｔｅｐ／ａｍｐ／１００ｍｌ  Ｔ−ソイ）。  
【０１２５】
次に、１％溶液のＭｇＣｌ２を１：２００の比で添加（０．５ｍｌ  ＭｇＣｌ２／１００ｍｌ  Ｔ−ソイ）後、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を１：１０の比で添加する（１０ｍｌ大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）／１００ｍｌ  Ｔ−ソイ）。本明細書で使用される大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株は、ＨＳ（ｐＦ  ａｍｐ）Ｒ株である（挿入ｓｔｒｅｐ／ａｍｐ抵抗プラスミドを有する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ））。市販（アメリカン  タイプ  カルチャー  コレクション（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＡＴＣＣ））である大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株Ｃ３０００も使用されうる。
【０１２６】
次いで、Ｔ−ソイブロス／大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）培養を３７℃の振とう恒温水槽（または３７℃インキュベーター中のオービタルシェーカー）へ配置し、２．５−３．０時間（または大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）がその対数増殖期の中間部に達する時点）強く攪拌する。この攪拌ステップにより、酸素が培養全体に提供され、嫌気性になることがなく、増殖を抑制しない。次いで、培養をインキュベーターから出し、１０℃に保存する。
【０１２７】
ＭＳ２バクテリオファージ増殖を最初にＭＳ２の液体培養（約１×１０１０−１×１０１１ＭＳ２／５００ｍｌ  Ｔ−ソイブロス）をＴ−ソイブロスに添加し、次いで３７℃に１２−１８時間インキュベートする。使用したＭＳ２株は市販の標本であった（ＡＴＣＣ（アメリカン  タイプ  カルチャー  コレクション（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）、カタログ番号、１５５９７−Ｂ１））。
【０１２８】
培養を適切なサイズの遠心分離管に移し、以下の条件下に遠心分離する。すなわち、１０，０００ｒｐｍ、４℃、１０分間。遠心分離後、ペレットを妨げないように注意して、上清をデキャンティングすることができる。ＭＳ２ストックは一般に１０℃に保存される。
【０１２９】
ＭＳ２計数は一般に以下のようにして行われる。１×重層を以下をＤＩ水１０００ｍｌ中で混合し、煮沸することによって製造する
【０１３０】
ａ．１５グラムのＴ−ソイブロス
【０１３１】
ｂ．７．５グラムのバクト寒天
【０１３２】
ｃ．５グラムの酵母エキス
【０１３３】
ｄ．２．５グラムのＮａＣｌ
【０１３４】
ｅ．０．０７５グラムのＣａＣｌ２
【０１３５】
次に、４ないし５ｍｌの重層を試験管の中へ分散し、１２１℃で、１５分間、加圧滅菌し、その後、試験管をオートクレーブから除去し、５７℃の水浴に即時使用のために配置し、またはその後の使用のために室温に保存する。貯蔵する場合は、重層を硬化させ、再加圧滅菌される必要がある。重層は、色がきわめて濃く、ほとんど黒になるまで数回のみ、再加圧滅菌されうる。
【０１３６】
当業者は、ＰＢＳ中の試料で所望の希釈点を達成するために１０倍連続希釈をいかにして行うかが分かるであろう。既述された重層を含有する試験管を水浴から除去した直後に、所望の試料を約０．１ｍｌおよび既述された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主０．２ｍｌを重層の中へ供給することができる。ストレプトマイシン／アンピシリン抗生物質溶液約３０μｌを混合培養試料のために添加されうる。希釈試料０．１ｍｌの注入が追加の１０倍の希釈を示すことに注意することが重要である。したがって、１０−１希釈の０．１ｍｌが重層に配置される場合、結果として生じるＴ−ソイプレート上の希釈は１０−２である。１０−１希釈をプレーティングするためには、元の希釈されていない試料０．１ｍｌを重層に注入する。１００希釈をプレーティングするためには、同量の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主（０．２ｍｌ）を用いて、元の希釈されていない試料１．０ｍｌを重層に注入する。
【０１３７】
攪拌せずに、希釈試料およびＭＳ２を重層の全体にわたって混合する。重層およびその内容物をＴ−ソイプレート上に添加し、これは円運動で渦巻いて寒天の表面上に重層を均一に分布する。数分後、重層は、３７℃に１２−１８時間インキュベートされる時点で硬化する。
【０１３８】
インキュベーションが完了すると、ＭＳ２プラークは大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ローンにおける円形クリアリングゾーンとして出現する。 
【０１３９】
