(57)【要約】本発明は、新規なナノファイバーと付着特性をもったナノファイバー構造を提供すると共に、このナノファイバーの使用法や物品又は材料を連結及び／又は接合する構造をもったナノファイバーの使用法を提供する。
2006526059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の表面間の接着力を増すための方法であって、
ｉ）複数のナノファイバーが取り付けられた第１表面を提供する段階；
ｉｉ）少なくとも第２表面を提供する段階；及び
ｉｉｉ）第１表面と該少なくとも第２表面を接触させ、それにより第１表面と第２表面の間の接着力を該複数のナノファイバーのない場合の前記表面間の接着力に比べて増大させる段階、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１表面、該少なくとも第２表面、及び該複数のナノファイバーのうちの１以上が、珪素、ガラス、石英、プラスチック、金属、ポリマー、ＴｉＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、Ａ１Ｓ、Ａ１Ｐ、ＡｌＳｂ、ＳｉＯｌ、ＳｉＯ２、炭化珪素、窒化珪素、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルケトン、ポリイミド、芳香族ポリマー、及び脂肪族ポリマーからなる群から独立に選択された材料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ナノファイバーが本質的に非生体物質からなる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１表面と該少なくとも第２表面を接触させる段階が、該表面間のファン・デル・ワールス引力を生じさせ、該ファン・デル・ワールス引力が、該複数のナノファイバーがない場合の第１表面と該少なくとも第２表面の間のファン・デル・ワールス引力よりも大きい請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記引力が少なくとも約０．１ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約１００ニュートン／平方センチメートルである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記引力が少なくとも約１ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約２５ニュートン／平方センチメートルである請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記引力が少なくとも約２ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約１０ニュートン／平方センチメートルである請求項４に記載の方法
【請求項８】
前記第１表面と該少なくとも第２表面を接触させる段階が、該表面間の摩擦力を生じさせ、該摩擦力が、該複数のナノファイバーがない場合の第１表面と該少なくとも第２表面の間の摩擦力より大きい請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１表面が、少なくとも約１ナノファイバー／平方ミクロン〜１０００以上ナノファイバー／平方ミクロンである該複数のナノファイバーの数の面密度を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１表面が、少なくとも約１０ナノファイバー／平方ミクロン〜２５０以上ナノファイバー／平方ミクロンである該複数のナノファイバーの数の面密度を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１表面が、少なくとも約５０ナノファイバー／平方ミクロン〜１００以上ナノファイバー／平方ミクロンである該複数のナノファイバーの数の面密度を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１表面と前記少なくとも第２表面が同じ材料からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ナノファイバーが中空のナノチューブ構造を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
実質上すべてのナノファイバーが１以上の会合部分を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
実質上すべてのナノファイバーが１以上の会合部分のコーティングを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記１以上の会合部分が機能性部分からなる請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記機能性部分が、前記ナノファイバーと前記少なくとも第２表面の間のファン・デル・ワールス引力を増大させ、この増大した引力が、前記部分がない場合の前記ナノファイバーと前記少なくとも第２表面の間のファン・デル・ワールス引力よりも大きい請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記機能性部分が前記ナノファイバーと前記少なくとも第２表面の間の摩擦力を増大させ、この増大した摩擦力が、前記部分がない場合の前記ナノファイバーと前記少なくとも第２表面の間の摩擦力よりも大きい請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記機能性部分が前記ナノファイバーと前記少なくとも第２表面の間の共有結合を生じさせる請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも第２表面が、それに取り付けられた複数のナノファイバーを備える請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１表面が１以上の医療デバイスの表面からなり、前記少なくとも第２表面が１以上の生体組織からなる請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記生体組織が、導管、器官、骨、肉又は植物材料のうちの１以上からなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記生体組織が、動物の組織、両生類の組織、爬虫類の組織、鳥類の組織、哺乳類の組織、人以外の霊長類の組織、又は人の組織からなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記医療デバイスが、クランプ、ステント、シャント、プローブ、レトラクター、パッチ、包帯、又は医療用メッシュからなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のナノファイバーが前記医療デバイスの表面上に配置され、該表面が前記１以上の生体組織に物理的に接触する請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
２以上の物品を接合する方法であって、
ｉ）少なくとも第１表面を有し、該第１表面に複数のナノファイバーを取り付けた第１物品を提供する段階、
ｉｉ）少なくとも第１表面を有する少なくとも第２物品を提供する段階；
ｉｉｉ）前記第２物品の第１表面と前記第１物品の第１表面上の該複数のナノファイバーを係合させ、それによりナノファイバーが第２物品の第１表面と複数の接点で接触し、ナノファイバーと第２物品の第１表面との間の力が第１物品を第２物品に接着させる段階
を含む方法。
【請求項２７】
前記ナノファイバーが本質的に非生体物質からなる請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ナノファイバーと前記第２物品の第１表面の間の前記力が、ファン・デル・ワールス力及び摩擦力のうち１以上からなる請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の接点が、第２表面の単位面積当たりの接点密度を有する請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記接点の密度が、少なくとも約１接触点／平方ミクロン〜２０００以上接点／平方ミクロンである請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記接点の密度が、少なくとも約１０接点／平方ミクロン〜５００以上接点／平方ミクロンである請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記接点の密度が、少なくとも約５０接点／平方ミクロン〜２５０以上接点／平方ミクロンである請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記接点の密度が、少なくとも約７５接点／平方ミクロン〜１５０以上接点／平方ミクロンである請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記複数の接点が、第２表面の接触面積パーセントを有する請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記接触面積パーセントが約０．１％〜少なくとも約５０％以上である請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記接触面積パーセントが約０．５％〜少なくとも約４０％以上である請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記接触面積パーセントが約１％〜少なくとも約３０％以上である請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記接触面積パーセントが約２％〜少なくとも約２０％である請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記接触面積パーセントが約５％〜少なくとも約１０％以上である請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記複数の接点が第２表面の単位面積当たりの接点密度を有し、前記複数の接点が第２表面の接触面積パーセントを有する請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
前記接点の密度が、少なくとも約１接点／平方ミクロン〜約２０００以上接点／平方ミクロン、少なくとも約５接点／平方ミクロン〜約１０００以上接点／平方ミクロン、少なくとも約１０接点／平方ミクロン〜約５００以上接点／平方ミクロン、少なくとも約５０接点／平方ミクロン〜約２５０以上接点／平方ミクロン、又は少なくとも約７５接点／平方ミクロン〜約１５０以上接点／平方ミクロンであり、前記複数の接点が、約０．１％〜少なくとも約５０％以上、約０．５％〜少なくとも約４０％以上、約１％〜少なくとも約３０％以上、約２％〜少なくとも約２０％以上、又は約５％〜少なくとも約１０％以上の第２表面の接触面積パーセントを有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
２以上の物品を接合する方法であって、
ｉ）少なくとも第１表面を有する第１物品を提供する段階；
ｉｉ）少なくとも第１表面を有する少なくとも第２物品を提供する段階；及び
ｉｉｉ）第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面の間に配置されたナノファイバーの層を提供し、それにより、前記ナノファイバーが第１物品の第１表面に複数の接点で接触し、該少なくとも第２物品の第１表面に複数の接点で接触し、ナノファイバーと第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面との間の力が該物品を接着させる段階
を含む方法。
【請求項４３】
前記ナノファイバーが本質的に非生体物質からなる請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記ナノファイバーと前記第２物品の第１表面の間、及び前記ナノファイバーと前記第１物品の第１表面の間の前記力が、ファン・デル・ワールス力及び摩擦力のうちの１以上からなる請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１物品が１以上の医療デバイスの表面を含み、前記少なくとも第２表面が１以上の生体組織を含む請求項２６又は４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記生体組織が、導管、器官、骨、肉、又は植物材料のうちの１以上からなる請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記生体組織が、動物の組織、両生類の組織、爬虫類の組織、鳥類の組織、哺乳類の組織、人以外の霊長類の組織、又は人の組織からなる請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記医療デバイスが、クランプ、ステント、シャント、プローブ、レトラクター、パッチ、包帯、又は医療用メッシュからなる請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記複数のナノファイバーが、前記医療デバイスの表面上に配置され、該表面が、前記１以上の生体組織と物理的に接触する請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
ｉ）少なくとも第１表面を有する第１物品；
ｉｉ）少なくとも第１表面を有する少なくとも第２物品；及び
ｉｉｉ）第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面との間に配置されたナノファイバーの層であって、該ナノファイバーは第１物品の第１表面に複数の接点で接触し、該少なくとも第２物品の第１表面に複数の接点で接触し、それによりナノファイバーと第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面との間の力が該物品を接着させ、かつ該物品間の前記力が、ナノファイバーがない場合の物品間の力よりも大きい前記ナノファイバーの層
を含む接着性デバイス。
【請求項５１】
前記ナノファイバーが本質的に非生体物質からなる請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５２】
前記第１物品と前記少なくとも第２物品のうちの１以上がナノファイバーの層を備える請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５３】
第１基板と少なくとも第２基板の間の物理的な接触が、該表面間のファン・デル・ワールス引力を生じさせる請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５４】
第１基板及び／又は第２表面とナノファイバーの間の物理的な接触が、該表面間の摩擦力の生成により該表面間の接着力を生じさせる請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５５】
前記引力が少なくとも約０．１ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約１００ニュートン／平方センチメートルである請求項５３に記載のデバイス。
【請求項５６】
前記引力が少なくとも約０．５ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約５０ニュートン／平方センチメートルである請求項５３に記載のデバイス。
【請求項５７】
前記引力が少なくとも約１ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約２５ニュートン／平方センチメートルである請求項５３に記載のデバイス。
【請求項５８】
前記引力が少なくとも約２ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約１０ニュートン／平方センチメートルである請求項５３に記載のデバイス。
【請求項５９】
前記ナノファイバーが中空のナノチューブ構造を有する請求項５０に記載のデバイス。
【請求項６０】
実質上すべてのナノファイバーが、１以上の会合部分を含む請求項５０に記載のデバイス。
【請求項６１】
前記１以上の部分が機能性部分からなる請求項５０に記載のデバイス。
【請求項６２】
前記機能性部分が、前記ナノファイバーと前記第１表面又は前記少なくとも第２表面のうちの１以上との間のファン・デル・ワールス引力を生じさせ、このファン・デル・ワールス引力が、前記部分がない場合の前記ナノファイバーと該表面の間のファン・デル・ワールス引力よりも大きい請求項６１に記載のデバイス。
【請求項６３】
前記機能性部分が、前記ナノファイバーと前記第１表面又は前記少なくとも第２表面のうちの１以上との間の摩擦力を生じさせ、この摩擦力が、前記部分がない場合の前記ナノファイバーと該表面の間の摩擦力よりも大きい請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記第２物品が、金属、プラスチック、セラミック、ポリマー、珪素、石英、ガラス、木材、植物組織、動物組織、骨組織、石、氷、又は複合材料のうち１以上を含む請求項５０に記載の方法。
【請求項６５】
前記デバイスが、前記少なくとも第２物品を把持するためのデバイスからなる請求項５０に記載のデバイス。
