(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダーから突出状に形成された少なくとも第１アームと第２アームを静電気により開閉自在にしてナノ物質を把持するナノピンセットにおいて、前記第１アームは基端部をホルダーに固定して先端部を突出させたゲート用ナノチューブで形成され、前記第２アームは２本の基端部をホルダーに固定し先端部にダイオード特性部を形成したナノチューブダイオードで構成されることを特徴とするダイオード型ナノピンセット。
【請求項２】
前記ナノチューブダイオードは、１本のナノチューブを２本に折り畳んで構成され、その両端が基端部として前記ホルダーに固定され、先端折畳部はダイオード特性を発現するダイオード特性部となる請求項１に記載のダイオード型ナノピンセット。
【請求項３】
前記ナノチューブダイオードは、２本のナノチューブの基端部が前記ホルダーに固定され、２本のナノチューブの先端部は相互に接触してその接触部がダイオード特性を発現するダイオード特性部となる請求項１に記載のダイオード型ナノピンセット。
【請求項４】
前記ナノチューブダイオードは、２本のナノチューブの基端部が前記ホルダーに固定され、２本のナノチューブの先端部間に独立した中間ナノチューブを相互に接触させて介装し、この接触部がダイオード特性を発現するダイオード特性部となる請求項１に記載のダイオード型ナノピンセット。
【請求項５】
前記ナノチューブダイオードは、２本のナノチューブの基端部が前記ホルダーに固定され、２本のナノチューブの先端部間には独立した中間ナノチューブがカーボン堆積物の充填により相互に非接触状態になるように介装され、この非接触部がダイオード特性を発現するダイオード特性部となる請求項１に記載のダイオード型ナノピンセット。
【請求項６】
前記ゲート用ナノチューブとナノチューブダイオード間に静電引力用のゲート電圧を印加し、このゲート電圧を制御してナノ物質を握力状態で把持するときに、このゲート電圧を通してナノ物質に対する握力を検出する請求項１のダイオード型ナノピンセット。
【請求項７】
前記ナノチューブダイオードの基端部間にダイオード電圧を印加しながらゲート用ナノチューブとナノチューブダイオード間に静電引力用のゲート電圧を印加してナノチューブダイオードに流れるダイオード電流を制御し、このダイオード電流を通して両アームによるナノ物質を把持する握力を検出する請求項１に記載のダイオード型ナノピンセット。
【請求項８】
請求項１、６又は７に記載のダイオード型ナノピンセットと、このダイオード型ナノピンセットに印加するゲート電圧とダイオード電圧とダイオード電流を制御するピンセット制御回路と、ダイオード型ナノピンセットをＸＹＺ方向に搬送制御する搬送制御回路から構成されることを特徴とするナノマニピュレータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はナノサイズの物質（以後、ナノ物質という）を把持したり放出したりできるナノピンセットに関し、更に詳細には、ナノ物質を把持するナノチューブからなる少なくとも二つのアーム間の離間距離を電圧又は電流として検出してナノ物質の把持・放出の最適制御を可能にし、またこのナノピンセットを利用してナノ物質を搬送制御してナノサイズ部品、ナノ分子デバイス等のナノ構造物を組み立てることができるダイオード型ナノピンセット及びこれを用いたナノマニピュレータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の技術開発はますます極小領域を指向している。例えば、光・電子情報関連の新素材やナノサイズ部品の創製、細胞やタンパク質の集積による新しいバイオ関連機能物質の創製のように、ナノ領域における革新的な製造技術の開発が要望されている。
【０００３】
このようなナノ構造物を構築するには、ナノ物質を把持したりそれを放出したりできるナノピンセットの開発が必要になり、更にナノ物質を把持・移動・放出させるためにナノマニピュレータ装置の開発が要請される。
【０００４】
まず、ナノピンセットの第１原型は、Philip KimとCharles M. Lieber により１９９９年１２月１０日に発行されたサイエンス誌上に発表された。このナノピンセットは、ガラスチューブを先端直径が１００ｎｍになるまで引張って延伸させ、この先端にカーボンナノチューブを固定して構成されている。このナノピンセットは、二つのカーボンナノチューブに直流電圧を印加してカーボンナノチューブの先端に正負の静電気を発生させ、この静電引力によってカーボンナノチューブの先端を開閉させる方式を採用している。
【０００５】
しかし、このナノピンセットの基体は延伸加工して先端を先鋭にしたガラスチューブであるから極めて脆く、しかもカーボンナノチューブをその先端に強固に固定する技術が確立されていなかったために、カーボンナノチューブがガラスチューブから脱落する危険性があった。また、ガラスチューブを自在に搬送制御する技術も確立されていなかったので、ナノピンセットとしての利用が制限されていた。
【０００６】
これらの欠点を改善するために、本発明者等は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に用いられるカンチレバーとそのカンチレバーの駆動制御装置に着目した。そして、特開２００１−２５２９００により、ＡＦＭ用のカンチレバーの突出部に２本のカーボンナノチューブを強固に固定する技術を開発し、このカーボンナノチューブに静電圧を印加して静電引力によりカーボンナノチューブの先端間を開閉できるナノピンセットを開発した。同時に、カンチレバーの駆動制御装置を用いてナノピンセットをナノスケールで自在に搬送制御できるナノマニピュレータ装置を開発したのである。
【０００７】