陽性および陰性の対照が一般にこのアッセイで使用される。陰性対照としては、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）は適切に増殖しているか、かつ何らかのファージまたは細菌汚染が存在するかどうかを判定する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のみの重層（試料ではない）への添加が挙げられる。これらの因子を判定するのにも使用されうる追加の対照を、Ｔ−ソイプレート上に少量の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主（ＭＳ２または重層ではない）を配置し、結果として生じるコロニー形態を検査することによって実行されうる。
【０１４０】
陽性対照としては、重層（試料ではない）への大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のみの添加およびその後のプレーティングが挙げられる。重層がプレートの表面上に均一に分布されると、少量のＭＳ２ストックが重層の表面の全体にわたって種々のスポット上に配置される。インキュベーション後、これらスポットにおけるプラークの存在は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主がＭＳ２ファージによって有効に感染されうることを明確に示している。
【０１４１】
元の希釈されていない試料におけるＰＦＵ／ｍｌ（プラーク形成単位／ｍｌ）の測定：
【数１】
0004520983.tif 000002
たとえば、希釈係数１０−８を有するプレート上で３５個のプラークが観察された場合は、ＰＦＵは以下のとおりである。
【数２】
0004520983.tif 000003
【０１４２】
上述された方法を用いて、かつ以下の試料において例示されているように、細菌とカーボンナノチューブ、ナノ構造物質との間に強い付着力がある。細菌は、超音波処理でカーボンナノチューブ、ナノ構造物質の表面に付着した。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）懸濁液の同じ付着は、カーボンナノチューブ、ナノ構造物質のナノメッシュを通過すると起こると考えられる。
【０１４３】
また、細菌細胞の完全性はカーボンナノチューブ、ナノ構造物質と相互作用すると破壊されると考えられる。たとえば、本明細書に記載されているナノ構造物質を用いる細菌試験は、外皮／細胞壁が完全に破壊された破壊機序を示す。この破壊は、細胞壁の壊滅的な機能不全をもたらす細胞壁の完全性のブリーチ（Ｂｒｅｅｃｈ）により、完全な細胞の内部の浸透圧と細胞の外部の浸透圧との差により起こることは明らかである。したがって、細胞壁／外皮の完全性が危険にさらされると、結果としてその浸透圧の差により細菌の崩壊が生じる。
【０１４４】
たとえば、実施例３は、ろ過液中に存在する遊離細菌ＤＮＡおよびタンパク質の存在によって明らかであるように、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌の破壊を示す。損傷細胞は、実施例３に見られるように水流によって消散される。したがって、本発明によるカーボンナノチューブ、ナノ構造物質は完全に細菌を破壊するだけではなく、本発明による物質は生物負荷の増加による汚染はなく、これにより現在使用されている物資よりも長い寿命が提供されうる。
【０１４５】
本発明をさらに、本発明の単なる例示を目的とする以下の非限定的実施例によって明らかにする。
【実施例】
【０１４６】
実施例１：活性化欠陥ナノ構造物質の製造 
活性化ナノ構造物質を市販の精製カーボンナノチューブから製造した。これらのナノチューブを５０ｍｌ円錐遠心分離管中に配置し、これに濃縮硝酸を４５ｍｌの量まで添加した。管を強く２−３分間攪拌し、酸とナノチューブを混合し、次いで２，５００ＲＰＭで５分間遠心分離し、ナノチューブをペレット化した。
【０１４７】
黄色の上清をデカンティングし、硝酸洗浄を反復した。次いで、カーボンナノチューブを水で２−３回洗浄し、以下のステップで使用されるイソプロパノールと酸が反応しなかった点よりも低く酸濃度を削減した。
【０１４８】
次に、硝酸で洗浄／水でリンスしたカーボンナノチューブ１００ｍｇを市販のイソプロパノール原液４００ｍｌで添加し、カーボンナノチューブが十分に分散されるまで（約１０分間）ブランソン（Ｂｒａｎｓｏｎ）９００Ｂ超音波破砕機８０％出力で超音波処理した。さらに、イソプロパノール２リットルを添加して混合物を希釈し、結果として生じる混合液の総量が２．４リットルとなるようにした。この希釈混合液をさらに１０分間、超音波処理した。
【０１４９】
次に、市販の直径２００ｎｍの酸化ケイ素ナノ繊維８００ｍｇを市販のミキサーにおいて全出力で１０分間、市販のイソプロパノール原液５００ｍｌ中で均質化した。次いで、均質化された混合物を市販のイソプロパノール原液１リットルをさらに添加することによって希釈した。
【０１５０】
先に調製したカーボンナノチューブと酸化ケイ素ナノ繊維の混合物を混合し、次いで量的十分（Ｑ．Ｓ．）な量のイソプロパノールを添加し、４リットルを得た。次いで、この４リットル溶液を「ブランソン（Ｂｒａｎｓｏｎ）９００Ｂ超音波破砕機」８０％出力で１５分間、超音波処理し、これによりカーボンナノチューブ、ナノ物質の均一の分散が生じた。
【０１５１】
次いで、４リットル溶液の全体を市販の５ミクロンのポリプロピレン不織融合繊維上の１６平方インチ面積へ蒸着した。溶液の約半分を１／２Ｈｇの真空圧下にポリプロピレン繊維に通過させた。次に、溶液の残りの２リットルを５Ｈｇの圧力下に、残りの溶液がポリプロピレン繊維に通過し、カーボンナノチューブ酸化ケイ素懸濁液が繊維上に蒸着されるまで繊維に通過させた。 
【０１５２】