【請求項６６】
前記少なくとも第２物品が生体組織からなり、把持が、該組織を前記第１物品に制御可能に接着することからなる請求項６５に記載のデバイス。
【請求項６７】
前記把持が、制御可能な期間を有する請求項６５に記載のデバイス。
【請求項６８】
前記デバイスが、２以上の生体組織を制御可能に位置決めするためのデバイスからなる請求項５０に記載のデバイス。
【請求項６９】
前記デバイスが２以上の組織を互いに相対的に位置決めする請求項６８に記載のデバイス。
【請求項７０】
前記第１物品がネジを含む請求項５０に記載のデバイス。
【請求項７１】
前記第１物品が釘を含む請求項５０に記載のデバイス。
【請求項７２】
前記第１物品がステープルを含む請求項５０に記載のデバイス。
【請求項７３】
前記第１物品がプローブを含む請求項５０に記載のデバイス。
【請求項７４】
前記第１物品が層状シートを含む請求項５０に記載のデバイス。
【請求項７５】
前記第２物品が少なくとも第２表面を含み、前記デバイスが、少なくとも第１表面を有する少なくとも第３物品；及び第２物品の第２表面と該少なくとも第３物品の第１表面との間に配置されたナノファイバーの第２層をさらに含み、それにより、該ナノファイバーが、第２物品の第２表面に複数の接点で接触し、該少なくとも第３物品の第１表面に複数の接点で接触し、ナノファイバーと第２物品の第２表面と第３物品の第１表面との間の力が該物品を接着させ、かつ該物品間の接着力が、該ナノファイバーがない場合の物品間の接着力よりも大きい請求項５０に記載のデバイス。
【請求項７６】
前記第１物品と前記第３物品が共に医療デバイスからなる請求項７５に記載のデバイス。
【請求項７７】
前記第１物品と前記第３物品が共にクランプ、バインディングステープル、鉗子、バイスグリップ、円形クランプ、バレルクランプ、又はクリップからなる請求項７６に記載の医療デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
この出願は、２００３年４月１７日付けの米国仮出願第６０／４６３，７６６号の利益を主張している２００３年９月１２日付けの米国出願第１０／６６１，３８１号（両方とも名称「STRUCTURES, SYSTEMS AND METHODS FOR JOINING ARTICLES AND MATERIALS AND USES THEREFOR」）の利益を主張し、その一部継続出願である。これらの先願の全体を参考としてここに組み込む。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、主にナノテクノロジーの分野に関する。特に、本発明は、ナノファイバー及び付着特性をもったナノファイバー構造に関すると共に、このようなナノファイバーの使用法や物品又は材料を連結、把持、保持及び／又は接合する構造をもったナノファイバーの使用法に関する。
【背景技術】
【０００３】
物品及び／又は材料の接合又は保持は、少なくとも数千年の間ありふれたものであった。一般にこの接合は、様々な種類の接着剤、例えば接合する物品又は材料の間に塗布されて物品又は材料の両方に接着することでそれらを接合する外因性の物質を用いることにより行われてきた。今日では、現代の接着剤は生活に絶対必要な要素である。典型的な現代の接着剤は、コンタクト接着剤として知られているものからなる。通常、このコンタクト接着剤は、変化する粘度をもった軟らかく粘着性のポリマーの変化に基づいており、表面に適合してファン・デル・ワールス力により接着することで、表面／材料を接合する。
【０００４】
このような一般的な接着剤は非常に有用であるが、いくつかの限界がある。例えば、表面を接合するのに必要な接着剤の層は、厄介なことに厚くなる場合がある（例えば、数百ミクロン〜数ミリメートル等）。このことはある状況では許容できるかもしれないが、他の状況では全く不適切である。接着剤はまた、しばしば汚い残留物を残し得る。加えて、接着剤は、それを塗布した領域から、それが望まれていない他の近くの領域に漏れたり、広がったり、又は揮発したりし得る。このような広がりは、材料の意図しない接合を生じるだけでなく、このような他の領域の化学的又は物理的な汚染をも生じ得る。
【０００５】
さらに、幅広い接着性化合物が存在するが、その大多数は、それを使用するのに必要な（しばしば限定された）ある範囲のパラメータを有する。例えば、ある接着剤は一定の周囲温度を超えると機能しない（例えば、ポリマーが流動性をもちすぎ、接着剤がその粘着特性の大半を失うか漏れ去る）。他の接着剤は一定の温度より下では機能しない（例えば、接着剤がもろくなり割れる）。加えて、多くの接着剤は毒性であり、かつ／又はそれと接触する体内組織に炎症を起こす。さらにある接着剤は、水、有機溶剤及び／又は真空などの存在下では接着しないが、ある接着剤はこのような条件を必要とする。
【０００６】
つい最近では、外因性の接着性化合物に加えて、「フック・アンド・ループ」又は「タッチ・ファスナー」（例えばＶｅｌｃｒｏ（登録商標））などの他の接着材(adherents)が、材料を接合するのに用いられてきている。しかしながら、このシステムもまた、特定形状のファイバー群からなる２つのグループを一般に必要とするという問題を抱える。
【０００７】
上述の背景において、新しい接着材及び接着方法についての研究では、自然界における接着や接着能力の例に興味がもたれてきた。例えば、見たところ切り立った表面に接着するヤモリ、クモ及びハエの能力は、研究者を長い間魅了してきた。近年、接着性物質（例えばポリマーなど）を使用することなく表面にくっつくヤモリの能力は、接着のモデルとして熱心に精密に調査されている。
【特許文献１】米国特許公開第ＵＳ２００４／０００５４５４号  Ａ１
【非特許文献１】Ｋ．Ａｕｔｕｍｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ（２０００）４０５：６８１−６８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
当該技術にとって歓迎すべきなのは、異なる環境条件及びパラメータに適合するよう変更でき、望ましくない領域に移動せず、必ずしも２つの専用の表面を必要とせず、樹脂、キャリヤーなどを外部に塗布する必要がない、粘着性の材料若しくは表面又は接着の方法である。本発明は、以下の説明から明らかとなるであろうこれらの利点及びその他の利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の概要
ある態様では、本発明は、２以上の表面間の粘着（又は接着）力を増す方法からなり、該方法は、第１表面（それに取り付けられるか又はそれに結合した複数のナノファイバーを有する）を提供し、少なくとも第２表面を提供し、これらの表面を接触させることで（それにより、これら複数のナノファイバーが存在しない場合での表面間のどんな接着力と比べてもこれらの表面間の接着力が増し）、これらの表面を互いに接着することにより行われる。ここである実施態様では、これらの表面と複数のナノファイバーは、随意に、例えば、珪素、ガラス、石英、プラスチック、金属、ポリマー、ＴｉＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＡＩＳ、Ａ１Ｐ、ＡｌＳｂ、ＳｉＯ１、ＳｉＯ２、炭化珪素、窒化珪素、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルケトン、ポリイミド、芳香族ポリマー、又は脂肪族ポリマーなど（これらから独立に任意に選択される）の材料を含み得る。ここで随意の実施態様では、ナノファイバーは、材料について非生物的なものであり、すなわち本質的に非生体物質からなる。換言すれば、ナノファイバーは、例えば蛋白質、炭水化物、脂質又はそれらの組み合わせではない。これらの表面が接触すると、随意に表面間のファン・デル・ワールス引力が生じる（例えば、一般にナノファイバーがない場合にこれらの表面間に存在するであろう力よりも大きな力）。ある実施態様では、この引力は、少なくとも約０．１ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約１００ニュートン／平方センチメートル、又は少なくとも約０．５ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約５０ニュートン／平方センチメートル、又は少なくとも約１ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約２５ニュートン／平方センチメートル、又は少なくとも約２ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約１０ニュートン／平方センチメートルである。代わりに且つ／又は加えて、これらの表面の接触により、表面間に摩擦力が生じ、典型的な実施態様では、この摩擦力は、ナノファイバーがない場合にこのような表面（又は同様の表面）の接触から生じる摩擦力よりも大きい。さらに、このような実施態様のあるものでは、第１表面における複数のナノファイバー要素の面密度は、少なくとも約０．１ナノファイバー／平方ミクロン〜１０００以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は少なくとも約１ナノファイバー／平方ミクロン〜１０００以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は少なくとも約５ナノファイバー／平方ミクロン〜５００以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は少なくとも約１０ナノファイバー／平方ミクロン〜２５０以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は少なくとも約５０ナノファイバー／平方ミクロン〜１００以上のナノファイバー／平方ミクロン。加えて、別の実施態様では、第１表面と少なくとも第２表面が、同じ材料で構成される。
【００１０】
さらに、別の実施態様では、ナノファイバーは、第１又は第２基板の１以上と同じ材料で構成される。別の実施態様では、ナノファイバーは中空のナノチューブ構造である。ある実施態様では、ナノファイバーの１以上が１以上の会合部分（associated moiety）を含む。さらに別の実施態様では、実質的にすべてのナノファイバーが、１以上の会合部分（随意にこの１以上の会合部分から構成されたコーティング）を含み、この会合部分は、ある実施態様では機能性部分(functional moiety)とし得る。このような実施態様のあるものでは、この機能性部分は、ナノファイバーと該少なくとも第２表面との間のファン・デル・ワールス引力を高めることができ（例えば、それにより、ナノファイバーと第２表面の間の引力が、該部分が存在しない場合のナノファイバーと該少なくとも第２表面との間のファン・デル・ワールス引力より大きくなり）、又はナノファイバーと該少なくとも第２表面との間の摩擦力を高めることができ（例えば、それにより、垂直力が加えられるとき、ナノファイバーと第２表面との間の摩擦が、該部分が存在しない場合のナノファイバーと該少なくとも第２表面との間の摩擦よりも大きくなる）。この機能性部分は、ナノファイバーと該少なくとも第２表面との間で共有結合を包含又は含む（例えば、共有結合を作る）ことができる。さらに別の実施態様では、第１表面が随意に複数のナノファイバーを備えるだけでなく、該少なくとも第２表面もそれに取り付けられた複数のナノファイバーを備えることができる。また、ある実施態様では、ナノファイバーは、２以上の点で１以上の表面に触れ、かつ／又はナノファイバーの先端の代わりに又は加えて、ナノファイバーの側面と表面を接触させることにより１以上の表面に触れるカール又は湾曲したナノファイバー（又は随意に湾曲又は曲がることができる従順なナノファイバー）からなる。
【００１１】
さらに別の実施態様では、この第１表面は１以上の医療デバイスの表面からなり、この第２表面は１以上の生体組織（例えば、生物学上の生物からの導管、器官、骨、肉、植物材料などの組織等）からなり得る。この生体組織は、生物の内側（すなわち、in vivo又はin plarata）にあるか、又は生物の外側（すなわち、ex vivo、in vitro、又はex planta）にあり得る。さらに、この生体組織は、全体の器官（例えば、肝臓の全部）とすることもできるし、又は器官の一部（１又は複数）（例えば、肝臓からの生検サンプル又は葉）とすることもできる。また、この表面（すなわち、ナノファイバーを備えた表面）は、随意に生体組織のほんの小領域に触れることができ（例えば、プローブ又はレトラクターが内部器官に触れるとき）、又は生体組織の大部分若しくは全体に触れることができる（例えば、接着性ナノファイバーを含んだ薄層パッチが器官又は導管などの上に置かれたとき）。生体組織は、随意に生きている又は以前に生きていた生物（例えば、動物、植物、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類、霊長類、人類以外の霊長類、人など）に由来し得る。このようなデバイスの非制限的な例は、随意に例えば、クランプ（例えば、ｃ−クランプ、バレルクランプ、円形クランプなど）、ステント、シャント、プローブ、レトラクター、パッチ及び／又は包帯、薄層シート、医療メッシュなどである。典型的な実施態様では、生体組織に接着するデバイスの表面（１又は複数）は、ナノファイバー表面からなる。よって、例えば、ステントを備えた実施態様では、一般に接着性ナノファイバー表面は、生体組織、例えば、血管、道、管などと接触する表面である。例えば、血管の内側に入るステントは、一般に、導管の内側と接触するステントの外側部分上に接着性ナノファイバー表面を備える。
【００１２】
別の態様では、本発明は、２以上の物品を接合する方法からなる。この方法は、第１物品（それに取り付けられるか又はそれに結合された複数のナノファイバーを備えた少なくとも第１表面を有する）を提供し、少なくとも第１表面を有する少なくとも第２物品を提供し、第２物品の第１表面を第１物品の第１表面上の該複数のナノファイバーと係合させ（それにより、ナノファイバーが第２物品の第１表面と複数の接点で接触し）、それによってナノファイバーと第２物品の第１表面との間の力が、第１物品と第２物品を接着する（すなわち、ナノファイバーが存在しない場合に生じるであろう接着力より強く）ことを含む。随意の実施態様では、このナノファイバーは、材料について非生物的なものであり、すなわち本質的に非生体物質からなる。換言すれば、このナノファイバーは、例えば、蛋白質、炭水化物、脂質又はそれらの組み合わせではない。典型的な実施態様のあるものでは、この接着力はファン・デル・ワールス力を含む。別の典型的な実施態様では、この力は、それに代えて又はそれに加えて摩擦力を含み得る（例えば、垂直力が加えられる場合）。この実施態様は、随意に第２表面の単位面積当たりの接点密度（すなわち、接触密度又は緊密な接触面積など）を含む。接点の密度は、随意に少なくとも約１ナノファイバー／平方ミクロン〜２０００以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は少なくとも約５ナノファイバー／平方ミクロン〜１０００以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は少なくとも約１０ナノファイバー／平方ミクロン〜５００以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は少なくとも約５０ナノファイバー／平方ミクロン〜２５０以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は少なくとも約７５ナノファイバー／平方ミクロン〜１５０以上のナノファイバー／平方ミクロンの接触を含み得る。もちろん、ある実施態様では、例えば、ナノファイバーが湾曲し１回より多く表面に触れる場合には、一般に測定は、表面の平方ミクロン当たりのナノファイバー接触である。ある実施態様では、該複数の接点（すなわち、接触密度又は緊密な接触面積など）は、第２表面の接触面積パーセントからなり、これは随意に第２表面の面積の約０．１％〜少なくとも約５０％以上；又は約０．５％〜少なくとも約４０％以上；又は約１％〜少なくとも約３０％以上；又は約２％〜少なくとも約２０％以上；又は約５％〜少なくとも約１０％以上とし得る。さらに、ここでの実施態様は、随意に第２表面の単位面積当たりの接点密度と第２表面の接触面積パーセントとをもった複数の接点を含み得る。よって、接点の密度は、少なくとも約１ナノファイバー／平方ミクロン〜約２０００以上のナノファイバー／平方ミクロン、少なくとも約５ナノファイバー／平方ミクロン〜約１０００以上のナノファイバー／平方ミクロン、少なくとも約１０ナノファイバー／平方ミクロン〜約５００以上のナノファイバー／平方ミクロン、少なくとも約５０ナノファイバー／平方ミクロン〜約２５０以上のナノファイバー／平方ミクロン、又は少なくとも約７５ナノファイバー／平方ミクロン〜約１５０以上のナノファイバー／平方ミクロンの接触を含むことができ、また、その第２表面の接触面積パーセントは、約０．１％〜少なくとも約５０％以上、約０．５％〜少なくとも約４０％以上、約１％〜少なくとも約３０％以上、約２％〜少なくとも約２０％以上、又は約５％〜少なくとも約１０％以上とし得る。
【００１３】