更に、本発明者等は、特願２０００−４０４００６により、前記カンチレバーの突出部に３本以上のカーボンナノチューブを固定し、３本以上のカーボンナノチューブの先端間を静電引力により開閉することによって、球状ナノ物質や棒状ナノ物質のような異形のナノ物質でも確実に把持・搬送できるナノピンセットを開発することに成功した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ナノピンセットはナノ物質を自在に操作できるナノロボットとも呼ぶことができる。人間と同程度の大きさを有するマクロのロボットで考えると、例えばコップを把持する場合において、単にコップを把持できるだけでなく、コップを割らない程度に制御された握力でコップを把持することが必要とされる。この握力制御の要請は当然にナノロボットにおいても要請される。
【０００９】
ナノピンセットでナノ物質を搬送制御するためには、まずナノピンセットによりナノ物質を把持したかどうかを検出し、次にどの程度の握力でナノ物質を把持しているかを検出することが必要となる。その理由は、握力が過剰に大きくなると、ナノ物質が構造的に変形する可能性があるからである。このような握力の制御技術は従来の技術では未だに開発されていない。
【００１０】
従って、本発明は、ナノ物質を把持する際に、把持したかどうかを検出でき、またナノ物質を把持する握力を検出することができるナノピンセットを開発し、同時にこのナノピンセットを使用してナノ物質を操作できるナノマニピュレータ装置を開発することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ホルダーから突出状に形成された少なくとも第１アームと第２アームを静電気により開閉自在にしてナノ物質を把持するナノピンセットにおいて、前記第１アームは基端部をホルダーに固定して先端部を突出させたゲート用ナノチューブで形成され、前記第２アームは２本の基端部をホルダーに固定し先端部にダイオード特性部を形成したナノチューブダイオードで構成されることを特徴とするダイオード型ナノピンセットである。ゲート用ナノチューブとナノチューブダイオードの間の静電引力とダイオード特性との相互作用を利用して、ナノ物質を把持したかどうかを検出し、またナノ物質を把持する握力の大きさを検出できる静電ナノピンセットを実現するものである。
【００１２】
第２の発明は、ナノチューブダイオードが、１本のナノチューブを２本に折り畳んで構成され、その両端が基端部として前記ホルダーに固定され、先端折畳部はダイオード特性を発現するダイオード特性部となるダイオード型ナノピンセットである。１本のナノチューブを折り畳むだけでダイオード特性を発現できる極めて独創的なナノチューブダイオードの構成を提供したものである。
【００１３】
第３の発明は、ナノチューブダイオードが、２本のナノチューブの基端部がホルダーに固定され、２本のナノチューブの先端部は相互に接触してその接触部がダイオード特性を発現するダイオード特性部となるダイオード型ナノピンセットである。２本のナノチューブの先端を軽く接触させるだけで、その接触部がダイオード特性を発現するという新規な知見に基づいてなされた発明であり、ダイオード特性の発現様式の多様性を示すものである。
【００１４】
第４の発明は、ナノチューブダイオードが、２本のナノチューブの基端部がホルダーに固定され、２本のナノチューブの先端部間に独立した中間ナノチューブを相互に接触させて介装し、この接触部がダイオード特性を発現するダイオード特性部となるダイオード型ナノピンセットである。２本のナノチューブの先端間に中間ナノチューブを接触介在させるだけでダイオード特性の強化を実現したものであり、ナノ物質の把持と握力の計測を簡単に行えるダイオード型ナノピンセットを提供できる。
【００１５】
第５の発明は、ナノチューブダイオードが、２本のナノチューブの基端部がホルダーに固定され、２本のナノチューブの先端部間には独立した中間ナノチューブがカーボン堆積物の充填により相互に電気的に絶縁状態になるように介装され、この電気絶縁部がダイオード特性を発現するダイオード特性部となるダイオード型ナノピンセットである。カーボン堆積物により２本のナノチューブの先端と中間ナノチューブを相互に絶縁状態に保持すると、ダイオード特性の更なる強化が実現でき、ナノ物質の把持と握力の計測を確実にして、ナノピンセットの操作性や制御性の高度化を図ることができる。
【００１６】
第６の発明は、ゲート用ナノチューブとナノチューブダイオード間に静電引力用のゲート電圧を印加し、このゲート電圧を制御してナノ物質を握力状態で把持するときに、このゲート電圧を通してナノ物質に対する握力を検出するダイオード型ナノピンセットである。ゲート電圧の測定により握力計測を可能にしたもので、ナノ物質を脱落寸前状態で把持する限界ゲート電圧と比較すれば、そのゲート電圧の超過分により握力を正確に検出でき、ダイオード電流との組み合わせにより更に正確な握力制御を実現する事ができる。
【００１７】
第７の発明は、ナノチューブダイオードの基端部間にダイオード電圧を印加しながらゲート用ナノチューブとナノチューブダイオード間に静電引力用のゲート電圧を印加してナノチューブダイオードに流れるダイオード電流を制御し、このダイオード電流を通して両アームによるナノ物質を把持する握力を検出するダイオード型ナノピンセットである。ナノ物質を把持した瞬間にダイオード電流が急上昇する現象や、ナノ物質を把持する前後でダイオード電流の増加直線が折れ曲る現象を用いることにより、ダイオード電流の計測を通してナノ物質の把持や握力の自在制御を実現したものである。
【００１８】