結果として生じるナノ構造物質（ナノメッシュ（ＮａｎｏＭｅｓｈ）（商標）と称す）をファブリケーターから除去し、室温で２時間、風乾させ、活性化カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を形成した。
【０１５３】
実施例２：大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌を含むナノ構造物質の浄化試験
本実施例では、アメリカン  タイプ  カルチャー  コレクション（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）（ＡＴＣＣ）から購入された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌保存培養で汚染された水での浄化試験を記載する。
【０１５４】
実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質を、最初に再構成された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）保存培養ＡＴＣＣ＃２５９２２のチャレンジ（（４×１０７±２×１０７コロニー形成単位パーｍｌ（ｃｆｕ／ｍｌ））でチャレンジすることによって、バクテリアアッセイを行った。滅菌バイオループ（市販）を用いることによって、再構成ストックのループを除去し、市販の血液寒天プレート上に画線し、１２−１８時間、３６℃にインキュベートした。次いで、培養物をインキュベーターから除去し、純度について検査した。
【０１５５】
滅菌バイオループ（市販）を用いることによって、インキュベートした培養物のループを除去し、滅菌市販トリプシンソイブロス（Ｒｅｍｅｌ  ｃａｔ．Ｎｏ．０７２２８）１０ｍｌ中に配置した。次いで、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を結果として生じるトリプチケース−ソイブロス中で一夜増殖させ、１×１０９ｃｆｕ／ｍｌの保存培養を形成した。保存培養１ｍｌをチャレンジ試験に使用される水１００ｍｌに添加した。次いで、結果として生じるチャレンジ水を、実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質に通過させた。
【０１５６】
上記引用された「水および廃水の検査のための標準法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒ  ａｎｄ  Ｗａｓｔｅ  Ｗａｔｅｒ）」に従って試験を行った。上述されたプロトコールに従った試験の結果により、実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質にチャレンジ物質を通過させた場合、６ログ（＞９９．９９９９５％）超ないし７ログ（＞９９．９９９９９５％）超の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌の一貫した除去が証明された。 
【０１５７】
試験結果により、水からの細菌の除去のＥＰＡ飲用水標準を超える除去レートが証明された。ＥＰＡ標準は、飲用水を達成するために大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌の６ログ除去（＞９９．９９９９５％）を規定している。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌の大きなログ除去による改善された浄化が、かかる試験において、上述したように製造された高濃度の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌チャレンジ物質でカーボンナノチューブ、ナノ構造物質をチャレンジすることによって達成されている。高濃度でのかかる試験により７ログを超える除去レートが確認される。実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質の本実施例に記載された試験手順を用いる独立試験では、この物質が大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌に対する完全なバリアとして証明される。
【０１５８】
実施例３：滅菌チャレンジ後ろ過液の化学的分析
本実施例では、実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質で、実施例２に記載されているように行われた大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）チャレンジ試験からのろ過液の化学的分析が記載される。本実施例により、本発明によるカーボンナノチューブ、ナノ構造物質を通過する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌の破壊による浄化が確認された。汚染物質、（大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌）の破壊による浄化の証拠は、チャレンジろ過液におけるＤＮＡとタンパク質の存在によって証明された。
【０１５９】