別の態様では、本発明は、２以上の物品を接合する方法からなり、該方法は、少なくとも第１表面を有する第１物品を提供し、少なくとも第１表面を有する少なくとも第２物品を提供し、第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面との間に配置されたナノファイバーの層を設け、それによってナノファイバーが第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面に複数の接点で接触し、それにより、ナノファイバーと第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面との間の力が物品を接着させることにより行う（ここで、（例えば、ナノファイバーを介した）物品間のこの力は、ナノファイバーがない場合の物品間の力より大きい）。典型的な実施態様では、この力はファン・デル・ワールス力及び／又は摩擦力（例えば、垂直力が表面に加わる場合）からなる。この実施態様では、ナノファイバーは、随意に材料について非生物的であり、すなわち本質的に非生体物質からなる。換言すれば、このナノファイバーは、例えば、蛋白質、炭水化物、脂質又はそれらの組み合わせではない。
【００１４】
ここでの２以上の物品のこのような一般的な方法では、この第１物品は１以上の医療デバイスの表面を含むことができ、この第２表面は、１以上の生体組織（例えば、生物学上の生物からの組織（導管、器官、骨、肉、植物材料など））を含み得る。この生体組織は、生物の内側（すなわち、in vivo又はin planta）にあるか、又は生物の外側（すなわち、ex vivo、in vitro、又はex planta）にあり得る。さらに、この生体組織は、全体の器官（例えば、肝臓の全部）とすることもできるし、器官の一部（１つ又は複数）（例えば、肝臓からの生検サンプル又は葉）とすることもできる。また、この表面（すなわち、ナノファイバーを含む表面）は、随意に生体組織のほんの小領域に触れることができ（例えば、プローブ又はレトラクターが内部器官に触れるとき）、又は生体組織の大部分若しくは全体に触れることができる（例えば、接着性ナノファイバーを含んだ薄層パッチが器官又は導管などの上に置かれたとき）。生体組織は、随意に生きている又は以前に生きていた生物（例えば、動物、植物、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類、霊長類、人類以外の霊長類、人など）に由来し得る。このようなデバイスの非制限的な例は、随意に例えば、クランプ（例えば、脈管構造クランプ、ｃ−クランプ、バレルクランプ、円形クランプ、など）、ステント、シャント、プローブ、レトラクター、パッチ及び／又は包帯、薄層シート、医療メッシュなどである。典型的な実施態様では、生体組織（１又は複数）に接着するデバイスの表面（１又は複数）は、ナノファイバー表面からなる。よって、例えば、ステントを備えた実施態様では、一般に接着性ナノファイバー表面は、生体組織、例えば、血管、道、管などと接触する表面である。例えば、血管の内側に入るステントは、一般に、導管の内側と接触するステントの外側部分上の接着性ナノファイバー表面を備える。
【００１５】
さらに別の態様では、本発明は、第１物品（少なくとも第１表面を有する）と、少なくとも第２物品（少なくとも第１表面を有する）と、第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面との間に配置されたナノファイバーの層とを備えた接着性（又は付着性又は粘着性）デバイスを含み、それによってナノファイバーが、第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面に複数の接点で接触し、それにより、ナノファイバーと第１物品の第１表面と該少なくとも第２物品の第１表面との間の力がこらの物品を接着する（ここで、物品間のこのような力は、ナノファイバーがない場合の物品間の力よりも大きい）。ある実施態様では、第１物品と該少なくとも第２物品のうち１以上が、ナノファイバーを備えるが、さらに別の実施態様では、このナノファイバーは表面間にあり、表面の一部ではない。随意の実施態様では、ナノファイバーは随意に材料について非生物的なもの、すなわち本質的に非生体物質からなる。換言すれば、ナノファイバーは、例えば、蛋白質、炭水化物、脂質又はそれらの組み合わせではない。典型的な実施態様では、この力はファン・デル・ワールス力及び／又は摩擦力からなる。このようなデバイスではまた、第１表面と該少なくとも第２表面のうちの１以上が複数のナノファイバーを備え、また、第１基板と少なくとも第２基板との間の物理的な接触が、表面間でファン・デル・ワールス引力及び／又は摩擦力を生じさせる。ある実施態様では、この引力は、少なくとも約０．１ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約１００ニュートン／平方センチメートル、少なくとも約０．５ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約５０ニュートン／平方センチメートル、少なくとも約１ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約２５ニュートン／平方センチメートル、又は少なくとも約２ニュートン／平方センチメートル〜少なくとも約１０ニュートン／平方センチメートルとし得る。特定の実施態様では、中空のナノチューブ構造を備えることができ、ナノファイバーが随意に１以上の会合部分(associated moiety)（随意に機能性部分(functional moiety)、例えば、ナノファイバーと表面のうちの１以上との間でのファン・デル・ワールス引力及び／又は摩擦力が、この部分が存在しない場合のナノファイバーと該表面との間のファン・デル・ワールス引力及び／又は摩擦力より大きくさせるもの）を備えることができる。ある実施態様では、第２物品は、金属、プラスチック、セラミック、ポリマー、珪素、石英、ガラス、木材、生体組織、植物組織、動物組織、骨、石、氷、複合材料などのうち１以上からなり得る。このようなデバイスは、把持するもの（例えば、該少なくとも第２物品を把持するもの）を備えることができる。例えば、第２物品は、第１物品（例えば、プローブ、薄層パッチなど）に把持（例えば、制御自在に接着）され得る生体組織とし得る。この制御自在な粘着は、随意に一時的なものとでき（例えば、限定的な時間の間）、又は本質的に永久的なものとでき、又は選択された条件（例えば、粘着領域の周りの環境条件）が存在する限りにおいてのみ持続できる。このデバイスはまた、随意に２以上の物品（例えば、生体組織）を位置決めするものを備���ることができる。例えば２つの組織は、随意に、例えばウーンドクロージャ(wound closure)内などで互いに位置決めし得る。このデバイスは、いくつかの医療デバイス（例えば、ネジ、釘、ステープル、プローブ（例えば、タッチプローブ）、薄層シート（例えば、包帯、パッチ、薄層ストリップなど））のうちのいずれかを含み得る。さらに別の実施態様では、このデバイスにおいて随意に、第２物品が少なくとも第２表面をも有し、また、該デバイスが少なくとも第３物品（少なくとも第１表面を備える）をも有し、また、ナノファイバーの第２層が第２物品の第２表面と第３物品の第１表面との間に配置される。よって、この実施態様では、ナノファイバーはまた、第２物品の第２表面と複数の接点で接触すると共に該少なくとも第３物品の第１表面と複数の接点で接触し、それにより、ナノファイバーと第２物品の第２表面と第３物品の第１表面との間の力がこれらの物品を接着させる。典型的な実施態様では、物品間の接着力は、ナノファイバーがない場合の物品間の接着力よりも大きい。このデバイスはまた、随意に医療デバイスとし得る。例えば、第１及び第３物品（並びに随意に別の物品）は共に、クランプ（例えば、脈管構造クランプ、ｃ−クランプ、バレルクランプなど）、バインディングステープル、一対の鉗子、バイスグリップ、円形クランプ、バレルクランプ、医療クリップなどからなり得る。
【００１６】
本発明のこれらの目的やその他の目的及び特徴については、以下の詳細な説明を添付図面と共に読めば十分明らかになるであろう。
【００１７】
図面の簡単な説明
図１：本発明の典型的な接着性ナノファイバー構造の顕微鏡写真を示す。
【００１８】
図２Ａ及びＢ：ナノファイバー及び／基板表面の間の接触とファン・デル・ワールス引力及び／又は摩擦力を概略的に示す。
【００１９】
図３Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ：ナノファイバーと基板表面の間の緊密な接触の様々な概念を概略的に示す。
【００２０】
図４：本発明の典型的なデバイスの実施態様の構造及びデザインを概略的に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
詳細な説明
上述したように、コンタクト接着剤は、しばしば、表面に適合してファン・デル・ワールス力を介して接着する軟らかく粘着性のポリマーに基づいている。あいにく、一般のコンタクト接着剤はいくつかの制約を受ける。例えば、材料を接着するのに必要なこのコンタクト接着剤の層は、通常は数百ミクロン〜数ミリメートルの厚みがあり、この接着剤は温度が上がると軟らかくなる場合がある。この典型的なコンタクト接着剤はまた、しばしば、表面上に望ましくない残留物を残すか、又はやがてガスを放出する場合もある。
【００２２】
一般のコンタクト接着剤は、ガラス転移温度が低い低モジュラスポリマーを基にしている。よって、このようなコンタクト接着剤は、ナノメートル規模で表面に適合し、周囲の適用温度にてファン・デル・ワールス結合を形成できる。しかしながら、ポリマーの低モジュラスにより、しばしば、負荷容量が低く、高温で接着剤が軟らかくなり、低温でもろくなる。加えて、一般的な接着性化合物又は混合物は、しばしば、粘着付与剤（例えば、クマロン／インデン樹脂、フェノール／テルペン(terpine)樹脂など）を含んで粘着性を増す。あいにく、この粘着付与剤は、しばしば揮発性であり、よって、医療用途、航空宇宙用途、クリーンルーム用途などにおけるこの接着剤の有用性を下げている。
【００２３】
他の一般的な種類の接着性化合物として、例えば、二部反応型接着剤（エポキシなど）及び溶剤ベースの又は加熱活性化接着剤が挙げられる。これらの種類の接着性化合物は、しばしば、塗布するのに少なくとも中程度の熟練レベルを必要とし、しばしば、それらが硬化又は固化するまで蒸気を放出する場合がある。放出される蒸気は、動物／植物の生命に危険且つ／又は毒性となる場合があるか、又はこの蒸気に接触するプラスチック若しくはファイバーなどの近くの材料を腐食させる場合がある。構造上の結合又は共有結合が望まれる場合には、これらの接着性化合物はまた、しばしば、液体接着剤の塗布の前に結合されるべき表面を下処理すべくプライマー又はカップリング剤を必要とする。
【００２４】
一般の接着性化合物の別の欠点は、硬化又は重合中に収縮することである。この収縮は、例えば、エポキシなどでは最大で２〜５％となる場合がある。収縮は、多くの場合非常に有害となり得る。例えば、接着剤の収縮は、表面のずれを生じさせ、場合によって材料を破損することもある。加えて、多くの一般の接着性化合物は、その毒性／刺激性の性質ゆえに、及び／又は医療条件下では接着しないゆえに、医療用途又は医療の場面では使用できない。
【００２５】
本発明は、例えば、厚い接着剤層、揮発性、低モジュラス／低ガラス転移温度材料の性能制限などの問題を回避しつつ、２以上の物品、材料又は表面を接着する接着性材料及び方法からなる。本発明の接着性材料及び方法は、文法上の文脈などに依存して、ここではしばしば、接着材料及び方法、又は接着剤材料及び方法とも称される。しかしながら、従来の「コンタクト接着剤」などとの類似を意味するものでなく、推測すべきでもないことが理解されよう。
【００２６】
特定の動作理論又はメカニズムに縛られることなく、本発明のナノファイバー接着の概念は、次の原理、すなわち高いモジュラス材料（例えば、珪素）でさえ、十分細いナノファイバーとして存在する場合には、ファイバーと第二基板との密な接近を可能にするのに十分従順となるという原理に基づいて動作すると考えられる。この接近により、ファイバーと第二表面との間のファン・デル・ワールス力が活動的になることで、ナノファイバーと第二表面との接着が生じる。もちろん、ナノファイバーが（電子共有的に、又はファン・デル・ワールス力などを介して）第１基板に取り付けられるなら、第１基板と第２基板が接着されるであろう（例えば、ナノファイバーを介して）。別の実施態様では、例えば垂直力が付加される場合、ナノファイバー間の高い表面領域と反対表面との間で生じる摩擦力が（例えば、互いの相対移動を防ぎ、スリップを防ぎ等々して）適宜に表面を接合すると考えられる。後に詳しく説明するように、ここで用いられるナノファイバーにより、そうでない場合よりも多くの接触が表面間で可能となる。というのは、個々のファイバーは、一方の表面から「起立」しもう一方表面に触れるのに十分堅く、また、湾曲／たわみ等してもう一方の表面の様々な凹凸に触れるのに十分従順であり、それにより、そうでない場合に起こるよりも多くの接触が生じるからである。後の図３の説明を参照のこと。このことにより、表面間で緊密な表面領域の接触（すなわち、タッチング）が増大し、よって、ファン・デル・ワールス力が増大し且つ／又は表面間の摩擦が増大し得る。
【００２７】
物品などの接着及び接合の点から本発明を一般的に説明するが、このような用語及びよって本発明は、例えば、表面間のグリッピング又は摩擦を強める表面間のもっと一時的な結合を包含し、ここで具体的に説明したものを含めて無数の様々な用途に適用できることが分かる。例えば、物体の把持／保持、相対的な表面のスリップの防止（例えば、物体間に垂直力が加わるとき）などはすべて、本発明に含まれる。
【００２８】
上述したように、接着についての最近の研究のあるものは（例えば、K. Autumn et al., Nature（2000）405：681-685参照のこと）、ヤモリの足の物理的な表面構造に焦点が当てられている。ヤモリの足の表面は、ある態様では合成ナノファイバーと類似しており、ヤモリの驚くべきよじ登り能力についての説明として提示されてきた。後の例で示すように、この原理（すなわち、滲み出されたポリマー又は他の同様のコンタクト接着剤などではなく物理的な表面構造による接着）が発展し、ナノファイバー（例えば、結晶ナノファイバーなど）について証明されている。下記参照。説明したように、本発明の概念及び使用はまた、カーボンナノチューブや金属ナノファイバーなどのような他の材料や、剛性と従順性の所望の特性を組み合わせた他の材料と随意に用いられる。一般に、好ましい実施態様では、ナノファイバーを備えた材料は、非生体材料であり、例えば、蛋白質、炭水化物、脂質など、又はそれらの組み合わせではない。
【００２９】
ナノファイバーが第二表面にも達する密な接近により、ある実施態様では、２つの表面が適当に機能化されるとき共有結合が可能になる。下記参照。このような共有結合は、以前には、固い表面間で大きな力と圧力を用いるか（すなわち、必要な緊密な接触が生じるように）又は液体システムによってのみ行われていた。しかしながら、ここで説明したように、適当な固さの材料から構成され適当な従順性（例えば、結晶ナノファイバー）をも備えたナノファイバーが、第１基板に取り付けられ第２基板と接触すると、すぐに接着して構造的な結合を形成する。ここでのナノファイバー基板は、かなりの接着性をもった生体組織だけでなく、ガラス、スチール及びプラスチック、又はさらに一般的にセラミック、金属、ポリマーなどを含めて幅広い第二基板に接着し得る。もちろん、ナノファイバー／表面などの間での接触に関わる表面積が大きく増すことにより、従来の接着剤物質が塗布されると（例えば、従来のポリマー接着剤がここでのナノファイバー表面と共に用いられるとき）、より強い結合が可能になることが分かる。
【００３０】
ここでの説明と図面から明らかなように、本発明の接着性ナノファイバー（及びナノファイバーデバイス／方法）の好ましい実施態様は、ヤモリなどに見られるとげなどの自然発生的な接着性の構成や、この自然発生的なとげに由来又は基づく接着剤システムとは構造的に異なる。例えば、米国特許公開第ＵＳ２００４／０００５４５４号Ａ１を参照のこと。例えば、ヤモリや他の派生構造物は、シャフト及び／又は茎状部に取り付けられたへらから作られるが、本発明の好ましい実施態様は、ナノファイバー、及び粘着性を与えるための該ナノファイバーと基板との相互作用に基づいている。換言すれば、本発明の好ましい実施態様は、複数のシャフト／茎状部の構造を有さない（例えば、その構造は、シャフト／茎状部上のへら、又はシャフト／茎状部上のへらアレイではない）。加えて、本発明の典型的な実施態様では、ナノファイバーは、ヤモリのへらに存在するような拡大部や、ヤモリのへらに基づく又は由来する他の構造物に存在するような拡大部を、その端部に有さない。よって、ここでの好ましい実施態様では、ナノファイバーは、例えば、球根状の膨張部、平坦部、又は浮出し部をその先端に有さず、又はパドル、球、球の平坦化された部分などのような拡張された先端表面を有さない。
【００３１】
典型的な実施態様では、ナノファイバーの層が、接合又は接着する２以上の表面の間に設けられる。このナノファイバーの層は、表面とのカップリング相互作用を形成し、それにより、それらの表面を接合／接着する。表面間にナノファイバーを設けることは、随意に、（例えば、第１表面上に直接ナノファイバーを成長させることにより、又は例えば、別に第１表面にファイバーを共有結合で取り付けることにより）第１表面に共有結合したファイバーを設け、その後、ファイバーで覆われた表面と第２物品又は材料の表面を係合させることにより行われる。加えて且つ／又はその代わりに、ナノファイバーは、随意に一方又は両方の表面上に堆積(deposited)させられ、第２表面を第１表面と結合するのに最終的に用いられる同一のメカニズム（例えば、ファン・デル・ワールス力、摩擦力など）により、初期の表面と結合することが可能になる。別の実施態様では、ナノファイバーは、２以上の物品の間に挿入された柔軟なホイル、柔軟なシートなどの一方又は両方の面の上に成長及び／又は堆積させられ、それにより、柔軟なホイル上のナノファイバーと２以上の物品の表面との間に結合を形成する。別の実施態様では、接合すべき物品の両表面上にナノファイバーが存在する。当業者ならば、様々な表面、隙間などの上でのナノファイバー配置／堆積(deposition)の様々な順列が本発明に含まれることを容易に理解するであろう。