第８の発明は、ダイオード型ナノピンセットと、このダイオード型ナノピンセットに印加するゲート電圧とダイオード電圧とダイオード電流を可変制御するピンセット制御回路と、ダイオード型ナノピンセットをＸＹＺ方向に搬送制御する搬送制御回路から構成されるナノマニピュレータ装置である。ナノ物質に対する握力制御が可能なダイオード型ナノピンセットを制御回路と組み合わせてナノロボット機能を有したナノマニピュレータ装置を具現したものであり、このナノロボットを活用することにより自在にナノ構造物の構築を可能にする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るダイオード型ナノピンセット及びこれを用いたナノマニピュレータ装置の実施形態を図面に従って詳細に説明する。
【００２０】
図1は本発明に係るダイオード型ナノピンセットの実施形態の斜視図である。このダイオード型ナノピンセット１はホルダーの先端にナノチューブからなる二つのアームを取り付けて構成される。この実施形態では、ホルダーの一例としてＡＦＭ用のカンチレバー２の突出部６が利用されているが、その他の構造でも構わない。ここでＡＦＭとは原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope）の略称である。
【００２１】
カンチレバー２は、カンチレバー部４とその先端に突設された突出部６から構成されている。この突出部６の形状には種々あるが、ここでは先端面６ａ、側面６ｂ・６ｃ、後端面６ｄ及び突出端６ｅからその外形が形成されている。カンチレバー部４と先端面６ａにはリード電極１２が形成され、カンチレバー部４の両側面から側面６ｂ・６ｃにはリード電極１３・１４が形成されている。
【００２２】
突出部６には、ダイオード型ナノピンセット１の第１アームとなるゲート用ナノチューブ８と、第２アームとなるナノチューブダイオードＮＤが下方に突設されている。まず、カーボンナノチューブであるゲート用ナノチューブ８の基端部８ｂは前記リード電極１２に導通するように先端面６ａに接触して配置され、コーティング膜１６で固定されている。
【００２３】
この実施形態では、ナノチューブダイオードＮＤは一本のカーボンナノチューブを折り畳んで形成され、Ａタイプのナノチューブダイオードと呼ぶ。ダイオード用ナノチューブ９・１０はこの折畳によって形成された両足で、その基端部９ｂ・１０ｂはリード電極１３・１４に導通するように側面６ｂ・６ｃに接触して配置され、コーティング膜１７・１８により固定されている。
【００２４】
前述のように、カーボンナノチューブは真中で折り畳まれ、その先端折畳部は下方に突出するように配置される。この先端折畳部では通常のカーボンナノチューブの性質が変性して電気的な絶縁性が高まる傾向があり、この先端折畳部がダイオード特性を発現するダイオード特性部ＤＰとなる。このダイオード特性部ＤＰでは、ダイオード電圧ＶDを印加したときにダイオード電流ＩDが流れ、このＩD−ＶD特性が電子素子のダイオードと類似した構造を示す。詳細は図５で説明される。
【００２５】
第１アームとなるゲート用ナノチューブ８と第２アームとなるナノチューブダイオードＮＤがナノピンセットの操作部を構成し、先端８ｃとダイオード特性部ＤＰの間隔がアーム間隔Ｓとなり、このアーム間隔Ｓを拡大・縮小することによりナノ物質の把持・放出を行なう。
【００２６】
ダイオード型ナノピンセット１の後方にはナノピンセット制御回路２６が形成されている。このナノピンセット制御回路２６はゲート電源ＥＧ、ダイオード電源ＥＤ、ゲートスイッチＳＧ、ダイオードスイッチＳＤ、ダイオード電流計ＤＡから構成されている。この回路は接点１２ａ・１３ａ・１４ａを介してリード電極１２・１３・１４に接続されている。
【００２７】
図２は、図１に示されるダイオード型ナノピンセットの回路構成図である。ダイオードスイッチＳＤを閉鎖するとナノチューブダイオードＮＤにダイオード電圧ＶDが印加され、ダイオード電流ＩDが矢印のように流れる。このとき、ダイオード用ナノチューブ１０がアースとなり、ダイオード用ナノチューブ９の電位がＶDに設定される。
【００２８】
また、ゲートスイッチＳＧを閉鎖すると、ゲート電源ＥＧにより点ＰＥの電位がアースになり、ゲート用ナノチューブ８の電位がゲート電圧ＶGに設定される。このゲート電圧ＶGによりゲート用ナノチューブ８の先端部８ａには正電荷（＋）が、同時にダイオード特性部ＤＰ近傍には負電荷（−）が静電誘導される。
【００２９】
点ＰＥがアースとなっているから、ダイオード用ナノチューブ１０の電位はゼロ、ダイオード用ナノチューブ９の電位はＶD、ゲート用ナノチューブ８の電位はＶG−ＶDなる。従って、ナノチューブ間の電位差は、ナノチューブ９・１０間ではＶD、ナノチューブ８・１０間ではＶG、ナノチューブ８・９間ではＶG−ＶDとなる。
【００３０】
ダイオード特性部ＤＰには矢印方向にダイオード電流ＩDを流しながら、同時にダイオード特性部ＤＰに負電荷を静電誘導させる必要があるから、ゲート電圧ＶGはダイオード電圧ＶDより大きく設定される必要がある。即ち、ＶG＞ＶDが必要な条件となる。
【００３１】
詳しく述べると、ゲート電圧ＶGにより静電誘導された正電荷と負電荷の静電引力によりアーム間隔Ｓは開閉調整され、この開閉調整はダイオード電圧ＶDにより影響されないことが好ましい。この条件を満足させるためには、ゲート電圧ＶGがダイオード電圧ＶDより十分大きいことが要請され、ＶG≫ＶDが満足される事が望ましい。
【００３２】
前述したように、ダイオード特性部ＤＰではその電流電圧関係ＩD−ＶDにダイオード特性が成立している。図５に示されるように、その関係はダイオード電圧ＶDを増加させてゆくと、ダイオード電流ＩDが急激に増加する非線形曲線を示す。この関係は電気抵抗が変化する意味からバリスタ特性といってもよい。また、ダイオード電圧ＶDがある臨界値ＶDCに達すると電流がゼロから急に流れ出す場合には、整流特性と呼んでも構わない。本発明ではこれらの非線形特性を纏めてダイオード特性と呼んでいる。
【００３３】