チャレンジ物質の組成物が１×１０８ｃｆｕ／ｍｌの大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）であったことを除き、実施例２に従ってチャレンジ試験を行った。合計１００ｍｌ（合計＝１×１０１０ｃｆｕ）のこのチャレンジ溶液を、１／２Ｈｇによる真空圧を用いてカーボンナノチューブ、ナノ構造物質を通じて取出した。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）チャレンジろ過液を市販の０．４５ミクロンミリポアフィルターに通過させることによって対照ろ過液を得た。次いで、対照およびチャレンジの結果として生じるろ過液を市販のスペクトル光度計で分析し、タンパク質とＤＮＡの存在を判定した。被験チャレンジろ過液は濃縮されなかった。しかし、市販のスペクトル光度によるろ過液の分析は、４０μｇ／ｍｌのＤＮＡおよび０．５ｍｇ／ｍｌのタンパク質を示した。非濃縮チャレンジろ過液におけるこれらレベルでのタンパク質およびＤＮＡの濃度は、対照被験物質の６倍の高さであった。これらの濃度によりカーボンナノチューブ、ナノ構造物質によるチャレンジにおける大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の破壊が確認された。
【０１６０】
実施例４：ＭＳ−２バクテリオファージウイルスで汚染された水での浄化試験
本実施例では、上述された手順を用い、かつ「ＭＳ−２バクテリオファージ増殖／計数の標準操作手順（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｆｏｒ  ＭＳ−２  Ｂａｃｔｅｒｉｏｐｈａｇｅ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ／Ｅｎｕｍｅｒａｔｉｏｎ）、マルゴリン（Ｍａｒｇｏｌｉｎ）、アーロン（Ａａｒｏｎ）、２００１年、ＥＰＡ基準プロトコール（ＥＰＡ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）におけるＭＳ−２バクテリオファージウイルスで汚染された水での浄化試験が記載される。ＭＥ−２バクテリオファージウイルスは通常、飲料水の処理用に設計された膜の処理能の評価において使用される（ＮＳＦ１９９８年）。本実施例のための圧力チャレンジは、上述されたプロトコールを用いて１００ｍｌチャレンジ溶液で行われた。ＭＳ−２チャレンジ物質は、上記ステップに従って調製された。
【０１６１】
本試験では、実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブナノ構造物質から成る８０の膜をチャレンジした。使用したチャレンジ物質は、４×１０６±２×１０６ｐｆｕ／ｍｌの濃度にＭＳ−２バクテリオファージウイルスで汚染された水であった。
【０１６２】
試験した８０単位のうち、５０単位が５ログ（９９．９９９％）または５ログよりも大きい（＞９９．９９９５％）ＭＳ−２除去を達成した。残りの３０単位は、４ログ（９９．９９％）または４ログよりも大きい（＞９９．９９５％）ＭＳ−２の除去を明らかに示した。ＥＰＡ標準では飲用水を達成するＭＳ−２バクテリオファージの４ログの除去を推奨しているが、より良い感度（より高いログ除去）がＭＳ−２のより高いログチャレンジによるチャレンジによって達成されうると考えられる。ＭＳ−２バクテリオファージのより大きなログ除去による改善された浄化が、かかる試験において、上記のように製造された高濃度のＭＳ−２バクテリオファージチャレンジ物質で実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質をチャレンジすることによって達成されている。実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質の独立試験では、この物質がＭＳ−２バクテリオファージに対する完全なバリアとして証明される。
【０１６３】
実施例５：ヒ素（Ａｓ）で汚染された水での浄化試験
本実施例では、ヒ素で汚染された水での浄化試験が記載される。本試験では、水１００ｍｌ中１５０パーツパービリオンヒ素の保存溶液を、実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質に通過させた。ＥＰＡ方法＃ＳＭ１８３１１３Ｂに従って処理水の試料を分析した。チャレンジろ過液の分析により、本発明によるカーボンナノチューブナノ構造物質に１回、チャレンジ処理水の通過後、ヒ素レベルの８６％±５％の低下が確認される。
【０１６４】
実施例６：航空機燃料からの汚染物質の除去
汚染ジェット燃料（ＪＰ８）の試料を、ライトパターソン（Ｗｒｉｇｈｔ  Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ）空軍基地における米国空軍研究施設に設置された３３，０００ガロン貯蔵タンクから得た。収集後、試料をトリプチケース−ソイ寒天上に培養し、３種類の細菌、すなわち２種類のバチルス種と１種類のミクロコッカス種を含有することがわかった。試料を各々２リットルの２つの容器に分離した。両方の容器は２つの明らかの層、上部のジェット燃料と下部の水の層を示した。容器Ａは、水と燃料との間の界面に激しく汚染された成長層を含有した。容器Ｂは、わずかな汚染のみを示した。チャレンジ試験細菌を容器Ｂからの燃料と水の界面から得た。
【０１６５】
チャレンジ試験燃料／水／細菌を強く１分間攪拌することによって達成された均質化の後、燃料／水／細菌チャレンジ混合物２００ｍｌを１回、３インチＨｇの真空圧を用いて、実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブナノ構造物質に通過させた。
【０１６６】