【００３２】
ある実施態様では、本発明は、第１表面と少なくとも第２表面を接触させることで、ファン・デル・ワールス力により表面を接着することを含む。この実施態様で重要なのは、第１表面（及びある実施態様では第２表面も）が、該表面に取り付けられるか又は結合された複数のナノファイバーを備えることである。ナノファイバーが存在することにより、２つの表面間での接触の表面積が十分に広くなり、このように形成された緊密な接触により、ファン・デル・ワールス力が表面を接着させ、かつ／又は表面間の摩擦を増大させることができる（又は表面が互いにスライドしないよう保つ等々）。上述したように、別の実施態様では、２つの表面などの間に配置されたナノファイバーを備える。上記参照。
【００３３】
典型的な実施態様では、表面（すなわち、接着すべき表面）と表面上のナノファイバー（一方の表面若しくは両方の表面上のもの、表面間に配置された自由なナノファイバー、又は第１表面と第２表面の間の第３表面上のもの）は、随意に任意の数の材料からなり得る。表面及びナノファイバーの実際の組成は、いくつかの可能な要因に基づく。この要因としては、例えば、接着される表面の意図される使用法、それらが使用されるであろう条件（例えば、温度、ｐＨ、光（例えば、ＵＶ）や大気などの存在）、表面間の結合に働く力の大きさ（及び該力の方向、例えば、垂直又は平行など）、表面及び結合の耐久性、表面が生物学的／医療的な状況にて存在するか否か、費用などが挙げられる。例えば、ナノワイヤの延性及び破壊強度は、例えば、その組成に依存して変わる。よって、セラミックZｎOワイヤは、珪素又はガラスナノワイヤよりももろくなる場合があるが、カーボンナノチューブは、より大きな引張強さを有し得る。ナノワイヤの基板への取り付け強度が、ファン・デル・ワールス結合強度又は垂直力が加わるときの摩擦力より小さいならば、このことは、接着を破壊するのに必要な強度を決めるのに役立つ。ここでも、典型的な実施態様では、ナノファイバーは非生体物質から構成される（例えば、蛋白質（例えば、ケラチンなど）、炭水化物、脂質など、又はそれらの組み合わせから作られない）。
【００３４】
ここでのナノファイバーやナノファイバー表面を構成するのに用いられる可能な材料としては、例えば、珪素、ＺｎＯ、ＴｉＯ、炭素、カーボンナノチューブ、ガラス、及び石英が挙げられる。下記参照。本発明のナノファイバーはまた、随意に例えば、特定の特性を強化又は付与するためにコーティング又は機能化される。例えば、ポリマー、セラミック又は小分子を、ナノファイバーのコーティング材料として随意に使用できる。このオプションのコーティングは、耐水性、改善された機械的若しくは電気的特性又はより大きなファン・デル・ワールス力及び／若しくは摩擦力、抗菌活性などの特性を付与できる。換言すれば、ある実施態様ではナノファイバーに加えられる部分(moiety)又はコーティングが、このナノファイバーとそれが接着すべき基板／表面との間のファン・デル・ワールス引力を増大するよう働くことができ、且つ／又は例えば、垂直力が加わるときには、ナノファイバーとそれが接着されるべき物質／表面との間の摩擦を増大させることができる。加えて、ある実施態様では、部分(moiety)又はコーティングは、ナノファイバーとそれが接着すべき基板／表面との間の共有結合サイト（又は他の結合サイト）として働くことができる。
【００３５】
もちろん、本発明は、説明した特定ナノファイバー及び／又は基板の組成により限定されず、いくつかの他の材料のいずれかをここの様々な実施態様において随意に使用できることが分かる。加えて、ナノファイバーを備えるのに用いられる材料は、随意に第１表面と第２表面（又は第３表面など）を備えるのに用いられる材料と同じものとでき、又は、第１表面若しくは第２表面（又は第３表面など）を構成するのに用いられる材料と異ってもよい。
【００３６】
様々な実施態様にて、関連のナノファイバーは、随意に第１基板上で成長させられ、その後に接着プロセスで使用される第２基板に移される。この実施態様は、所望の基板が、柔軟であるか、又はその上のナノファイバーの直接的な適用又は成長を容易に行えない特定の三次元形状に従順であることを必要としている状況において特に有効である。例えば、ナノファイバーは、このように固い表面、例えば、シリコンウエハーや他の同様の基板などの上で成長させることができる。このように成長させたナノファイバーは、随意に例えばゴムなどのような柔軟な裏材に移すことができる。しかしながら、ここでも、本発明は特定のナノファイバー又は基板の組成に限定される必要は必ずしもないことが分かる。例えば、ナノファイバーは、例えば、アルミニウムなどのような柔軟なホイルを含めて様々に異なる表面のうちのいずれかの上で随意に成長させる。加えて、高温成長プロセスでは、任意の金属、セラミック又は熱的に安定な材料が、本発明のナノファイバーをその上で成長させる基板として随意に使用される。さらに、溶液位相方法などの低温合成方法が、ナノファイバーをその上で成長させるより広範囲の基板と共に使用できる。例えば、柔軟なポリマー基板及び他の類似の物質が、ナノファイバー成長／取り付けのための基板として随意に使用される。さらに詳しい説明及び文献については下記参照のこと。
【００３７】
さらに別の実施態様では、関連のナノファイバーは、例えば、ナノチューブル（例えば、中空コア構造）、ナノワイヤ、ナノウイスカ（nanowhisker）などのような物理的な形態を随意に有し得る。カーボンナノチューブ、金属ナノチューブ、金属ナノファイバー及びセラミックナノファイバーを含めて様々なナノファイバーが（ここでも、好ましくはすべてが非生物的組成である、上記参照）、本発明において随意に使用される。関連のファイバーが、同時に、主表面の上に延びるのに十分なほど固く、第二表面と緊密に接触するのに十分なほど従順であり（例えば、平坦でない表面に触れる又は接触するように形作る、又は適合する又は曲がることができる、下の図３の説明参照）、かつ（本質的に生じるか又は部分(moiety)をナノファイバーに付加することにより生じる）適当な化学的な機能性をもち、接着力を生じるほど強いファン・デル・ワールス力、摩擦力、又は他の物理的若しくは化学的な相互作用を起こさせる限り、このようなナノファイバーは随意に本発明において使用される。よって、当業者なら、本発明の方法及びデバイスにおける使用法に従う同様のナノ構造（例えば、ナノワイヤなど）をよく知っているであろう。
【００３８】
様々な実施態様にて、第１表面と少なくとも第２表面との間のファン・デル・ワールス引力は、随意に約０．１ニュートン／平方センチメートル（例えば、表面の領域について測定したとき）より大きくし得る。もちろん、このようなファン・デル・ワールス引力は、一般に（しかし必ずしも単独ではなく）ナノファイバーと第２表面との間、場合によってはナノファイバーと第１表面との間にある。
【００３９】
加えて、別の実施態様では、第１表面及び第２表面上の個々のナノファイバー間のファン・デル・ワールス力は、随意に例えば、約１ニュートン／平方センチメートル〜約１００ニュートン／平方センチメートル以上とし得る。ある実施態様では、第１表面及び第２表面上の個々のナノファイバー間のファン・デル・ワールス力は、随意に約２ニュートン／平方センチメートルとし得る。ここでも、表面とナノファイバー等の間の具体的な力の大きさの記述は、必要な限定として解釈すべきでないことが分かる。このことは本質的に正しい。というのは、本発明は、ナノファイバー及び／又は基板の間のファン・デル・ワールス及び他の力に随意に影響を与えることで、それに伴う接着レベルに影響を与えることができる無数のナノファイバー及び基板の組成を包含するものだからである。さらに、後に説明するように、様々な機能性（ナノファイバー及び／又は基板に固有なもの、又はナノファイバー及び／又は基板に付加されたもの）が、随意にナノファイバー及び／又は基板の間のファン・デル・ワールス又は他の引力を変えるように作用する。よって、例示の接着力（例えば、１ニュートン／平方センチメートルなど）の記載を必要な限定として解釈すべきでない。というのは、本発明は、いくつかの異なる粘着レベルのいずれかを与える様々な構成を包含しているからである。しかしながら、典型的な粘着レベルは（例えば、ファン・デル・ワールス力、摩擦力などの増大として測定されようがされまいが）、ナノファイバーのない同様の表面間よりも本発明の接着性ナノファイバー表面間において大きい。
【００４０】
本発明は特定の構成に限定されず、もちろん変え得ることに留意されたい（例えば、随意にある範囲の長さ、密度などにて存在するナノファイバーと基板とオプションの部分(moiety)等の様々な組み合わせがある）。ここで用いられている用語は、特定の実施態様を説明するためだけのものであり、限定を意図したものではないことも留意されたい。この明細書及び特許請求の範囲で用いられているように、単数形式の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそれとは別に示しているのでなければ、複数の対象も含んでいる。よって、例えば、「ａ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒ」との記載はは随意に複数のナノファイバーを含んでいる、などなど。他に指示がなければ、すべての特定かつ技術的な用語は、それが属する技術において一般に用いられているのと同じ意味を有するものと理解される。本発明の目的のため、追加的な特定用語が全体を通して定義される。
【００４１】
機能化
本発明のある実施態様では、ナノファイバーとナノファイバー表面を備え、これらのファイバーはそれに取り付けられた１以上の機能性部分(functional moiety)（例えば、化学的な反応性基）を含む。機能化されたナノファイバーは、この反応性の部分が表面と緊密に接触するようにし、その際、例えば、ファン・デル・ワールス力、摩擦により、又は該表面上の化学基と共有結合することなどにより、その表面と化学的に相互作用できる。よって、このような部分(moiety)は、ナノファイバーとそれが接触する表面との間に共有結合を形成（又は形成の手助け）する成分を随意に含むことができる。しかしながら、別の実施態様では、この部分は、随意に、ナノファイバーの誘電率を増大させることで、ナノファイバーとそれが接触する表面との間のファン・デル・ワールス引力を増大させる基である。換言すれば、ある実施態様ではこの機能性部分は、ナノファイバーと該表面との間のファン・デル・ワールス引力を増大させて、該部分がない場合の力よりも大きくさせるよう機能する。逆に、ある実施態様では、この部分は、（例えば、該部分がない場合よりも弱い粘着性が求められる使用において）ナノファイバーと表面との間のファン・デル・ワールス引力を減少させるよう機能できる。また、特定の部分(moiety)は、例えば、垂直力が加わるときには、ナノファイバーと反対表面との間の摩擦力を随意に増大又は減少させることができる。さらに、ナノファイバーに取り付けられた／結合された部分(moiety)は、接触すべき表面上のもう一方の部分(moiety)に対して特有のもの（例えば、もう一方の表面上のビオチンと接触／適合するナノファイバー若しくは表面上のストレプトアビジン、又はもう一方の表面上のアミン基と適合するエポキシ基など）とし得る。当業者なら、ここで随意に使用できる多くの類似の組み合わせを知っているであろう（例えば、アミンとホウ素錯体など）。
【００４２】
例えば、会合部分及び他の化学的性質と共に、その構成／使用の方法についての詳細は、例えば、Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology (1999) Fourth Edition, Grayson et al（ed.）, John Wiley & Sons, Inc, NewYork、及びKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology Fourth Edition（1998 and 2000）, Grayson et al（ed.）Wiley Interscience（print edition）／John Wiley & Sons, Inc.（電子形式）に記載されている。さらなる関連情報は、CRC Handbook of Chemistry and Physics（2003）83rd edition, CRC Pressに記載されている。プラズマ法などにより本発明のナノファイバー上に施すこともできる他の導電性コーティングについての詳細は、H. S. Nalwa（ed.）, Handbook of Organic Conductive Molecules and Polymers, John Wiley & Sons 1997に記載されている。Whiteford et al, ORGANIC SPECIES THAT FACILITATE CHARGE TRANSFER TO／FROM NANOCRYSTALS, USSN60／452,232 （2003年3月4日出願） も参照のこと。例えば、追加の部分(moiety)とナノファイバーの機能化された表面を連結する関連の有機化学についての詳細は、例えば、Greene（1981）Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, New York, およびSchmidt（1996） Organic Chemistry Mosby, St Louis, MO, and March's Advanced Organic Chemistry Reactions, Mechanisms and Structure, Fifth Edition（2000）Smith and March, Wiley Interscience New York ISBN 0-471-58589-0に記載されている。
【００４３】
よって、ここでも理解されるように、関連の基板、（例えば、基板に取り付けられるか、又は基板上に堆積された）関連のナノファイバーなどは変更できる。例えば、ファイバーの組成やそれらの表面の化学的性質を変えることができるので、ファイバーの長さ、直径、形態及び密度も変えることができる。
【００４４】
接着力の測定
基板とナノファイバーとの間の接着力は、多くの方法により随意に測定される。例として、付着特性は、２つの連結した物品若しくは表面を分離させるのに必要な力、又は２つの接合／接着した表面を移動／スリップさせてずらすのに必要な力を求めることにより測定できる。この測定を行うためのシステムとしては、例えば、例えば、Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐ．（Ｃａｎｔｏｎ，ＭＡ）から市販されている汎用材料試験システムが挙げられる。当業者ならば、接着力（例えば、ファン・デル・ワールス力、摩擦力など）の測定をするこの手段及び他の類似の手段についてはよく知っているであろう。
【００４５】
別法として、おおまかな測定のため、一方の物品又は表面（もう一方のものに接合されている）に（分離力を加える）重しを取り付けることにより接着力を測定することができる。この重しは、分離が起こるまで一定にて適用され保持されるか、又は量を増して適用される。次に、その測定と一組の対照実験を比較する。このように、例えば、剪断強度の測定値が、接触表面に平行な力を加えることにより随意に求められる。接触領域の寸法は、随意に測定され、接触領域を切り離すのに必要な力の大きさ又は重量（接触表面に平行に加えられる）が測定され、それにより表面間の結合強度を計算できる。ここでも、当業者なら接着特性、摩擦特性などを測定する種々の方法を知っているであろう。
【００４６】
密度及び関連の問題
特定の動作理論又は作用メカニズムにとらわれることなく、２つの表面間の緊密な接触の量、例えば、ファン・デル・ワールス相互作用に関わる面積は、これら２つの表面間の接着レベルと直接関係していると考えられる。また、上記でそれとなく述べたように、ナノスケールのファイバー表面は、表面間で緊密な接触をするその能力ゆえに、平面の又は平らな表面（すなわち、ナノファイバー構造のないもの）に対して緊密な接触レベルを強化すると考えられる。このことは、ごみ、ほこり又は他の粒子による表面の変化又は汚染の存在にも関わらず正しい。よって、「平らな」表面（すなわち、ナノファイバー構造などのないもの）は現実には平らではないことが理解される。それらは出っ張り、隆起などをもち、例えば、ファン・デル・ワールス引力などを生じる真の緊密な接触を妨げる。例えば、２つの「平らな」表面３００及び３１０の仮想係合を示している図３ａを参照のこと。この表面の略図は、実際の緊密な接触（例えば、ファン・デル・ワールス力を生じ得る）は、少数の場所３２０でのみ生じていることを示す。図２Ａ及び２Ｂは、ナノファイバーがここで記載のように用いられる場合に、より緊密な接触が表面間で生じ、例えば、ナノファイバーが表面２１０又は２５０に触れる各ポイント２３０又は２７０にて緊密な接触が生じていることを示す。見て分かるように、図２Ａにおけるナノファイバー２２０は、先端で表面と接触している垂直で真っ直ぐなナノファイバーとして描かれている。しかしながら、図２Ｂは、湾曲／カールなどして、表面と複数の接点をもちかつ／又はナノファイバーの側面等に沿った表面に接触するナノファイバーを示す。このように、これは本発明に含まれる広範囲のナノファイバーの種類及び形態を示している。図２では、ナノファイバーは第１表面２００又は２６０に共有結合している（例えば、ナノファイバーはこの第１表面上で成長させられている）が、このことは、ここでの他の実施態様を限定するものと解釈すべきではない。例えば、ここで詳細に述べているように、ナノファイバーは、別の表面上で成長させて、接着すべき表面に移すこともできるし、どちらかの表面に非共有結合され得る、等々。