ゲート電圧ＶGを印加すると、ゲート用ナノチューブ８の先端８ｃがダイオード特性部ＤＰに接近するから、ダイオード特性部ＤＰに作用する電界が変化し、ダイオード電流ＩDも変化する。言い換えると、ゲート電圧ＶGを変化すると、ＩD−ＶD特性が変化することが分かる。つまり、ゲート電圧ＶGが決まれば、ＩD−ＶD特性も一意的に決まる。
【００３４】
このダイオード電流ＩDがゲート電圧ＶGで変化することは、量子論的にはクーロンブロッケードで説明できる。ゲート電圧ＶGを増加すると、ダイオード特性部ＤＰに電子が静電的に誘導され、それはダイオード電流ＩDが増加することを意味する。電子を１個誘導するにはそれだけのエネルギーが必要であるから、ゲート電圧のステップ的な増加の度に電子が一個ずつ量子的に誘導されることになる。従って、１ステップに満たない電圧増加では電子は誘導されないから、その意味でクーロンブロッケードが成立している。
【００３５】
図３はダイオード電圧ＶDの非印加時におけるゲート電圧ＶGとアーム間隔Ｓの関係曲線図である。この関係曲線はダイオード型ピンセットの具体的構成ごとに変化するから、一般的傾向を示すものとして説明する。
【００３６】
このダイオード型ナノピンセット１では、ゲート用ナノチューブ８の断面直径ＤNは１５ｎｍであり、ゲート用ナノチューブ８とナノチューブダイオードＮＤの突出部６からの長さＬは２．５μｍである。ＶG＝０Ｖのときにアーム間隔Ｓは最大になり、その最大間隔ＳM＝０．８２μｍである。
【００３７】
ゲート電圧ＶGを増加してゆくと、静電引力により主としてゲート用ナノチューブ８がナノチューブダイオードＮＤに対し接近するように傾斜してゆく。１本のカーボンナノチューブから構成されるゲート用ナノチューブ８の方が１本を二つに折り畳んだナノチューブダイオードＮＤより撓み易いことは容易に理解できる。
【００３８】
ＶG＝０Ｖ、２Ｖ、４Ｖ、５Ｖのように、ＶGを増加するに従って、アーム間隔Ｓは次第に小さくなってゆく。例えば、ＶG＝０ＶでＳM＝０．８２μｍであったものが、ＶG＝４ＶではＳ＝０．６５μｍと小さくなる。しかし、限界ゲート電圧ＶGL＝５．６Ｖに達した瞬間に、ゲート用ナノチューブ８の先端８ｃはダイオード特性部ＤＰに接触してしまう。
【００３９】
中間領域では静電引力とカーボンナノチューブの撓み弾性力とは適切にバランスしているが、ＶGL＝５．６Ｖになると静電引力と撓み弾性力とのバランスが突然崩れ、静電引力がちょっとでも大きくなる瞬間にゲート用ナノチューブ８の先端８ｃがダイオード特性部ＤＰに吸引されてしまうのである。つまり、限界ゲート電圧ＶGL＝５．６Ｖのとき限界アーム間隔ＳL＝０．３８μｍであり、５．６Ｖ以上のゲート電圧ＶGではアーム間隔Ｓ＝０となる。
【００４０】
図４はゲート電圧を利用してナノ物質に対する握力を検出しながらダイオード型ナノピンセットを制御する簡易フロー図である。このフローの考え方は、ダイオード型ナノピンセットによりナノ物質をＡＦＭ操作してそのサイズｄを計測し、そのサイズに応じてナノピンセットを制御するものである。
【００４１】
図３の数値を用いて説明すると、ナノ物質のサイズｄが最大間隔ＳM＝０．８２μｍを超える場合には把持不能と判断し、０．８２μｍ（ＳM）≧ｄ≧０．３８μｍ（ＳL）の場合にはそのサイズｄに等しいアーム間隔Ｓを与えるゲート電圧ＶGdを図３の曲線から算出する。ゲート電圧ＶGを印加しないでナノ物質を把持した後、ＶGをＶGdまで増加すると、握力がゼロの状態で把持したことになる。ＶGをＶGdより大きくすると、アーム間隔は狭まらないが、電圧差ＶG−ＶGdに相当する握力で把持されたことになる。従って、握力ＦgをＶG−ＶGdの関数として検出する。
【００４２】
更に、ｄ＜０．３８μｍ（ＳL）の場合には、ゲート電圧ＶGを限界電圧ＶGLに設定し、ゲート用ナノチューブ８が自発的に閉じてナノ物質を把持する。もしナノ物質が無ければアームは相互に完全に閉じることになるが、この簡易フローではそのような事態は考慮しない事にする。握力を増大させるために、ゲート電圧ＶGを限界ゲート電圧ＶGLより大きくすると、ナノ物質が存在するためにアーム間隔Ｓはｄより狭まらないが、握力は増加する。この簡易フローでは、この握力Ｆgを電圧差ＶG−ＶGLの関数として検出する。
【００４３】
次に、上述で数値的に説明した流れを簡易フローを用いて説明をする。ステップｍ１によりこのダイオード型ナノピンセットの最大間隔ＳM、限界間隔ＳL、限界ゲート電圧ＶGLを初期設定する。次に、このナノピンセットのゲート用ナノチューブ８の先端８ｃを探針としてＡＦＭ操作し、試料上のナノ物質のサイズｄを測定（ｍ２）する。
【００４４】
図３の曲線データから、このサイズｄに相当する対応電圧ＶGdを算出（ｍ３）する。例えば、ｄ＝０．６５μｍ（＝６５０ｎｍ）ではＶGd＝４Ｖとなる。このサイズｄが最大間隔ＳMより大きい場合（ｍ４）には、このダイオード型ナノピンセットでは把持することができないから操作不能と判断（ｍ５）し、ｍ２に戻って次のナノ物質のサイズ測定を行なう。
【００４５】
サイズｄが最大間隔ＳM以下であるが限界間隔ＳL以上の場合（ｍ６）には、ＶG＝０Ｖの状態でナノ物質を把持した後、ＶGを対応電圧ＶGd以上に設定（ｍ７）してナノ物質を握力付加状態で把持する。この握力Ｆgはゲート電圧の超過量ＶG−ＶGdの関数として計測（ｍ９）される。ゲート電圧ＶGを可変することによって握力を調整できる。
【００４６】
サイズｄが限界間隔ＳLより小さい場合には、ゲート電圧ＶGを限界電圧ＶGL以上に設定（ｍ８）しなければナノ物質を把持できない。このときゲート用ナノチューブ８は自発的且つ瞬間的にナノ物質のサイズｄにまで閉じ、その握力Ｆgは電圧差ＶG−ＶGLによって検出（ｍ１０）できる。このように、ナノ物質をある大きさの握力で把持すると、ナノ物質がダイオード型ナノピンセットから脱落することはない。
【００４７】