燃料／水／細菌チャレンジろ過液試料をその燃料−水成分に分離させ、各成分から４つの試験試料を得た。各試験試料を寒天上にプレーティングした。次いで、試料をインキュベートし、３７℃に細菌の生育を分析し、かつ試料を室温にインキュベートし、かびの生育を分析した。細菌またはかびの培養増殖は、２４時間および４８時間の試料のインキュベーション後にチャレンジろ過液試験プレート上には確認されなかった。対照試料は、２４時間および４８時間でのインキュベーション後に細菌およびかびの生育の活発なコロニーを示した。それらの結果により、実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質が、試験プロトコールによる測定の限界以上に燃料からの細菌およびかびの除去が達成されたため、燃料中の細菌に対する完全なバリアであったことが確認される。
【０１６７】
実施例７：大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のカーボンナノチューブ、ナノ構造物質との相互作用の試験
実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質をＤＩ水で６回リンスした。リンスしたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質をＤＩ水中で１０，０００ｐｐｍの濃度に希釈した。
【０１６８】
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）懸濁液の調製：
上述された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の培養を純水中５×１０９ＣＦＵ／ｍｌの濃度に調製した。
【０１６９】
対照スライド試料＃１の調製：
調製大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）懸濁液１滴を、硫酸で清浄にしてＤＩ水でリンスした市販のガラス顕微鏡スライド（アメリカン  サイエンティフィック  プロダクツ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）、マイクロ  スライド（Ｍｉｃｒｏ  Ｓｌｉｄｅｓ）、プレーン、Ｃａｔ．Ｍ６１４５、サイズ７５×２５ｍｍ）上に配置した。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）懸濁液の液滴を塗布して風乾させ、かつ４℃に４８時間、冷凍保存した。技術的に周知のやり方でフレームを通過させることによって調製スライドを加熱固定した。
【０１７０】
被験懸濁液の調製：
次いで、上記概要どおり調製した大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）懸濁液の残りを２つのエリレンマイヤー（Ｅｒｌｅｎｍｅｙｅｒ）フラスコ（懸濁液＃１および＃２）に分離することによって２等分に分けた。
【０１７１】
被験懸濁液＃１の調製：
懸濁液＃１をＤＩ水で大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の濃度を２×１０９ＣＦＵ／ｍｌに希釈した。
【０１７２】
被験懸濁液＃２の調製：
実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質を懸濁液＃２に添加した。懸濁液＃２をＤＩ水で大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を懸濁液＃１と同じ濃度に希釈した。実施例１に従って製造されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質の濃度は６２５ｐｐｍであった。
【０１７３】
超音波処理および遠心分離：
懸濁液＃１および＃２をブランソン（Ｂｒａｎｓｏｎ）−２５１０超音波破砕機で３分間同時に超音波処理した。これらの懸濁液を市販の遠心分離機において２５００ｒｐｍで２分間遠心分離し、それらをペレット化し、その後にデカンティングして上清１ｍｌを残し（かつペレットを懸濁液＃１および＃２に懸濁し）た。次いで、懸濁液＃１および＃２のペレットを下記試料において使用した。
【０１７４】
試料＃２：
上記のガラススライド上に配置した懸濁液＃１の１滴を上記のガラススライド上に配置することによって試料２を調製し、１９時間冷凍保存した。１９時間の冷凍保存の後、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて固定せずに試料を調査した。次いで、試料＃２を上記と同じ温度で冷蔵庫に２４時間配置した。２４時間の冷凍保存後、技術的に周知の方法によって、試料＃２を熱固定した。グラムクリスタルバイオレット（Ｇｒａｍ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｖｉｏｌｅｔ）染料を用いて技術的に周知の方法で試料＃２を染色した。次いで、光学顕微鏡で調査した。
【０１７５】
試料＃３：
試料＃２の１滴をガラススライド上に配置（および塗布）することによって試料＃３を調製した。超音波処理後３時間以内に熱固定を行った。グラムクリスタルバイオレット（Ｇｒａｍ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｖｉｏｌｅｔ）染料を用いて技術的に周知の方法で試料＃３を染色する。試料＃３を上記と同じ温度で冷蔵庫に配置した。１９時間後、試料＃３を冷蔵庫から除去し、固定せずにＡＦＭで分析した。試料＃３を冷蔵庫に戻して２４時間配置し、その後に顕微鏡検査を行った。