【００４７】
したがって、上述したことにより、第１基板と第２基板との間の緊密な接触の量が、この接触に伴い重なった表面積のパーセンテージ（ここでは「接触密度」、又はある場合には「接触パーセント」若しくは「接触面積パーセント」とも称する）の点で、これら２つの基板間の接着強度に主たる効果をもつであろうことが期待される。第２平面に結合されたナノファイバー表面を備えた第１物品の場合、この接触密度は、第１表面上のナノファイバーにより緊密に接触した第２基板表面の面積パーセンテージによって測定される。図３は、２つの接触平面（図３Ａ）、完全には平面ではなく、その間にいくらかのゴミやほこりが堆積している２つの平面（図３Ｂ）、及びナノファイバー表面と平面（図３Ｃは平面図を示し、図３Ｄは側面図を示す）を用いた接触密度の測定を概略的に示す。図３Ａから分かるように、ナノファイバーのない２つの平面３００及び３１０は、ぴったりと緊密に接触しているようであるが、現実には、表面凹凸などにより、少数のポイント３２０でのみ緊密に接触している。このように少数の緊密な接点では、ファン・デル・ワールス力などの十分な大きさを発生させて表面を接着するには一般に十分ではない。よって、図３Ａにおける緊密な接触の測定は、表面３１０が触れる表面３００の表面積の量又はパーセント、すなわち、単に接点３２０から成る量又はパーセントとして見ることができる。図３Ｄは、同様の相互作用を示すが、本発明のナノファイバー表面を有する。図３Ｄは、上述したように一方の表面３９０がナノファイバー３９５を備えていることを除いて、図３Ａ（すなわち、３００及び３１０）のものと同様の２つの表面３８０及び３９０を概略的に示す。図に示されているように、ナノファイバーにより、表面間の接触が十分多くなることで、より大きなファン・デル・ワールス力などが生成できる。
【００４８】
図３Ｂにおける緊密な接触領域３６０の量又はパーセントは、単に３３０と３４０との間の接触面積から成る。障害物３５０は、他の領域が緊密に接触するのを妨げる。もちろん、領域３６０はまた、３Ａの拡大図中の３２０（すなわち、３６０内の緊密な接触のほんの小ポイント）に類似し得ることが理解されよう。図３Ｃは図２Ａの拡大平面図を示す。ナノファイバー２２０と表面２１０との間の緊密な接触の領域が、点線の円３７０（平面図）として示される。よって、緊密な接触の量又はパーセント（すなわち、接触密度）は、円３７０内の面積の量（及び／又は円３７０により占められる表面積２１０のパーセント）からなる。もちろん、図２Ａ、２Ｂ、３Ｃ及び３Ｄなどは説明のために単純化されており、一般的な実施態様はより多くのナノファイバー数を有することができ、ナノファイバーはナノファイバーの側面を介して表面に触れることができること等々に留意されたい。全体を参照のこと。
【００４９】
また、例えば、表面間のナノファイバーの配置(deposit)により接合された２つの基板間の緊密な接触の量の測定は、どちらかの表面の観点から見ることができることが分かる。しかしながら、ナノファイバーが共有結合又は第１表面から成長されるなら、接触パーセントなどの観点は、一般に上記例示として見られる。また、両方ともナノファイバー表面からなる表面の接合の場合、緊密な接触の量は、どちらかの表面の観点から見ることもできる。ここでも、関連の種々のナノファイバーが、１以上の表面に１回以上触れることができること（例えば、湾曲などにより）、単に垂直とは異なる角度にて触れることができること（例えば、ナノファイバーは、ナノファイバーの側面に沿った表面に触れることで表面と緊密に接触し、それにより、先端だけの場合よりも十分大きな接触面積を与えることができること）に留意されたい。例えば、図２Ｂ及び３Ｄを参照のこと。
【００５０】
一般に、ナノファイバー表面ともう一方の表面（これも随意にナノファイバーを備える）との間の接触密度、よって接着力は、特に、表面（１又は複数）上に成長又は堆積したワイヤの密度、各ファイバーの厚み、並びに各ファイバーの長さ及び形態を含めてナノファイバー表面のいくつかの構造的な特徴の関数となる。ここに記載の接着性表面の作用メカニズムに関係なく、上述した構造的特徴は、表面間の接着力の増強を示すことが期待される。
【００５１】
密度の点では、表面から出現するより多くのナノファイバーを備えることにより、下にある基本的な基板から延ばされた表面積の量を自動的に増大させ、それにより、一般に第２表面との緊密な接触面積を増大させることは明らかである。後に詳細に説明するように、ここでの実施態様では、随意に第１（及び随意に第２）表面上のナノファイバーの密度が、基板表面における約１〜約１０００以上のナノファイバー／平方マイクロメートルである。ここでも、この密度は個々のナノファイバーの直径などの要因に依存することが分かる。下記参照。ナノファイバー数が多いほど、表面間の接触面積パーセントを増す傾向にあるので、ナノワイヤ密度は、接触面積パーセント（又は接触密度）に影響を与える。上記説明したように、接着された表面間のファン・デル・ワールス引力、摩擦力などは、主に、表面のうち少なくとも１つ及び／又は表面間の多数のナノファイバーに依存している。一般に、第１表面上のナノファイバーのこの密度は、第２表面上の接点の密度に大まかに対応し得る。しかしながら、全体を通して説明しているように、湾曲等して表面（又は１つより多い表面）に複数回にて且つ／又はナノファイバーの側面に沿って触れるナノファイバーは、単に第１表面の単位面積当たりのナノファイバー数より多くなるように緊密な接触の量を増大させるべく機能する。したがって、ここでのナノファイバーの密度は、表面間の接触の面積における１つの要因であるから、表面の接着力についてある挙動(bearing)を有する。
【００５２】
ナノファイバー（又は一群のナノファイバー）と第２表面との間の接触パーセントは、例えば、単位面積において１以上のナノファイバーと触れ、接触し、又は覆われる第２表面のパーセンテージからなる。よって、第２表面が１００平方ミクロンからなり、ナノファイバーと接触して実際の接触ポイントが１０平方ミクロンである場合、接触パーセント（すなわち、緊密な接触の量）が１０％となった。ある実施態様では、本発明は、接触パーセントの範囲が、例えば、約０．０１％〜約５０％以上；約０．１％〜約４０％以上；約１％〜約３０％以上；約２％〜約２０％以上；約３％〜約１０％以上；約４％〜約５％以上である方法及びデバイスからなり得る。ある実施態様では、接触パーセント（すなわち、緊密な接触）は随意に約０．１％〜約５％以上である。上記図３参照。
【００５３】
本発明の異なる実施態様では、ある範囲の様々な密度（例えば、ナノファイバーを取り付け又は結合する基板の単位面積当たりのナノファイバー数）を有する。単位面積当たりのナノファイバー数は、随意に約１ナノファイバー／平方ミクロン〜約２００以上のナノファイバー／平方ミクロン；約１ナノファイバー／平方ミクロン〜約１５０以上のナノファイバー／平方ミクロン；約１０ナノファイバー／平方ミクロン〜約１００以上のナノファイバー／平方ミクロン；又は約２５ナノファイバー／平方ミクロン〜約７５以上のナノファイバー／平方ミクロンの範囲とし得る。さらに別の実施態様では、この密度は、随意に約１〜３ナノファイバー／平方ミクロンから最大で約２、５００以上のナノファイバー／平方ミクロンまで範囲とし得る。
【００５４】
個々のファイバーの寸法の観点から、この接触が、第２表面に直接直交したファイバーとの接触であろうと、又は他の表面に平行若しくは接するファイバーとの接触であろうと、ここでも、個々の各ファイバーの厚み又は直径を大きくすることにより、もう一方の表面と緊密に接触できるファイバーの面積を自動的に増すことが分かる。ここでナノファイバーの直径は、例えば、ナノファイバーの組成及び成長条件の選択、部分(moiety)の付加、コーティングなどにより制御できる。好ましいファイバー厚みは、随意に約５ナノメートル〜約１ミクロン以上（例えば、５ミクロン）；約１０ナノメートル〜約７５０ナノメートル以上；約２５ナノメートル〜約５００ナノメートル以上；約５０ナノメートル〜約２５０ナノメートル以上、又は約７５ナノメートル〜約１００ナノメートル以上である。ある実施態様では、ナノファイバーの直径は約４０ナノメートルである。ナノファイバーの厚みの選択はまた、このナノファイバーの従順性により影響を受け得る（例えば、ナノファイバーの組成などを考慮して）。よって、ある組成では直径が大きくなるほどナノファイバーの従順さが小さくなる場合があるので、この変化がナノファイバーの直径の選択に影響を与え得る。
【００５５】
一方の表面からのファイバーと第２表面との間の接触が平行又は接する場合、様々な長さのファイバーを与えることにより、例えば、端上のファイバーと第２表面との間の接触の量を増大させ、それにより、接着力を増すことができることが分かる。もちろん、あるファイバー材料では、長さを増すと、脆弱性も大きくなり得ることも分かる。したがって、好ましいファイバーの長さは、一般に約２ミクロン（例えば、０．５ミクロン）〜約１ミリメートル以上；約１０ミクロン〜約５００マイクロメートル以上；約２５ミクロン〜約２５０ミクロン以上；又は約５０ミクロン〜約１００ミクロン以上となる。ある実施態様ではナノファイバーの長さは約５０ミクロンである。ある実施態様では、ナノファイバーの直径が約４０ナノメートル、長さが約５０ミクロンである。
【００５６】
ここでのナノファイバーは、様々なアスペクト比を有し得る。下記参照。よって、ナノファイバーの直径は、例えば、約５ナノメートル〜約１ミクロン以上（例えば、５ミクロン）；約１０ナノメートル〜約７５０ナノメートル以上；約２５ナノメートル〜約５００ナノメートル以上；約５０ナノメートル〜約２５０ナノメートル以上、又は約７５ナノメートル〜約１００ナノメートル以上とできる一方、そのナノファイバーの長さは、例えば、約２ミクロン（例えば、０．５ミクロン）〜約１ｍｍ以上；約１０ミクロン〜約５００マイクロメートル以上；約２５ミクロン〜約２５０ミクロン以上；又は約５０ミクロン〜約１００ミクロン以上とし得る。
【００５７】
ファイバーと反対表面との間の緊密な接触を強めるために、ファイバーの少なくとも一部が第１表面の上方に持ち上がっていること、例えば、ファイバー表面におけるファイバーの少なくとも一部の高さが、第１表面の上方少なくとも１０ナノメートル、又は少なくとも１００ナノメートルであるのが好ましい。
【００５８】
ここでも、具体的に特殊なメカニズムに束縛されることなく、本発明の多くの実施態様における表面又は材料間での結合又は粘着は、ナノファイバーと材料の表面との間のファン・デル・ワールス力による結合又は粘着に基づいていると考えられる。よって、ナノファイバーが、それらの高いモジュラス及び従順性ゆえに、ナノファイバーがない場合に生じるよりも表面間の緊密な接触の表面積を大きくする。このことにより、表面を接着すべく生成させるファン・デル・ワールス力をより大きくできる。また、具体的に特殊なメカニズムに束縛されることなく、本発明のある実施態様における材料の表面間の結合又は粘着は、ナノファイバーと材料の表面との間での増大した摩擦力に基づくと考えられる。ここでも、ナノファイバーが、それらの剛性と従順性ゆえに、ナノファイバーがない場合に得られるよりも表面間の緊密な接触の表面積を大きくする。このことにより、表面を滑らせてずらすのに必要な力を増すべく表面間に生成させる摩擦力を大きくできる。
【００５９】
全体を通して説明しているように、ここでの関連のナノファイバーは、随意に表面上で成長させ（例えば、表面に共有結合させ）、ファン・デル・ワールス、摩擦又は他の力（例えば、ナノファイバーが部分(moiety)などにより機能化されている状況では共有結合）により第２表面と相互作用／結合することができる。他の状況では、ナノファイバーを第１基板上で成長させ、例えば、共有結合により又はファン・デル・ワールス力、摩擦などにより第２基板に移して結合させる。次に、第２基板を第２基板上のナノファイバーと第３基板の表面との間のファン・デル・ワールス力、摩擦力などにより第３基板に接着する。さらに別の実施態様では、ナノファイバーを基板の上又は基板間に配置し、それら自体をファン・デル・ワールス又は他の化学的且つ／又は物理的な手段によって両方の表面に付けることで、これらの表面を接着する。
【００６０】
図１に示されるように、ナノファイバーは随意に複雑な三次元構造を形成する。ここでも、本発明の別の実施態様では、ナノファイバーは高さ、形態などがもっと均一であることが理解されよう。この複雑さの程度は、部分的には、例えば、ナノファイバーの長さ、ナノファイバーの直径、ナノファイバーの長さ：直径のアスペクト比、ナノファイバーに取り付けられた部分(moiety)（もしあれば）、及びナノファイバーの成長条件などに依存する。第二表面と緊密な接触の程度に影響を与えるのに役立つナノファイバーの曲がり、織り交ぜなどは、ナノファイバーの直径、ナノファイバーの長さと組成などだけでなく、例えば、単位面積当たりのナノファイバー数の制御により随意に操作される。よって、ナノファイバー基板の接着力は随意にこれらのパラメータやその他のパラメータを操作することにより制御されることが理解されよう。
【００６１】
随意の実施態様ではナノファイバーは湾曲又はカール等でき、よって、ナノファイバーと関連の基板表面との間の接触のための表面積を大きくできることも理解されよう。ナノファイバーが第２表面と複数回接触することにより増大した緊密な接触が、ファン・デル・ワールス引力、摩擦力、又はナノファイバーと第２基板との間の接着／相互作用の他の類似の力を増大させる。例えば、単一のカールしたナノファイバーは、随意に第２基板と複数回緊密な接触をすることができる。もちろん、ある随意の実施態様では、１つのナノファイバーは、第２表面から第１表面にカール／湾曲して戻るならば、第１表面と再接触さえし得る。単一のナノファイバーと第２基板／表面との間の可能な複数の接点ゆえに（又は例えば、ナノファイバーの側面長さが基板表面に触れる場合、例えば、湾曲したナノファイバーが、ちょうどその先端直径よりも大きな緊密な接触面積を妨げるときには、より大きな接点ゆえに）、ある場合にはカール／湾曲したナノファイバーによる緊密な接触面積は、ナノファイバーがカール又は湾曲しようとしない場合（すなわち、よって一般には第２表面に対して「まっすぐな」外観を呈する場合）よりも大きくなり得る。したがって、総てではないがいくつかの実施態様では、本発明のナノファイバーは、曲がった、湾曲した、又はカールした形態を有する。理解されるように、単一のナノファイバーが表面上でくねくねしているか又はぐるぐる巻いている（しかし、第１表面に結合した単位面積当たり依然として１ファイバーである）ならば、ファイバーは依然として複数の緊密な接点を与えることができ、その各々は随意に第二表面との相対的に大きな接触面積を有する。
【００６２】
ナノファイバー及びナノファイバー構造
ここで用いられている用語「ナノファイバー」とは、一般に約１０００ナノメートル未満、約５００ナノメートル未満、約２００ナノメートル未満、約１５０ナノメートル若しくは１００ナノメートル未満、約５０ナノメートル若しくは２５ナノメートル未満又は約１０ナノメートル若しくは５ナノメートル未満の少なくとも１つの物理的な寸法により特徴付けられたナノ構造をいう。多くの場合、この領域又は特徴的寸法は、該構造の最小軸に沿う。
【００６３】
本発明のナノファイバーは、一般に他の２つの主軸よりも長い１つの主軸を有し、よって、１より大きいアスペクト比、２以上のアスペクト比、約１０より大きいアスペクト比、約２０より大きいアスペクト比、又は約１００、２００若しくは５００より大きいアスペクト比を有する。特定の実施態様では、ナノファイバーは実質的に一様な直径を有する。ある実施態様では、この直径は、変動が最大の領域にて５ナノメートル未満、１０ナノメートル未満、２０ナノメートル未満、又は５０ナノメートル未満の直線寸法について約２０％未満、約１０％未満、約５％未満、又は約１％未満の分散を示す。一般にこの直径は、ナノファイバーの両端から離れて（例えばナノファイバーの中央の２０％、４０％、５０％又は８０％に対して）評価される。さらに別の実施態様では、ナノファイバーは不均一な直径を有する（すなわち、長さに沿って直径が変わる）。特定の実施態様ではまた、本発明のナノファイバーは実質的に結晶及び／又は実質的に単結晶である。この用語ナノファイバーは、随意に、例えば、ナノワイヤ、ナノウイスカ、半導体ナノファイバー及びカーボンナノチューブ又はナノチューブルなどの構造を含み得る。上記参照のこと。加えて、ある実施態様では、ナノ結晶又は他の類似のナノ構造はまた、接着力を増すためにもっと「典型的な」ナノファイバーの代わりに使用できる。例えば、ナノロッド、ナノテトラポッドなどのような（例えば、上述したものよりも）より小さいアスペクト比を有するナノ構造もまた、随意にここでのナノファイバーの定義に含まれる。このような随意に含まれる他のナノ構造の例が、例えば、ＰＣＴ出願第ＷＯ０３／０５４９５３号及びその中で論じられている文献に記載されており、そのすべてをあらゆる目的のためにそれら全体を参考としてここに組み入れる。
【００６４】
本発明のナノファイバーは、材料特性について実質的に均質にでき、又は特定の実施態様では不均質にでき（例えばナノファイバーヘテロ構造）、本質的に任意の便利な材料（１又は複数）から製造できる。このナノファイバーは、「純粋な」材料、実質的に純粋な材料、ドーピングされた材料などを含むことができ、また絶縁体、導体及び半導体を含むことができる。加えて、上記説明したように、ここで例示するいくつかのナノファイバーは珪素から構成されるが、随意にいくつかの異なる材料のうちの任意のものから構成できる。ここでも、一般にナノファイバーの主成分は、「生体」材料ではなく、例えば、蛋白質、炭水化物、脂質などの生体分子ではない。