ダイオード型ナノピンセットによってナノ物質を把持すると、後は通常のナノマニピュレーション（ｍ１１）に移行する。即ち、ナノ物質を把持したまま、ナノピンセットを上昇させ、所定の目的位置まで搬送する。その後、ナノピンセットを下降し、ゲート電圧ＶGをゼロにしてアームを完全に開放し、ナノ物質を試料上に放出する。この操作を繰り返すことによって、原料位置からナノ物質を選択し、目的位置にナノ物質を配置して目的とするナノ構造物を設計図に従って構築することができる。
【００４８】
次に、ナノピンセットがナノ物質を把持した瞬間を自動計測したり、ナノ物質に対する握力を自動計測するために、ダイオード電流の活用を検討する。このダイオード電流の活用は、前述したゲート電圧の計測を併用することによって、その操作性と制御性を向上することができる。
【００４９】
図５はゲート電圧に対するダイオード電流とダイオード電圧の関係を示したダイオード特性図である。この特性曲線もダイオード型ピンセットの具体的構成ごとに変化するから、一般的傾向を示すものとして説明する。
【００５０】
ゲート電圧ＶGがゼロのとき、ナノチューブから構成されるアームには全く静電気は誘導されない。このＶG＝０におけるダイオード電流ＩDとダイオード電圧ＶDの関係は実線で描かれている。０≦ＶD≦０．８の範囲ではＩDはゼロであり、ＶD＝０．８Ｖからダイオード電流が流れ出し、つまりＶD≧０．８でＩD≧０となっている。ＶDが負の領域においては原点に関して対称となっている。このような非線形関係は一般に整流特性と云われるが、本発明ではダイオード特性と呼んでいる。
【００５１】
ゲート電圧ＶGが印加されると、ゲート用ナノチューブ８の先端部８ａには正電荷が誘導され、ダイオード特性部ＤＰには負電荷が誘導される。負電荷の誘導はダイオード電流ＩDの増加を意味する。例えば、ＶG＝＋２Ｖを印加するとＩDが増加するため、ＩD−ＶD特性は鎖線で示すように実線より上方に移動する。ＶG＝＋４Ｖの場合には長破線の関係となり、更にＶG＝＋５Ｖの場合には短破線の関係が成立する。
【００５２】
この特性において、ダイオード電圧ＶDを一定に保持した状態で、ゲート電圧ＶGを増加させたときのダイオード電流ＩDの変化を見てみよう。ＶD＝１．１Ｖでは、ＶG＝０Ｖ→２Ｖ→４Ｖの変化で、ダイオード電流ＩDはＰ0→Ｐ2→Ｐ4と増加してゆく。ゲート電圧ＶGを印加しない点Ｐ0においてさえ、ＩD＝０．０５ｎＡのダイオード電流が流れている。つまり、ＶD＝１．１ＶではＩDのスイッチング的変化は生じない。
【００５３】
他方、ＶD＝０．５Ｖの場合では、ＶG＝０Ｖ→２Ｖ→４Ｖ→５Ｖの変化で、ダイオード電流ＩDはＰ0（Ｐ2）→Ｐ4→Ｐ5と増加してゆく。点Ｐ0と点Ｐ2におけるダイオード電流ＩDはゼロである。つまり、ＶG＝０Ｖ、２ＶではＩDは流れず、ＶG＝４Ｖ、５ＶになってＩDは流れることが分る。即ち、ＶD＝０．５Ｖでは、ＶG＜２Ｖでは電流が流れず、それ以上で電流が流れるというスイッチング特性が利用できる。
【００５４】
以上はダイオード電流の第１利用方法を示し、ダイオード電流ＩDが急に流れ出すスイッチング作用を利用してナノ物質を把持したことを検出し、後はダイオード電流ＩDの大きさからナノ物質に対するピンセットの握力を検出することが可能となる。
【００５５】
例えば、ナノピンセットによりナノ物質をＡＦＭ操作して、そのサイズｄ＝０．６５μｍ（＝６５０ｎｍ）であったとする。図３に示されるＳ−ＶG特性から、対応ゲート電圧ＶGd＝４Ｖであることが算出される。つまり、ゲート電圧ＶGとして４Ｖを印加すれば握力がゼロの状態で把持できることを意味する。
【００５６】
次に、図５に示されるＩD−ＶD特性から、ＶG＝４ＶでＩDがゼロから流れ出すＶDを算出する。つまり、ＶG＜４ＶではＩDはほとんどゼロで、ＶG＝４ＶでＩDが急に流れ出す臨界条件を満たすＶDを算出する。このＶDを臨界ダイオード電圧と名づけると、図５からＶD＝０．５Ｖが算出される。
【００５７】
従って、ｄ＝０．６５μｍのナノ物質に対しては、ダイオード電圧ＶD＝０．５Ｖに固定した状態で、ゲート電圧ＶGを増加させ、後はダイオード電流ＩDを計測する。ＩDが急に流れ出したときにダイオード型ナノピンセットがナノ物質を把持したことを示し、更にゲート電圧ＶGを増加させるとＩDが増加し、このＩDの関数として握力の大きさが導出される。に相当している。このＩDの大きさは電圧差ＶG−ＶGdに相当しており、この電圧差ＶG−ＶGdから握力を検出してもよいが、ダイオード電流ＩDから検出することもできるのである。
【００５８】
同じサイズのナノ物質を操作する場合には、そのサイズｄは同一であるから、臨界ダイオード電圧も同一になり、同一条件のままダイオード電流ＩDだけを検出して握力の検出が可能となる。
【００５９】
図６及び図７はダイオード電流を用いた他の握力計測方法を示している。両図において、ナノチューブダイオードＮＤには所定のダイオード電圧ＶGが印加されており、その結果ダイオード電流ＩDが流れると考える。
【００６０】
図６は限界間隔ＳLより大きなナノ物質を把持する場合のダイオード電流とゲート電圧の関係曲線図である。ゲート電圧ＶGをゼロから次第に増加すると、ゲート用ナノチューブ８がナノチューブダイオードＮＤに接近するから、ダイオード電流ＩDは次第に増加する。
【００６１】
対応ゲート電圧ＶGdに達すると、ゲート用ナノチューブ８はナノ物質に当接するから、ゲート用ナノチューブ８がそれ以上接近する事はない。しかし、その状態で更にゲート電圧ＶGを増加してゆくと静電誘導は強くなるため、ダイオード電流ＩDも増加する。但し、ゲート用ナノチューブ８の接近が無いから、増加勾配は小さい。従って、対応ゲート電圧ＶGdの左右でダイオード電流ＩＤに折れ曲りが生じる。
【００６２】
従って、ダイオード電流ＩDの折れ曲りによりナノ物質を把持したことを計測できる。更に、対応ゲート電圧ＶGdよりゲート電圧をΔＶGだけ増加させると、ナノ物質に対し握力が生じ、この握力Ｆｇは電流差ＩD−ＩDd又は超過ゲート電圧ΔＶGdの関数として検出する事ができる。