【０１７６】
試料＃４：
懸濁液＃２（懸濁液＃１ではなく）を使用したことを除き、試料＃２について述べたやり方で試料＃４を調製した。
【０１７７】
光学顕微鏡検査
試料を１０００倍の倍率でオリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ）光学顕微鏡下、および液浸油下に調査した。デジタル画像をオリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ）ＤＰ１０  ＣＣＤで作成した。
【０１７８】
試料＃１と＃２（カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含まない細菌の懸濁液）の両方は、スライドの表面全体にわたって均一に分布した大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細胞の画像を明らかに示した（図１および２を参照）。画像は明確な縁を有する細菌を示し、細菌細胞が無傷であったことを示す。その形状の無変化の状態は、冷蔵庫における乾燥状態で保存された２日後に見られた。加熱固定して試料調製後３時間に染色し、または加熱固定して冷蔵庫に乾燥状態で保存した２日後に染色した試料間に細菌細胞の形態における変化は検出できなかった。
【０１７９】
試料＃３は、ナノチューブが確認されなかったスライド領域上の細菌の完全な不在を明らかに示した。塗布部の周辺にはほんのわずかなカーボンナノチューブ、ナノ構造物質が確認された。カーボンナノチューブ、ナノ構造物質の大部分は、過剰なバイオレット染色液がスライドから洗われたときにスライドから洗い流されていた。細菌濃縮物がカーボンナノチューブ、ナノ構造物質の境界で確認された（図３）。細菌領域はバイオレットで示されているように粒子を分離する。
【０１８０】
試料＃４は、カーボンナノチューブ、ナノ構造物質の境界で大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の存在をも明らかに示すが、画像では不鮮明な斑点として現れる（図４）。 
【０１８１】
原子間力顕微鏡分析
原子間力顕微鏡検査（ＡＦＭ）は、タッピングモードのビーコ  ディメンション（Ｖｅｅｃｏ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）３１００走査型プローブシステムで行った。
【０１８２】
試料＃２は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）が密にぎっしり詰まっていることを明らかに示した（図５）。すべての細胞ははっきりとした境界を有した。細菌のサイズおよび充填密度の減少は、加熱前（図５）試料＃２のＡＦＭ像および加熱処理後（図２）のこの試料の光学像を比較すると確認できること注目されたい。
【０１８３】
試料＃３は、カーボンナノチューブ、ナノ構造物質内部の一部の細胞を示す（図６）。画像の上中央部における少なくとも１つの個別細胞の存在が明らかである。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細胞の境界は拡散している。
【０１８４】
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細胞の不完全な構造は、３Ｄ画像（図７）においても認識可能である。また、われわれにはカーボンナノチューブ、ナノ構造物質内の一部の拡散物質が確認できる。
【０１８５】
試料＃４の図１０に示されているよりも大きな表面積を調査し、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細胞のすべてが認識の点を越えて不完全である。しかし、われわれにはカーボンナノチューブ、ナノ構造物質内の拡散大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）断片の存在が確認できる。
【０１８６】
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）およびカーボンナノチューブ、ナノ構造物質のＤＩ水中での超音波処理時に、２つの成分が静電およびファン・デル・ワールス力により凝集した。検出の許す限り、懸濁液中のすべての細菌がカーボンナノチューブ、ナノ構造物質と接触し、付着したことが確認された。懸濁液＃２中に自由な大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）はもう見られなかった。
【０１８７】
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細胞の不完全性は、細胞がナノチューブと密接に接触した直後、またはその後間もなく開始した。その結果、細菌はそのはっきりした境界を失ったように見え、細菌の内部内容は細胞から広がったように見えた。この経過の開始は結果的に固定の３時間後に生じ（図６および８）、かつ２２時間後には広がりは個別の細菌を認識するのが困難であるほどに進んだ（図１０）。
【０１８８】
他に指示がない限り、明細書および特許請求の範囲において使用されている成分の量、反応条件などを表す数字のすべては「約」という表現によってすべての場合に変更されると理解すべきである。したがって、反対が示されていない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメーターは、本発明によって得られることが追求された所望の特性によって変動しうる近似値である。