【００６５】
一般に、このナノファイバーは、適当な剛性（例えば、基板の表面の上方にナノファイバーを上げる）と従順性（例えば、基板表面との密接で十分な相互作用を行って接着性の相互作用を形成できる）とを有し、かつ１以上の所望の相互作用（例えば、部分基(moiety group)等によるファン・デル・ワールス引力、摩擦力、共有結合など）を生じさせる物質から構成される。ナノファイバーの組成は、当業者には非常によく知られている。当業者には自明であるように、本発明のナノファイバーは、このように無数の可能な物質のいずれか（又はそれらの組み合わせ）から構成できる。ある実施態様では、ナノファイバーは１以上の有機又は無機化合物又は材料から構成される。ここで述べた特定のナノファイバー組成は、必要な限定と解釈すべきではない。
【００６６】
本発明のナノファイバーは、随意にいくつかの異なる方法のうちのいずれかにより構成され、これらの方法のいくつかをここで参照する。当業者なら、本発明の方法及びデバイスにおいて使用できるナノファイバーを構成する様々な方法をよく知っているであろう。ここでも、ここに挙げられた例は、必要な限定として解釈されるべきでない。よってここで具体的に記載されていない手段により構成されてはいるが、接着性ナノファイバーと備えてここに記載のパラメータの範囲に入るナノファイバーも、本発明のナノファイバーであり、かつ／又は本発明のデバイスにおいて、若しくは本発明の方法により使用される。
【００６７】
一般的な意味では、本発明のナノファイバーはしばしば（限定するものではないが（上記参照））、固体で随意に平面の基板から成長した長く細い突起（例えば、ファイバー、ナノワイヤ、ナノチューブルなど）からなる。もちろん、ある実施態様では、ファイバーは、その上で成長した基板から分離され、第２基板に取り付けられる。この第２基板は平面である必要はなく、実際、ナノファイバーが成長できる基板のような無数の三次元形態からなり得る。ある実施態様では、第２基板は柔軟であり、このことが、後に詳しく説明するように、基板とナノファイバーの結合及び解放を随意に助ける。
【００６８】
例えば、本発明のナノファイバーを例えば柔軟でない基板（例えば、ある種のシリコンウエハーなど）の上で成長させたなら、この柔軟でない基板から柔軟な基板（例えば、ゴムや織った層状材料など）に移し得る。ここでも、当業者には明らかなように、ナノファイバーは、随意に、初めに柔軟な基板上で成長させ得るが、異なる所望のパラメータがこの決定に影響を与え得る。ナノファイバーを製造した表面から別の表面に移すのに、様々な方法を使用できる。例えば、ナノファイバーは、懸濁液、例えば、エタノール中で収穫され、次にそれを別の表面上にコーティングすることができる。これらのナノファイバーを介して２つの物品の接着に用いられる同じファン・デル・ワールス力、摩擦力などにより、随意にファイバーをこの新しい表面に連結することができる。その後の第２物品の表面との係合では、これら２つの物品を接合するのにこれらの力を用いる。加えて、第１表面からのナノファイバー（例えば、第１表面上で成長したもの又は第１表面に移されたもの）は、随意に粘着性コーティング又は材料をナノファイバーに塗布し、次にこのコーティング／材料を第１表面からはがすことにより「収穫」できる。次ぎに、この粘着性コーティング／材料は、随意に第２表面に対して配置されてナノファイバーを付着(deposit)させる。このような移転に随意に用いられる粘着性コーティング／材料の例としては、限定するものではないが、例えば、テープ（例えば、３Ｍ  Ｓｃｏｔｃｈ（登録商標）テープ）、磁気ストリップ、硬化接着剤（例えば、エポキシ、ゴムセメントなど）などが挙げられる。次に、これらの移転用材料は、随意に移転用材料などに依存した様々な方法により除去される。例えば、切除、洗浄、消磁及び他の手順が、移転用材料を除去するのに随意に使用できる。
【００６９】
本発明の実際のナノファイバー構造は随意に複雑である。例えば、図１は本発明で使用できるナノファイバー構造の顕微鏡写真である。図１から分かるように、これらのナノファイバーは、複雑な三次元パターンを形成している。織り混ざった可変の高さ、湾曲、曲がりなどが、基板を接着するよう作用するファン・デル・ワールス、摩擦又は他の化学的／物理的な力のために、基板間に多くの接点を与える表面を形成する。もちろん、別の実施態様では、ナノファイバーは例えば図１に示されるものほど複雑である必要がないことは明らかである。よって、ある実施態様では、ナノファイバーは「まっすぐ」であり、屈曲、湾曲又はカールする傾向にない。しかしながら、このようにまっすぐなナノファイバーも本発明に含まれる。
【００７０】
理解されるように、本発明は、ここでのナノファイバーの構造によっては制限されない。例えば、ここでのナノファイバーのいくつかは、珪素から構成される。しかしながら、ここでも、珪素の使用は、必要な限定として解釈されるべきでない。ナノファイバーの形成は、当業者によく知られたいくつかの異なるアプローチにより可能であり、これらのアプローチのすべてが本発明に従う。
【００７１】
典型的な実施態様では、ここに記載した方法だけでなく、当業者には公知の種々の（例えば既存の）ナノ構造の製造方法も使用できる。例えば、接着性ナノファイバーを作る種々の方法は、ここに記載の方法又は他の方法により作られたナノファイバーを用いて実施できる。換言すれば、ナノファイバー及びナノファイバーを含んだ構造を作る様々な方法が説明された、若しくは説明でき、様々な本発明の方法、システム及びデバイスにおける使用に適合し得る。
【００７２】
このナノファイバーは、本質的に任意の便利な材料（例えば、半導体材料、強誘電体材料、金属など）から製造でき、本質的に単一の材料からなるか、又はヘテロ構造とし得る。例えば、ナノファイバーは、半導体材料、例えば周期表の２族又は１２族から選ばれた第１元素と１６族から選ばれた第２元素とを含んだ材料（例えば、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ及び類似の材料）；１３族から選ばれた第１元素と１５族から選ばれた第２元素とを含んだ材料（例えば、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ及び類似の材料）；１４族の要素を含んだ材料（Ｇｅ、Ｓｉ及び類似の材料）；ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、Ａ１Ｓ、Ａ１Ｐ、及びＡｌＳｂなどの材料；又はそれらの合金若しくは混合物を含むことができる。
【００７３】
ある実施態様では、ナノファイバーは随意に珪素又はシリコンオキサイドから構成される。当業者ならば、ここで用いられている用語「シリコンオキサイド」は任意レベルの酸化珪素をいうことが理解されよう。よって、シリコンオキサイドなる用語は、化学的な構造ＳｉＯｘをいうことができ、ここでｘは０〜２（２は含む）である。別の実施態様では、ナノファイバーは、例えば、珪素、ガラス、石英、プラスチック、金属、ポリマー、ＴｉＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＡＩＳ、Ａ１Ｐ、ＡｌＳｂ、ＳｉＯｌ、ＳｉＯ２、炭化珪素、窒化珪素、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルケトン、ポリイミド、芳香族ポリマー、又は脂肪族ポリマーを含むことができる。
【００７４】
ある実施態様では、ナノファイバーは１以上の基板表面と同じ材料を含み得るが、別の実施態様では、ナノファイバーは基板と同じ材料を含まないことが分かる。加えて、基板表面は、随意にナノファイバー（例えば、ここに記載の材料など）と同じ材料又は材料の種類のうち任意の１つ又は複数を含み得る。もちろん、後に述べるように、表面は随意に組成においてナノファイバーとは全く異なる物質を含むことができ、例えば、人の組織などの生体材料が関連の表面を含み得る。
【００７５】
決してすべてではないが、いくつかの実施態様では珪素ナノファイバーを備える。（例えば、ここでの方法／デバイスと共に使用できる）珪素ナノファイバーを作るための一般的な方法としては、蒸気液体固体成長（ＶＬＳ）、レーザー切除（レーザー触媒成長）及び熱蒸発が挙げられる。例えば、Morales et al.（1998）"A Laser Ablation Method for the Synthesis of Crystalline Semiconductor Nanowires" Science 279, 208-211（1998）を参照のこと。１つのアプローチ例では、長手方向に並べられたヘテロ構造を有する半導体ナノファイバーを合成するためのハイブリッドパルスレーザー切除／化学気相蒸着（ＰＬＡ-ＣＶＤ）法が用いられる。Wu et al.（2002）"Block-by-Block Growth of Single-Crystalline Si／SiGe Superlattice Nanowires", Nano Letters Vol.0, No.0を参照のこと。
【００７６】
一般に、ナノファイバーを作るいくつかの方法が記載されてきており、ここでの方法、システム及びデバイスにて適用できる。Morales et al.及びWu et al.（既述）に加えて、例えば、Lieber et al.（2001）"Carbide Nanomaterials" USPN6,190,634B1；Lieber et al.（2000）"Nanometer Scale Microscopy Probes" USPN6,159,742；Lieber et al.（2000）"Method of Producing Metal Oxide Nanorods" USPN6,036,774；Lieber et al.（1999）"Metal Oxide Nanorods" USPN5,897,945；Lieber et al.（1999）"Preparation of Carbide Nanorods" USPN5,997,832；Lieber et al.（1998）"Covalent Carbon Nitride Material Comprising C2N and Formation Method" USPN5,840,435；Thess, et al.（1996）"Crystalline Ropes of Metallic Carbon Nanotubes" Science 273, 483-486；Lieber et al.（1993）"Method of Making a Superconducting Fullerene Composition By Reacting a Fullerene with an Alloy Containing Alkali Metal" USPN5,196,396；及びLieber et al.（1993）"Machining Oxide Thin Films with an Atomic Force Microscope：Pattern and Object Formation on the Nanometer Scale" USPN5,252,835を参照のこと。近年、一次元の半導体ヘテロ構造のナノ結晶が記載されてきている。例えば、Bjork et al.（2002）"One-dimensional Steeplechase for Electrons Realized" Nano Letters Vol.0, No.0を参照のこと。
【００７７】
「従来の」ナノファイバーに特定されないが、ここで参照したものは随意に本発明に適用できることに留意されたい。例えば、構造条件の背景問題なども、「従来の」ナノファイバーと随意に本発明に含まれる他のナノ構造（例えば、ナノ結晶、ナノロッドなど）との間で妥当する。
【００７８】
本発明のナノファイバーを構成するのに随意に用いられる別のアプローチでは、表面上に大量に(in bulk)個々のナノファイバーを作る合成手順が例えば、Kong, et al.（1998）"Synthesis of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes on Patterned Silicon Wafers", Nature 395, 878-881、及びKong, et al.（1998）"Chemical Vapor Deposition of Methane for Single-Walled Carbon Nanotubes" Chem. Phvs. Lett. 292, 567-574に記載されている。
【００７９】
さらに別のアプローチでは、基板及び材料を形成する自己集合単層（SAM）が、例えば、Schon, Meng, and Bao, "Self-assembled monolayer organic field-effect transistors" Nature 413：713（2001）；Zhou et al.（1997）"Nanoscale Metal/Self-Assembled Monolayer/Metal Heterostructures" Applied Physics Letters 71：611；及びWO96／29629（Whitesides, et al., 1996年６月２６日発行）に記載されているようなナノファイバーを作るマイクロコンタクト印刷技術と共に使用できる。
【００８０】
種々の組成のナノ構造、例えば、ナノ結晶の合成については、例えば、Peng et al.（2000）"Shape control of CdSe nanocrystals" Nature 404：59-61；Puntes et al.（2001）"Colloidal nanocrystal shape and size control：The case of cobalt" Science 291：2115-2117；USPN6,306,736, Alivisatos et al.（2001年10月23日）タイトル"Process for forming shaped group III-V semiconductor nanocrystals, and product formed using process"；USPN6,225,198, Alivisatos et al.（2001年5月1日）タイトル"Process for forming shaped group lI-VI semiconductor nanocrystals, and product formed using process"；USPN5,505,928, Alivisatos et al.（1996年4月9日）タイトル"Preparation of In-V semiconductor nanocrystals"；USPN5,751,018, Alivisatos et al.（1998年5月12日）タイトル "Semiconductor nanocrystals covalently bound to solid inorganic surfaces using self-assembled monolayers"；USPN6,048,616, Gallagher et al.（2000年4月11日） タイトル "Encapsulated quantum sized doped semiconductor particles and method of manufacturing same"；及びUSPN5,990,479, Weiss et al.（1999年11月23日）タイトル "Organo luminescent semiconductor nanocrystal probes for biological applications and process for making and using such probes"に記載されている。
【００８１】
ここで利用できる制御された直径をもつナノファイバーを含めて、種々のアスペクト比を有するナノワイヤなどのナノファイバーの成長については、例えば、Gudiksen et al（2000）"Diameter-selective synthesis of semiconductor nanowires" J. Am. Chem. Soc. 122：8801-8802；Cui et al.（2001）"Diameter-controlled synthesis of single-crystal silicon nanowires" Appl. Phys. Lett. 78：2214-2216；Gudiksen et al.（2001）"Synthetic control of the diameter and length of single crystal semiconductor nanowires" J. Phys. Chem. B105：4062-4064；Morales et al.（1998）"A laser ablation method for the synthesis of crystalline semiconductor nanowires" Science 279：208-211；Duan et al.（2000）"General synthesis of compound semiconductor nanowires" Adv. Mater. 12：298-302；Cui et al.（2000）"Doping and electrical transport in silicon nanowires" J. Phys. Chem. B104：5213-5216；Peng et al.（2000）, supra；Puntes et al.（2001）, supra；USPN6,225,198, Alivisatos et al., supra；USPN6,036,774, Lieber et al.（2000年3月14日）タイトル "Method of producing metal oxide nanorods"；USPN5,897,945, Lieber et al.（1999年4月27日）タイトル "Metal oxide nanorods"；USPN5,997,832, Lieber et al.（1999年12月7日）"Preparation of carbide nanorods"；Urbau et al.（2002）"Synthesis of single-crystalline perovskite nanowires composed of barium titanate and strontium titanate" J. Am. Chem. Soc.,124, 1186；Yun et al.（2002）"Ferroelectric Properties of Individual Barium Titanate Nanowires Investigated by Scanned Probe Microscopy" Nano Letters 2,447；並びに公開PCT 出願 WO02／17362, 及びWO02／080280に記載されている。