【００６３】
図７は限界間隔ＳLより小さなナノ物質を把持する場合のダイオード電流とゲート電圧の関係曲線図である。勿論、ナノチューブダイオードＮＤには所定のダイオード電圧ＶGが印加されているから、その結果ダイオード電流ＩDが流れている。
【００６４】
ゲート電圧VGヲ次第に増加させてゆくと、ダイオード電流ＩDも増加してゆく。この関係は、図５におけるＶD＝１．１ＶのＰ0→Ｐ2→Ｐ4に対応している。従って、図７においてもダイオード電流ＩDはＰ0→Ｐ2→Ｐ4の如く増加してゆくと考えられる。
【００６５】
今、ナノ物質のサイズｄは限界間隔ＳLより小さいから、ゲート電圧ＶGが限界ゲート電圧ＶGLに達すると、その瞬間にゲート用ナノチューブ８は閉じてナノ物質を把持し、アーム間隔Ｓはサイズｄに等しくなる。
【００６６】
限界ゲート電圧ＶGLを印加した状態で、ゲート用ナノチューブ８は瞬間的に閉じるから、静電誘導の急上昇によりダイオード電圧ＩDも急上昇し、増加分ΔＩDの急上昇が検出される。従って、ダイオード電流ＩDの増加分ΔＩDを計測することによりナノ物質の把持が検出される事になる。把持力である握力ＦｇはΔＩDの関数、即ちｆ（ΔＩD）で導出できる。
【００６７】
もし、ナノ物質を把持できなかった場合には、ゲート用ナノチューブ８はナノチューブダイオードＮＤと接触して短絡するから、ダイオード電流ＩDの増加は更に大きな短絡増加分ΔＩDMにまで達する。従って、電流増加分ΔＩDがΔＩDMに達しない程度の増加量（）である場合にはナノ物質を把持したと判断でき、またΔＩDがΔＩDMの大きさにまで急上昇した場合にはナノ物質を把持できずに短絡したと判断できる。
【００６８】
図８はダイオード電流を利用してナノ物質に対する握力を検出しながらダイオード型ナノピンセットを制御する簡易フロー図である。このフローの考え方は、ダイオード型ナノピンセットによりナノ物質をＡＦＭ操作してそのサイズｄを計測し、そのサイズに応じてナノピンセットを制御するものである。
【００６９】
ステップｎ１において、ダイオード型ナノピンセットの特性値である最大間隔ＳMを初期設定する。次に、ゲート用ナノチューブ８を探針として使用し、ナノ物質をＡＦＭ操作してそのサイズｄを検出（ｎ２）する。
【００７０】
ナノ物質のサイズｄがアームの最大間隔ＳMより大きければ（ｎ３）、このナノピンセットではそのナノ物質を把持することはできず、操作不能（ｎ４）となる。この場合には、そのナノ物質の操作を諦め、再びステップｎ２に戻って新しいナノ物質のサイズ測定に入る。
【００７１】
サイズｄがｄ≦ＳMを満足していれば、サイズｄとナノピンセットの限界間隔ＳＬとの比較（ｎ５）を行なう。サイズｄが限界間隔ＳＬより小さい場合には、所定のダイオード電圧ＶＤを印加（ｎ６）する。この状態でゲート電圧ＶＧを印加して増加（ｎ７）させてゆき、ダイオード電流ＩＤが急上昇するかどうかをチェック（ｎ８）する。
【００７２】
ダイオード電流ＩDが急上昇しなければ、更にゲート電圧ＶGを増加させてダイオード電流ＩDの急上昇をチェックし、ＩDの急上昇を検出するまでこの操作を反復する。ＩDの急上昇を検出すると、ダイオード電流ＩDの増加分ΔＩDを測定（ｎ９）する。
【００７３】
ダイオード電流の増加分ΔＩDが短絡増加分ΔＩDMより小さい場合（ｎ１０）には、ナノピンセットがナノ物質を把持したことを意味する。従って、ナノ物質に対する握力ＦｇをＦｇ＝ｆ（ΔＩD）により計算（ｎ１１）して、そのナノ物質を所定の目的場所まで移動（ｎ１２）させる。もし、ΔＩDがΔＩDM以上の場合にはナノピンセットがナノ物質を把持せずに短絡した事を意味するので、元に戻って別のナノ物質のサイズ測定（ｎ２）に入る。
【００７４】
ナノ物質のサイズが限界間隔ＳL以上の場合（ｎ５）には、所定のダイオード電圧ＶDを印加（ｎ１３）する。この状態で、ゲート電圧ＶGを増加（ｎ１４）させながらダイオード電流ＩDを測定（ｎ１５）する。そして、ダイオード電流ＩDに折れ曲りが生じたかどうかを判断（ｎ１６）し、折れ曲りが無い場合には再びステップｎ１４に戻って上記のフローを繰り返す。
【００７５】
もし、ダイオード電流ＩDに折れ曲りが確認された場合には、ナノピンセットがナノ物質を把持したことを意味する。このときのダイオード電流を対応ダイオード電流ＩDdと呼んで内部設定（ｎ１７）を行なう。対応ダイオード電流ＩDdでは、ナノ物質は脱落寸前の状態で把持されている。
【００７６】
更に、ゲート電圧ＶGを増加すると、ゲート用ナノチューブ８はナノ物質を把持しているから、それ以上には閉じない。しかし、ダイオード電流ＩDは増加するから、ＩD−ＩDdに依存した握力Ｆｇでナノ物質を把持する事になる。この握力ＦｇはＦｇ＝ｆ（ＩD−ＩDd）の形式で関数計算（ｎ１８）される。その後、このナノ物質を目的場所まで移動（ｎ１２）させ、ステップｎ２に戻って新たなナノ物質に対し上記操作を繰り返す。
【００７７】
図９はＢタイプのナノチューブダイオードを組み込んだダイオード型ナノピンセットの要部斜視図である。ダイオード型ナノピンセット１の突出部６の一方側には、第１アームとなるゲート用ナノチューブ８が突設されている。突出部６の他方側には第２アームとなるナノチューブダイオードＮＤが突設されている。
【００７８】
このナノチューブダイオードＮＤは２本のダイオード用ナノチューブ９、１０から構成されている。ダイオード用ナノチューブ９、１０の基端部９ｂ、１０ｂは突出部６の側面にコーティング膜により固定され、先端９ｃ、１０ｃは相互に接触させている。この接触状態は周囲を堆積物ＣＦで囲繞することにより固定されている。この接触部がダイオード特性部ＤＰとなっている。
【００７９】