【０１８９】
本発明の他の実施形態は、本明細書に開示されている本発明の明細および実施の検討から当業者には明らかであろう。明細および実施例は例示としてのみ考察されることが意図されており、本発明の真の範囲および精神は以下の特許請求の範囲によって示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
図面の簡単な説明
【図１】試料１：カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含まない（非超音波処理、４８時間後固定）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を示す光学像である。
【図２】試料２：カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含まない（超音波処理、４８時間後固定）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を示す光学像である。
【図３】試料３：カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含む（超音波処理、３時間後固定）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を示す光学像である。
【図４】試料４：カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含む（超音波処理、４８時間後固定）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を示す光学像である。
【図５】試料２：カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含まない（超音波処理、非固定）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を示すＡＦＭ像である。
【図６】試料＃３：カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含む（超音波処理、３時間以内に固定）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を示すＡＦＭ像である。
【図７】試料＃３：図６の三次元変換を示すＡＦＭ像である。
【図８】試料＃３：カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含む（超音波処理、３時間以内に固定）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を示すＡＦＭ像である。
【図９】試料＃３：図８の三次元変換を示すＡＦＭ像である。
【図１０】試料＃４：カーボンナノチューブ、ナノ構造物質を含む（超音波処理、非固定）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を示すＡＦＭ像である。
【図１１】試料＃４：図１０の三次元変換を示すＡＦＭ像である。
【図１２】液体流れによる静止時（左）および振動時（右）の垂直ナノチューブを示す写真である。
【図１３】２０ミクロンの金属メッシュ超構造物に取付けられたナノ構造物質の縁を示す顕微鏡写真である。
【図１４】支持構造物の繊維の周りに巻き付けられる支持超構造物（セルロースアセテート）の細孔におけるナノチューブを示す顕微鏡写真である。
【図１５】カーボンナノチューブ、ナノ構造物質の裂けた縁を示す顕微鏡写真である。
【図１６】２５×２５ミクロンの開口に掛かる支持ワイヤに伸ばされ、かつ融合されたカーボンナノチューブ、ナノ構造物質の融合単層を示す顕微鏡写真である。
【図１７】自己編みカーボンナノチューブ、ナノ構造物質を示す写真である。
【図１８】交点で融合されてナノ構造物質を形成する自立カーボンナノチューブを示す顕微鏡写真である。
【図１９】自立自己編みナノ構造物質を示す顕微鏡写真である。
【図２０】ナノ構造物質におけるカーボンナノチューブ周囲の流体流力学を示すシミュレーションである。
【図２１】細菌除去試験の結果を示す画像である。
【図１】
0004520983.tif 000004
【図２】
0004520983.tif 000005
【図３】
0004520983.tif 000006
【図４】
0004520983.tif 000007
【図５】
0004520983.tif 000008
【図６】
0004520983.tif 000009
【図７】
0004520983.tif 000010
【図８】
0004520983.tif 000011
【図９】
0004520983.tif 000012
【図１０】
0004520983.tif 000013
【図１１】
0004520983.tif 000014
【図１２】
0004520983.tif 000015
【図１３】
0004520983.tif 000016
【図１４】
0004520983.tif 000017
【図１５】
0004520983.tif 000018
【図１６】
0004520983.tif 000019
【図１７】
0004520983.tif 000020
【図１８】
0004520983.tif 000021
【図１９】
0004520983.tif 000022
【図２１】
0004520983.tif 000023
【図２０】
0004520983.tif 000024