【００８２】
枝分かれしたナノファイバー（例えば、ナノテトラポッド、トリポッド、バイポッド、及び枝分かれしたテトラポッド）の成長については、例えば、Jun et al.（2001）"Controlled synthesis of multi-armed CdS nanorod architectures using monosurfactant system" J. Am. Chem. Soc. 123：5150-5151；及び Manna et al.（2000）"Synthesis of Soluble and Processable Rod-, Arrow-, Teardrop-, and Tetrapod-Shaped CdSe Nanocrystals" J. Am. Chem. Soc. 122：12700-12706に記載されている。ナノ粒子の合成については、例えば、USPN5,690,807, Clark Jr. et al.（1997年11月25日）タイトル "Method for producing semiconductor particles"；USPN6,136,156, El-Shall, et al.（2000年10月24日）タイトル "Nanoparticles of silicon oxide alloys"；USPN6,413,489, Ying et al.（2002年7月2日）タイトル "Synthesis of nanometer-sized particles by reverse micelle mediated techniques"；及び Liu et al.（2001）"Sol-Gel Synthesis of Free-Standing Ferroelectric Lead Zirconate Titanate Nanoparticles" J. Am. Chem. Soc. 123：4344に記載されている。ナノ粒子の合成はまた、ナノ結晶、ナノワイヤ、及び枝分かれしたナノワイヤの成長についての上記引例に記載されている。別法として、複数枝分かれしたナノファイバーを作るため、金フィルムが、随意にナノファイバー表面（すなわち、既にナノファイバーを成長させたもの）の上に堆積させられる。炉内に置かれると、元の成長方向に垂直なファイバーが生じ、それにより元のナノファイバー上に枝を生成できる。核生成及び枝形成をよりよく制御するために、金フィルムの代わりにコロイド状の金属粒子を随意に使用できる。枝分かれのサイクルは、例えば、異なるフィルム厚み、異なるコロイドサイズ又は異なる合成時間にて随意に複数回繰り返して、寸法の変わった追加の枝を生成することができる。最終的に、隣接するナノファイバー間の枝は、随意に接触して相互連結された網を生成できる。繊細な枝の結合を改善するのに、焼結が随意に用いられる。このような複数枝分かれしたナノファイバーにより、枝分かれしていないナノファイバー表面で得られるよりもいっそう大きな表面積の増大が可能となる。
【００８３】
コア-殻ナノファイバー、例えば、ナノ構造ヘテロ構造の合成については、例えば、Peng et al.（1997）"Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS core/shell nanocrystals with photostability and electronic accessibility" J. Am. Chem. Soc. 119：7019-7029； Dabbousi et al.（1997）"（CdSe）ZnS core-shell quantum dots：Synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrystallites" J. Phys. Chem. B101：9463-9475；Manna et al.（2002）"Epitaxial growth and photochemical annealing of graded CdS/ZnS shells on colloidal CdSe nanorods" J. Am. Chem. Soc. 124：7136-7145；及び Cao et al.（2000）"Growth and properties of semiconductor core/shell nanocrystals with InAs cores" J. Am. Chem. Soc. 122：9692-9702に記載されている。類似のアプローチが、他のコア-殻ナノ構造の成長に適用できる。例えば、USPN6,207,229（2001年3月27日）及びUSPN6,322,901（2001年11月27日）, Bawendi et al. タイトル "Highly luminescent color-selective materials"を参照のこと。
【００８４】
異なる材料がナノファイバーの長軸に沿って異なる場所に分布しているナノファイバーヘテロ構造を含めて、ナノファイバーの均質な集団（populations）の成長については、例えば公開PCT 出願WO02／17362, 及びWO02／080280；Gudiksen et al.（2002）"Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics" Nature 415：617-620；Bjork et al.（2002）"One-dimensional steeplechase for electrons realized" Nano Letters 2：86-90；Wu et al.（2002）"Bloclc-by-block growth of single-crystalline Si/SiGe superlattice nanowires" Nano Letters 2,83-86；並びに USSN60／370,095（2002年4月2日）, Empedocles タイトル "Nanowire heterostructures for encoding information"に記載されている。同様のアプローチが、他のヘテロ構造の成長に適用でき、またここでの種々の方法及びシステムに適用できる。
【００８５】
本発明は、典型的なナノ構造のサイズ範囲外にあり得る構造と共に使用できる。例えば、Haraguchi et al.（USPN5,332,910）には、ここで随意に用いられるナノウイスカが記載されている。半導体ウイスカはまた、Haraguchi et al.（1994）"Polarization Dependence of LightEmitted from GaAs p-n junctions in quantum wire crystals" J. Appl. Phys. 75（8）：4220-4225；Hiruma et al.（1993）"GaAs Free Standing Quantum Sized Wires" J. Appl. Phvs. 74（5）：3162-3171；Haraguchi et al.（1996）"Self Organized Fabrication of Planar GaAs Nanowhisker Arrays, and Yazawa（1993）"Semiconductor Nanowhislcers" Adv. Mater. 5（78）：577-579に記載されている。このナノウイスカは随意に本発明のナノファイバーである。上記文献（及びここでの他の文献）は、随意に本発明のナノファイバーの構築及びパラメータの決定に有効ではあるが、当業者なら、ここでの方法及びデバイスに従うこともできるナノファイバーの構築／設計の他の方法などもよく知っているであろう。
【００８６】
接着剤ナノファイバーの典型的な使用
本発明の構造物及び方法は、広範囲の使用に広く適用でき、よって、ここで言及した特定の使用を必要な制限と解釈すべきでない。一般に、本発明は、２以上の表面を接着すること及び／又は２以上の表面が互いにずれるのを防止又は抑制すること（例えば、一般に垂直力が加わったとき）に有効である。本発明は、（限定するものではないが）いっそう従来の接着剤の使用に資しない状況／条件に対して特に有効である。例えば、多くの一般の接着剤は、医療場面における高温、低温、高い若しくは低い湿度、真空などの条件、又は接着剤として用いられるポリマー、樹脂などに悪影響を与え得る他の類似の条件下で有効でない。さらに、生体内での医療デバイスの取り付けなど、又は金属板などの医療デバイスの骨若しくは歯への取り付けなどの特定の医療上の使用では、使用する接着剤は非免疫原性でなくてなならない等々。例えば医療用途等でのナノファイバー表面の別の使用例については、例えば、USSN60/468,390 （2003年5月6日出願）, USSN60/468,606 （2003年5月5日出願）, 及びUSSN10/792,402 （2004年3月2日出願）, ３つともすべてタイトル "Nanofiber Surfaces for Use in Enhanced Surface Area Applications"；USSN60／549,711（2004年3月2日出願）タイトル"Medical Device Applications of Nanostructured Surfaces"；USSN60/541,463（2004年2月2日出願） タイトル "Porous Substrates, Articles, Systems and Compositions Comprising Nanofibers and Methods of Their Use and Production"；及び USSN60/466,229（2003年4月28日出願）, タイトル "Super-hydrophobic Surfaces, Methods of Their Construction and Uses Therefor"を参照のこと。これらすべてを、あらゆる目的のためその全体をここに組み入れる。
【００８７】
本発明の接着性ナノファイバー／構造及びそれらの使用方法は、ここでのパラメータの操作、例えば、ナノファイバー組成材料などの選択により、周囲条件に関する問題及び医療事件（上記参照）を避けるべく容易に調整できる。加えて、本発明の性質が、上述した典型的な問題（他の問題をも）本質的に解消する。というのは、本発明の付着特性は、極端な条件下で破壊又はクリープし得る本質的部分ではないポリマー等に依存しないからである。代わりに、本発明は、随意にナノファイバー構造と表面との間のファン・デル・ワールス引力及び／又は摩擦に依存する。したがって、温度変動などは、本発明の基本的な接着性結合を変えない。
【００８８】
ある実施態様では、本発明は、クライミング又はハンギング装具を構成するのに使用できる。例えば、ヤモリと同様に、この接着性ナノ構造は、随意に装具（例えば、手袋、手持ち式パッドなど）に取り付けられ、壁、天井、岩の表面などの表面を容易につかむことができる。柔軟な形態に組み込まれる本発明の能力により、接着している表面からナノファイバーを揺する又は引き剥がすことができる。揺らすこと／引き剥がすことにより、接着している表面に対する個々のナノファイバーの接触角度が変わり、それにより、個々のファイバーを解放し得る。もちろん、このような解放は、一般の用途、例えば、クライミングなどにおいて非常に有効である。逆に、解放が望まれないときは随意にナノファイバーの接触角度は変えられず、よって解放は生じない。このような解放はまた、柔軟でないナノファイバー表面を有する本発明のデバイス／方法でも随意に生じ得る。この場合、解放は、ナノファイバーの接触角度などを変えることにより達成し得る。例えば、本発明のナノファイバー接着特性を組み入れたクランプデバイスなどでは、解放は、一方の接触領域により大きな分離圧力を加え、これがその領域においてナノファイバー／表面を接着する力よりも大きい分離力をその領域に生じさせることによって、随意に行うことができる。
【００８９】
これは、例えば、Ｘ又はＶ形状の本体などを有するはさみ／止血鉗子などにおいて一般に用いられるような支点運動／はさみで切る運動により行うことができる。よって、次に残りの接着ナノファイバーはより大きな分離力の下にある。というのは、それらはより大きな負荷を支え（すなわち、他のナノファイバーはもはや反対表面等と接触していないので）、したがって、同様にして分離できるからである。解放に随意に関連する別のポイントは、表面間のナノファイバーの接触角度の変化が、例えば、その側面を表面に付ける（よって、より緊密な接触とより大きな接着力を生じさせる）ナノファイバーから、例えば、その側面のほんの少し又は先端のみを表面に付ける（よって、緊密度のより低い接触とより小さな接着力を生じさせる）ナノファイバーに変え得ることである。また、摩擦による接着力を伴うある状況では、加える圧力（例えば、横から表面に垂直に）の変化又は垂直力の除去若しくは減少により、随意に接着された表面を解放し得る。
【００９０】
本発明のさらに別の可能な実施態様では、デバイス／材料を所定の位置に「設定」又は「固定」することを含む。例えば、材料（例えば、金属板）に差し込まれたネジは、本発明のナノファイバー接着材を組み入れることにより、さらにいっそう安定し解放しにくくなる。このような組み込みは、ネジ又はネジを受け入れるネジ穴のうち１つ以上の上にナノファイバーを備えさせることにより随意に行うことができる。また、ナノファイバーは、随意に例えばナノファイバーのスラリーなどを介してネジとネジ穴の間に配置し得る。上記参照のこと。よって、ナノファイバーを１以上の表面に付加すること、又はナノファイバーのスラリー若しくは乾燥混合物の付加などは、任意数の材料（例えば、ネジ、釘、ファスナ、インターロッキングデバイス／板など）を接着するのに同様に使用できる。
【００９１】
さらに別の実施態様では、本発明の方法及びデバイスは、例えば、適当な温度にて強く、ガス放出が少ないか若しくはなく、再使用の可能性がある接着剤を創出することが望まれている航空宇宙用途、医用用途、又は工業プロセス用途において利用できる。
【００９２】
さらに別の種類の実施態様では、本発明のデバイス及び方法は、基板の接着力を得るために、垂直力が関連の基板表面に加えられる用途において随意に使用できる。よって、ここでも、ある場合には、「粘着」、「接着」などは、横の動き又はずれる動き（例えば、医療クランプと組織との間、２つの組織間などで生じるような表面間のスリップ、スライドなど）の防止又は抑制をいうこともできる。このような実施態様は、随意に、表面を接着するため又はその助けをするために垂直力を加える必要のあり得る上述した実施態様とは異なり得る。しかしながら、ここでのナノファイバー表面ゆえに、摩擦力などは、ナノファイバーのない場合に要求されるものよりも低レベルの垂直力にて接着力を生じると考えられる。下記の例を参照のこと。よって、このような用途は、接着力（ここでも、表面の横の動き、例えばスリップの防止／抑制を意味する）を必要とするが、微妙な又は穏やかな垂直力をも必要とする状況において特に有効である。換言すれば、本発明のデバイス／方法は、ナノファイバーシステムのないときに必要とされるよりも十分に小さい垂直力を加えるだけでスリップを防止／抑制するのに使用できる。
【００９３】
したがって、本発明のデバイス及び方法は、医療デバイス、止血鉗子などにおいて用いられるものなどのクランプの構造において随意に使用される。現在のところ、医療クランプのジョー（jaw）インサートは、一般にゴム又は金属から作られる。ゴムは、従順性を付与する（例えば加えられる力ゆえに形状に屈する又は従う）ので、通常はあまり押し付けられない選択肢である。しばしば、クランプされている組織上に局在した力を増すために、ぎざぎざの領域又は突出部が付与される。このような特徴は、特に動脈又は組織などの不規則な表面に対して用いられる。しかしながら、組織などをクランプ内に維持しつつ、有効に動脈を閉鎖する又は組織を保持等するために加える圧力（すなわち、垂直力）は、場合によっては関連の組織／動脈／などを損傷し得る。よって、例えば、組織の保持、動脈のクランプなどの特定の結果をなお得つつも、加えられる圧力を最小にすることが望まれる。このような圧力などの最適化（例えば、減少）は、医療クランプ等へのナノファイバーインサートの組み込みにより随意に達成できる。
【００９４】