このナノチューブダイオードＮＤのダイオード特性部ＤＰに関して、ダイオード電流ＩDとダイオード電圧ＶDの関係を測定すると、図１２の実線で表される非線形関係を示した。ナノチューブを単に接触させるだけでもこのような非線形特性を出現させることができる。非線形関係は原点に関して中心対称性があり、非線形性からバリスタ特性を有していることが分る。本発明のダイオード特性はこのようなバリスタ特性も包含した概念である。
【００８０】
図１０はＣタイプのナノチューブダイオードを組み込んだダイオード型ナノピンセットの要部斜視図である。Ｂタイプと同様に、ダイオード型ナノピンセット１の突出部６の一方側には、第１アームとなるゲート用ナノチューブ８が突設されている。突出部６の他方側には第２アームとなるナノチューブダイオードＮＤが突設されている。
【００８１】
ナノチューブダイオードＮＤは２本のダイオード用ナノチューブ９、１０から構成され、その基端部９ｂ、１０ｂは突出部６の側面にコーティング膜により固定されている。その先端９ｃ、１０ｃの間には独立した短い中間ナノチューブ７が介装され、二つの接点を有して相互に接触した状態にある。この接触状態は周囲を堆積物ＣＦで囲繞することにより固定されている。この２接点を有した接触部が本発明のダイオード特性部ＤＰを構成する。中間ナノチューブ７の先端７ｃを突出させておくと、この先端７ｃが第２アームの先端になったり、ＡＦＭ探針として利用できるので都合がよい。
【００８２】
このダイオード特性部ＤＰに関して、ダイオード電流ＩDとダイオード電圧ＶDの関係を測定すると、図１２の長破線で表される非線形関係を示すことが分かった。二つの接点を有することから非線形性が強くなっていることが分かる。ダイオード電圧ＶDのマイナス側の測定が十分ではないが、原点に関してほぼ中心対称をなすことが推定される。強い非線形性から電気抵抗も非線形に変化し、強いバリスタ特性を有していることも分る。
【００８３】
図１１はＤタイプのナノチューブダイオードを組み込んだダイオード型ナノピンセットの要部斜視図である。このＤタイプは前述したＣタイプとほとんど同様の構成を有し、異なる点は、二つの接点の代わりに二つの非接触部ＮＣがあることである。つまり、ダイオード用ナノチューブ９、１０の先端９ｃ、１０ｃと中間ナノチューブ７とは接近しているものの相互に非接触であるように保持されている。
【００８４】
つまり、Ｄタイプでは２接点の代わりに２非接触部ＮＣがある。この非接触部ＮＣは、絶縁性の堆積物ＣＦを周囲だけでなくその非接触部にも充填することによって形成されている。堆積物ＣＦとしては、Ｂタイプ・Ｃタイプ・Ｄタイプに共通してカーボン堆積物が簡易に利用される。所要部位に電子ビームを照射すると、電子顕微鏡内に存在する有機物質が電子ビームにより分解されて照射部位に堆積してゆくことを利用する。
【００８５】
Ｄタイプでは、この二つの非接触部ＮＣの領域がダイオード特性部ＤＰを構成する。このダイオード特性部ＤＰに関して、ダイオード電流ＩDとダイオード電圧ＶDの関係を測定すると、図１２の短破線で表される非線形関係を示すことが分かった。二つの非接触部ＮＣを有することから更に非線形性が強くなり、±１．９Ｖの臨界電圧を有していることが分かった。この特性は一番明瞭なダイオード特性である。
【００８６】
臨界特性とは、ダイオード電圧ＶDが臨界電圧以上になるとダイオード電流ＩDが急激に大きくなる特性であり、スイッチング特性又は整流特性と言ってもよいう。従って、臨界電圧の左右ではダイオード電流ＩDがオン・オフに変化し、また出力側に負荷抵抗を接続すると臨界電圧以下は遮断されるので、整流作用を有する。Ｄタイプではこのように明瞭な半導体特性が発現する。
【００８７】
図１２は、図９・１０・１１に示される３種類のナノチューブダイオード（Ｂ、Ｃ、Ｄ）のＩD−ＶD特性図である。実線がＢタイプのダイオード特性、長破線がＣタイプのダイオード特性、短破線がＤタイプのダイオード特性を示す。
【００８８】
本発明では、ナノチューブダイオードの実施形態としてＡタイプ、Ｂタイプ、Ｃタイプ及びＤタイプの４種類が例示されているが、ダイオード特性はこれらの形態に限定されるものではない。ダイオード電流ＩDとダイオード電圧ＶDの関係が非線形なダイオード特性を発現するナノチューブの組み合わせは全て本発明のナノチューブダイオードに包含される。
【００８９】
図１３は本発明に係るダイオード型ナノピンセットを用いたナノマニピュレータの説明図である。試料３２の表面には、球状ナノ物質２８や棒状ナノ物質３０等を積載した原料位置ＰＲと、これらの原料物質を利用してナノ構造物３４を構築する目的位置ＰＳが存在する。
【００９０】
原料位置から目的位置までナノ物質を搬送するために、ダイオード型ナノピンセット１を制御する制御回路２０が設けられている。この制御回路２０は、ナノピンセット１をＸＹＺ方向に搬送する搬送制御回路２３と、ナノ物質を把持・放出するためのナノピンセット１の開閉制御を行なうナノピンセット制御回路２６から構成されている。また、搬送制御回路２３はＸ方向とＹ方向の駆動制御を行なうＸＹ制御回路２２と、Ｚ方向の駆動制御を行うＺ制御回路２４からなる。搬送制御やナノピンセット制御の状態はディスプレイ２７に表示される。
【００９１】
次に、このダイオード型ナノピンセット１を用いたナノマニピュレータの動作を簡単に説明する。まず、ナノピンセット１をＺ方向に上昇させて原料位置ＰＲに移動させ、ゲート用ナノチューブ８（第１アーム）とナノチューブダイオードＮＤ（第２アーム）を閉じてＡＦＭ探針とする。Ｚ方向に下降させた後、搬送制御回路２３により原料位置付近のＡＦＭ走査を行なう。今、把持すべき物質が棒状ナノ物質３０とすると、その物質の位置とサイズを測定する。
【００９２】
計測されたサイズをナノピンセット制御回路２６に格納し、アームを開いてターゲットとなる棒状ナノ物質３０を挟み、アームを閉じて急激に流れるダイオード電流を計測して両アームが棒状ナノ物質を把持したことを検出し、更にダイオード電流を検出しながらアームが閉じる事により所定の握力で棒状ナノ物質を把持する。