非限定的な例として、十分に柔軟でかつ永久歪に耐性のある薄い金属シート（例えば、約１０〜１５０ｕｍ、好ましくは２５〜１００ｕｍ）が、クランプについてナノファイバー接着剤表面の構造に用いることができる。加えて、この薄い金属シートは、その高い耐熱性ゆえにナノファイバーに対する理想的な成長表面である。例えば、ステンレススチール、チタン、ニッケル、ベリリウム銅及びニッケルはすべて、本発明の特徴と組み込んだ種々の医療デバイスの構造用の候補材料となる。この薄いフィルムは、エッチング又は型打ちして正確かつ複雑な形状にすることができる。１つの可能な種類の医療クランプについての概略図である図４を参照のこと。（本発明の概念を組み込んだ）他の多くのクランプ設計及び構成もまた可能であり、図４は限定するものでないことが理解されよう。一般に第２の操作が行われてクランプの一部を曲げて三次元形状を形成する。ナノファイバー接着性領域を有するクランプインサートでは、平らな部品を随意にエッチング又は型打ちでき、また、随意に第２の操作が、Ｃ形状を用いてばね力を得ることのみならず、ストリップをＣ形状に曲げてクランプ中にスライドするチャネルにすることにより、実行できる。この第２の操作はまた、随意にクランプ上に鋸歯状又は突出部を型打ち又は作成できる。次に、ナノファイバーを必要とする領域は、随意にナノファイバーの成長のために金メッキされ得る。よって、例えば図４では、薄い金属のシート４００を型打ち又はエッチングして、クランプなどのデバイスに形成できる種々のサブ部品４１０を作ることができる。金属シートから除去されると、型打ち又はエッチングされた部品４１０を、様々な方法で操作でき、例えば適当な形態４３０（エンドビュー（end view）を示す）に曲げることができ、また、ナノファイバーを該部品の正しい面／側（aspect）上に成長又は堆積させることができる（例えば、ナノファイバーは金メッキ等の後に成長させ得る）。次に、適切に操作された部品（ナノファイバーを備える）を、他のデバイス部品、例えばクランプインサートなど４４０とアセンブルして、デバイスを作ることができる。しかしながら、理解されるように、ここでの使用のためにナノファイバーを作る多くの方法が存在し（上記参照）、そのすべてが金メッキ等を必要としているわけではない。このようなデバイスを作るのに用いられる型打ちや曲げ操作は、通常は非常に安価で、正確で高品質の部品を得ることができる。薄い金属のばね特性及び高い耐熱性により、随意にナノファイバーデバイスの摩擦／ファン・デル・ワールス特性の機能性が強化し得る。しかしながら、ここでも、摩擦力／ファン・デル・ワールス力を有する本発明のナノファイバー接着表面は、組織などに対してより小さいクランプ力（すなわち、垂直力）しか必要とせず、よって、組織の損傷も少ないことが分かる。この力（例えば、摩擦など）により、クランプなどの医療デバイスが、普通のクランプなどのスリップを生じさせる場合がある血液／体液で一般に覆われている組織、動脈などからスライド又はスリップして離れるのが防止され得る。
【００９５】
当業者には分かるように、ここでの接着性表面及び方法は、多くの分野において広く深い範囲の用途を与える。例えば、医療場面では、この接着性表面／方法は、例えば、外科手術において埋め込み可能なデバイス等として使用する無数のデバイスの一部とし得る。下記の例では、すべてが本発明に含まれる多くの可能性のうちのいくつかを提示しているに過ぎない。一般に非限定的な意味で、ナノファイバー接着性医療デバイスは、例えば、表面が互いに接着する二表面デバイス（表面のうち１以上がナノファイバーを備えるか又は表面の間にナノファイバーが存在する）；表面が組織又は導管などの別の物品をその間に挟む二表面デバイス（表面のうち１以上がナノファイバーを備えるか又は表面の間にナノファイバーが存在する）；及び表面がナノファイバーを備えるか又は表面がそれらの間にナノファイバー及びそれが接触する物品（例えば、組織）を有する一表面デバイスを含むものとして分類できる。例えば、接着性ナノファイバーデバイス／方法などを随意に組み込むことができる医療デバイスについてのさらに他の模範的な説明は、例えば、USSN60/468,390（2003年5月6日出願）及びUSSN60/468,606（2003年5月5日出願）,両方ともタイトル "Nanofiber Surfaces for Use in Enhanced Surface Area Applications", USSN60/549,711（2004年3月2日出願） タイトル "Medical Device Applications of Nanostructured Surfaces", USSN60／541,463（2004年2月2日出願） タイトル "Porous Substrates, Articles, Systems and Compositions Comprising Nanofibers and Methods of Their Use and Production" 及びUSSN60／466,229（2003年4月28日出願）, タイトル "Super-hydrophobic Surfaces, Methods of Their Construction and Uses Therefor"に記載されており、そのすべてをあらゆる目的のために全体をここに組み入れる。しかしながら、ここでも、特定の医療デバイスなどの具体的な言及は、限定として解釈すべきでなく、言及していない無数の医療デバイス等もまた、本発明の範囲内にあり、本発明の一部である。
【００９６】
表面が互いに接触するナノファイバー表面デバイスの例としては、限定するものではないが、例えば、組織が（任意の手段により）別々に各表面に取り付けられ、デバイスの２表面が互いに取り付けられるものが挙げられる。加えて、ロッキングクランプなど（例えば、デバイスの位置が開放位置、部分開放位置又は閉鎖位置などに安定化される）は、接触ナノファイバー表面（１又は複数）から構成されるロッキングメカニズムを備えることができる。もちろん、このような実施態様では、随意に２より多い表面をも備えることができる。
【００９７】
物品をクランプ／把持／保持するナノファイバー表面デバイスの例としては、例えば、医療処置中に組織などを保持／把持／固定する一般的なクランプデバイス（例えば、止血鉗子、リングクランプなど）を挙げることができる。この実施態様では、一般にデバイスの表面は、ナノファイバー表面を備える（かつ／又はナノファイバーは随意にデバイス表面と保持される物品との間に配置される）。この状況では、デバイスの表面と対象物の面との間にて、２つの（又はそれより多くの）接着性領域が作られ、例えば、その１つは、保持される対象物の各側面上にある。ここでも、このような実施態様では、２より多い表面を随意に備えることができる。
【００９８】
ナノファイバー単一表面デバイスの例としては、パッチ、層状包帯、シャント、ステント、レトラクター、タッチプローブなどの接着性デバイスを挙げることができる。これらのデバイスでは、一般にデバイス表面は、ナノファイバー表面を備え、且つ／又はナノファイバーがデバイスの表面と保持／把持等すべき対象物、例えば、組織又は導管との間に配置（deposited）される。理解されるように、本発明のナノファイバー表面のデバイスにおける増大した接着力及び／又は摩擦力により、生物内でこれらのデバイスの安定性が向上し、例えば体腔、道、脈管構造などの内部でのデバイスの安定性が向上する。これらのデバイスは、ナノファイバーの付加により更なる適所に保持される。このようなパッチ又は包帯は、創傷を閉じ、内部組織を共に保持等するのに随意に使用できる。加えて、レトラクターとタッチプローブ（例えば、表面に優しく接着して、クランプすることなく組織などを操作可能にするのに用いられるワンド（wand）デバイス）もまた、ここでのオプションのデバイスである。このカテゴリに入るさらに別のデバイスとしては、随意に、例えば、導管若しくは器官内でライン（line）等を安定化するため、かつ／又はカテーテル等を安定化するために用いられるシャント、ステントなどのデバイスを挙げることができる。よって、例えば、ステントを含む実施態様では、一般に接着性ナノファイバー表面は、生体組織、例えば、血管、道、管などに接触する表面である。例えば、血管内に入るステントは、一般に、導管の内側に接触するステントの外側部分上に接着性ナノファイバー表面を備える。
【００９９】
ここでも、当業者ならば、本発明のデバイス（例えば、様々な種類のクランプ、ステントなど）についての無数の順列、限定、及び実施態様を知っているであろう。
【０１００】
加えて、このようなクランプ等は医療場面の他の領域においても随意に使用されるが（例えば、機械的又は工業的な用途などにおけるワイヤ又は管のクランプ等）、従来の手段よりも安定的で優しいクランピングから利益を得ていることも理解されよう。当業者ならこのようなデバイスについての他の多くの使用法に気付くであろう。当業者なら、ナノファイバー接着性デバイスが、滑りの問題を克服してしっかりと保持するために現在の他のデバイスで必要とされる粗暴なクランピング（例えば、高圧及び／又は鋭い隆起若しくは先端部などゆえに粗暴な）とは対照的な優しい把持にて、滑りやすく且つ／又は把持し難い物体（例えば、動脈、組織、濡れた管など）を保持できる多くの用途にも気付くであろう。
【０１０１】
キット／システム
ある実施態様では、本発明は、ここに記載の方法を実施するためのキットを提供し、これは随意に本発明の基板を備える。様々な実施態様にて、このキットは、例えば、ここに記載のような１以上の接着基板、接着ナノファイバー基板などを有する１以上のデバイス（例えば、無菌（sterile）クランプなどの医療デバイス）などを備えた１つの容器又は複数の容器からなる。
【０１０２】
このキットはまた、接着性ナノファイバー基板、デバイスなどの製造及び／又は使用に更に用いられる必要な任意の試薬、デバイス、装置、及び材料を含むこともできる。
【０１０３】
加えて、このキットは、接着ナノファイバーの合成及び／又は接着ナノファイバーへの部分(moiety)の付加及び／又は接着ナノファイバー構造及び／又はデバイスの使用のための説明（すなわち手順）を含んだ教材を随意に含み得る。このような使用説明書は、例えば、医療デバイスなどの適切な取り扱い及び使用、殺菌などについての指示を随意に含み得る。好ましい教材は、（例えば、本発明の接着ナノファイバー又は接着ナノファイバー方法を使用するために）キットの内容物を利用する手順を与える。教材は、適切な指示を含んだインターネットサイトへのアクセスのみならず、書かれた資料（例えば、印刷された資料、ＣＤ、コンピュータディスケット、ＤＶＤなどに記憶された資料などの形態を有す）を含むことができる。
【０１０４】
特定の実施態様では、この教材が、１以上のデバイス（例えば、密封デバイス、取り付けデバイス、医療デバイスなど）の構築における本発明のナノファイバー基板の使用法を教示する。
【実施例】
【０１０５】
例
例１：接着性ナノファイバー基板の構造
直径が約４０ナノメートルで長さが５０ｕｍの珪素ナノファイバーを、金コロイドを用いた標準的なＣＶＤ法により４インチシリコンウエハー上で成長させた（例えば上記参照のこと）。ファイバー密度は、約２ナノファイバー／平方ミクロンであった。珪素ナノファイバーウエハーの接着能力を調べるために、実験室の作業台の上方に顕微鏡用スライドを垂直方向に吊下げた。ナノファイバーを備えた上記シリコンウエハーから得た２センチメートル×１センチメートル断片を、スライドガラスに対して軽く押し付けた（ナノファイバー表面はスライドガラスに触れている）。よって、ナノファイバーウエハーの先端の１センチメートルをガラスに露出しつつ、残りの１センチメートルはガラスに接触させなかった。次に２００グラムの重しを、バインダークリップによりシリコンウエハーの自由端部に取り付けた。この重しは自由に垂れ下がれるようにし、ナノファイバー／ガラスの界面上に２ニュートンの圧力を加えた。１０日間、ナノファイバー接合部には測定可能な動きはなかった。
【０１０６】
例２：接着性ナノファイバー基板の構造
直径が約４０ナノメートルで長さが５０ｕｍの珪素ナノファイバーを、金コロイドを用いた標準的なＣＶＤ法により４インチシリコンウエハー上で成長させた。例えば上記参照のこと。ファイバー密度は約２ナノファイバー／平方ミクロンであった。珪素ナノファイバーウエハーのそれ自体への接着能力を調べるために、２×１センチメートル断片２つを、ナノファイバーを備えたシリコンウエハーから切り取った。各断片のファイバー表面の一方の１センチメートルを共に軽く押し付けた。押し付けた断片の一方の自由端部を、リングスタンド上に万力でクランプし、その反対の端部から１００グラムの重しを吊下げた。この重しは自由に垂れ下がれるようにし、ナノファイバー表面／ナノファイバー表面の界面上に１ニュートンの圧力を加えた。１０日間、ナノファイバーの接合部には測定可能な動きはなかった。
【０１０７】
例３：接着性ナノファイバー基板の再使用
例１のナノファイバー基板を垂直方向にガラスから引き離した。次に、吊下げられた第２のガラス断片に対してそれを押し付け、同様のプロセスにてそれが再度２ニュートンの力を保持していることが示された。
【０１０８】
例４：接着性ナノファイバー基板の再使用
例１で説明したように調製したナノファイバー基板を、ステンレススチール、Ｆｏｒｍｉｃａ（登録商標）、塗装された金属及びＴｅｆｌｏｎ（登録商標）を含めて種々の基板に対して押し付けた。この基板は、滑り落ちたＴｅｆｌｏｎ（登録商標）を除いてこれらの材料総てについて、それ自身の重みを支持するのに十分な接着力を示した。
【０１０９】
例５：接着性ナノファイバー基板の摩擦係数
摩擦係数について本発明のナノファイバー表面とナノファイバーのない類似の表面との差を求めるのに、Ｍｉｃｒｏ  Ｓｃｒａｔｃｈ  Ｔｅｓｔｅｒ（Micro Photonics, Torrance, CA）を用いた。二酸化珪素ナノワイヤ（すなわち、本発明の１つの可能な種類／構造のナノファイバー）に化学的に類似なガラス表面（すなわち、ホウケイ酸ガラス顕微鏡用スライド）を、上記先の例で用いたものと類似のナノファイバー表面に対して試験した。ナノファイバー表面の摩擦係数は２．０であったが、スライドガラス（ナノファイバーなし）の摩擦係数は０．０８であった。
【０１１０】
例６：接着性ナノファイバー基板の摩擦力／把持（gripping）
市販の生の豚の大動脈の５インチ断片を、全乳のタンク中に浸けている間、各端部でクランプした。一対の一般的な医療クランプ（Ｎｏｖａｒｅ（登録商標）Ｍｅｄｉｃａｌ，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ）を、大動脈の中心でクランプした。これらのクランプは、多くの医療クランプでは一般的なように、クランプの「ジョー（jaw）」においてシリコンゴム使い捨てインサートを用いる。このようなデバイスは、現在のところ医療環境において組織を牽引／保持する最新技術と考えられる。Ｎｏｖａｒｅ（登録商標）クランプのこの「クランプ力」（すなわち、導管に加わる圧力）は、クランプのジョー位置で測定した。換言すれば、このジョー位置（どのくらいしっかりジョーをクランプしたか）が、大動脈へのクランプ力を決めた。クランプのハンドルを、設定された速度で大動脈に垂直にクランプを引っ張るようプログラミングされたロードセルに取り付けた。このようにして、クランプが大動脈から滑り落ちる前に到達した最大の力を測定した。
【０１１１】
Ｎｏｖａｒｅ（登録商標）クランプを用いてこの試験を３回繰り返した。クランプを大動脈から滑り落とさせるよう加えた平均の力は４ｌｂｓであった。次に、クランプインサートを、従来のシリコンゴムから本発明のナノファイバー表面に変えた。この接着性ナノファイバー表面は、シリコンウエハー上に成長させたシリコンナノワイヤを備えていた。この例のナノファイバーは、４０ｎｍの平均直径で、３０ミクロンの平均長さであり、基板表面において約５ナノファイバー／平方ミクロンにて存在した。ナノファイバー表面のクランプ表面積は、ゴムインサートについて測定した表面と同じであった。加えて、クランプのジョー位置は、各試験で同じであった。ナノワイヤ表面を大動脈から滑り落とすのに必要な平均の力は７１ｂｓであった。クランプ動作による大動脈の組織の損傷に関して大きな差異は観測されなかった。加えて、親水性及び疎水性のナノファイバー表面の両方とも、導管に同様の接着作用を発揮した。
【０１１２】
別の対照として、ウエハーの背部（すなわち、ナノファイバーなし）が大動脈に露出するように、シリコンナノワイヤ表面をクランプにおいて反転させた。この例では、ほんの２１ｂｓの力が、導管からのクランプをはずすのに必要であった。
【０１１３】
上記発明を明確かつ理解できるように多少詳しく説明してきたが、当業者がこの明細書を読めば、本発明の真の範囲を逸脱することなく形態及び詳細について様々な変更を行うことができることは明らかであろう。例えば、上述したすべての技術及び装置は、様々な組み合わせで使用することができる。この明細書で引用したすべての刊行物、特許、特許出願又はその他の文献は、各々個別の刊行物、特許、特許出願又はその他の文献があらゆる目的のために参考として組み入れられるべく個別に示された場合と同程度に、あらゆる目的のためにその全体を参考のために組み入れる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の典型的な接着性ナノファイバー構造の顕微鏡写真を示す。
【図２】図２Ａ及びＢは、ナノファイバー及び／基板表面の間の接触とファン・デル・ワールス引力及び／又は摩擦力を概略的に示す。
【図３−１】図３Ａ、Ｂは、ナノファイバーと基板表面の間の緊密な接触の様々な概念を概略的に示す。
【図３−２】図３Ｃ、Ｄは、ナノファイバーと基板表面の間の緊密な接触の様々な概念を概略的に示す。
【図４】本発明の典型的なデバイスの実施態様の構造及びデザインを概略的に示す。
【符号の説明】
【０１１５】
２００  第１表面
２２０  ナノファイバー
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【国際調査報告】
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