【００９３】
その状態でナノピンセット１をＺ方向に上昇させ、搬送制御回路２３によりナノピンセット１を目的位置ＰＳまで移動させる。そして、ナノピンセット１をＺ方向に下降させ、ナノ構造物３４の特定場所に到達すると、アームを開いて棒状ナノ物質３０を放出する。その後、アームを閉じてナノ構造物３４をＡＦＭ走査して棒状ナノ物質３０が正しく配置されたかどうかを確認する。
【００９４】
確認した後、ナノピンセット１を上昇させ、搬送制御回路２３により原料位置ＰＲに帰還し、再び次のナノ物質を選択して上記の動作を繰り返す。この繰返しにより、多数のナノ物質を設計図に従って配設してナノ構造物３４を構築してゆく。ナノ構造物３４としては、光・電子情報関連の新素材やナノサイズ部品、細胞やタンパク質の集積による新しいバイオ関連機能物質など種々のものがある。
【００９５】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含することは云うまでもない。
【００９６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ゲート用ナノチューブを第１アームとし、ナノチューブダイオードを第２アームとして、この両アーム間にナノ物質を把持したときに、ナノチューブダイオードに形成されたダイオード特性部の反応によってナノ物質を把持したことや、ナノ物質を把持する握力を検出することができ、ナノ物質に対する握力を可変調整しながらナノピンセット操作を実現できる。
【００９７】
第２の発明によれば、１本のナノチューブを２本に折り畳み、その両端を基端部としてホルダーに固定するだけでナノチューブダイオードを構成でき、しかも先端折畳部がダイオード特性部となるから、組立が簡単でダイオード特性部を確実に構成できるダイオード型ナノピンセットを提供できる。
【００９８】
第３の発明によれば、２本のナノチューブの基端部をホルダーに固定し、その先端部は相互に接触させるだけでダイオード特性部を構成できるから、その接触部を堆積物などで周囲から保護すれば、耐久性があるダイオード型ナノピンセットを実現できる。
【００９９】
第４の発明によれば、２本のナノチューブの基端部をホルダーに固定し、先端部間に独立した中間ナノチューブを相互に接触させて介装するだけでダイオード特性部を構成でき、しかも周囲を堆積物などで周囲から保護すれば、ダイオード特性部の反応性を高くしながら耐久性を有せしめることができ、しかも中間ナノチューブの先端を突出させることによりナノチューブダイオードの先端を先鋭化でき、ピンセット操作以外にＡＦＭ操作に用いる場合でも分解能を高めることができる。
【０１００】
第５の発明によれば、２本のナノチューブの基端部をホルダーに固定し、先端部間に独立した中間ナノチューブを相互に非接触状態で介装するから、ダイオード特性を格段に向上でき、しかも周囲を堆積物などで保護すれば耐久性を向上でき、しかも中間ナノチューブの先端を突出させることによりナノピンセット操作のみならずＡＦＭ操作において分解能を一層向上させることができる。
【０１０１】
第６の発明によれば、ゲート用ナノチューブとナノチューブダイオード間に静電引力用のゲート電圧を印加し、このゲート電圧を制御してナノ物質を握力状態で把持するときに、このゲート電圧を通してナノ物質に対する握力を検出するダイオード型ナノピンセット提供できる。ゲート電圧の測定により握力計測を可能にしたもので、ナノ物質を脱落寸前状態で把持する限界ゲート電圧と比較すれば、そのゲート電圧の超過分により握力を正確に検出でき、ダイオード電流との組み合わせにより更に正確な握力制御を実現する事ができる。ナノ物質に対し過剰な握力を加えることを防止でき、ナノ物質を構造的に変形させないようにナノピンセット操作を制御することが可能になる。
【０１０２】
第７の発明によれば、ナノチューブダイオードの基端部間にダイオード電圧を印加しながらゲート用ナノチューブとナノチューブダイオード間に静電引力用のゲート電圧を印加してナノチューブダイオードに流れるダイオード電流を制御し、このダイオード電流を通して両アームによるナノ物質を把持する握力を検出するダイオード型ナノピンセットを提供できる。ナノ物質を把持した瞬間にダイオード電流が急上昇する現象や、ナノ物質を把持する前後でダイオード電流の増加関数が折れ曲る現象を用いることにより、ダイオード電流の計測を通してナノ物質の把持や握力の自在制御を実現できる。
【０１０３】
第８の発明によれば、ダイオード型ナノピンセットと、このダイオード型ナノピンセットに印加するゲート電圧とダイオード電圧とダイオード電流を可変制御するピンセット制御回路と、ダイオード型ナノピンセットをＸＹＺ方向に搬送制御する搬送制御回路から構成されるナノマニピュレータ装置を提供できる。ナノ物質に対する握力制御が可能なダイオード型ナノピンセットを制御回路と組み合わせてナノロボット機能を有したナノマニピュレータ装置を具現したものであり、このナノロボットを活用することにより自在にナノ構造物の構築を可能にし、ナノテクノロジーの発展に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダイオード型ナノピンセットの実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示されるダイオード型ナノピンセットの回路構成図である。
【図３】ダイオード電圧ＶDの非印加時におけるゲート電圧ＶGとアーム間隔Ｓの関係曲線図である。
【図４】ゲート電圧を利用してナノ物質に対する握力を検出しながらダイオード型ナノピンセットを制御する簡易フロー図である。
【図５】ゲート電圧に対するダイオード電流とダイオード電圧の関係を示したダイオード特性図である。
【図６】限界間隔ＳLより大きなナノ物質を把持する場合のダイオード電流とゲート電圧の関係曲線図である。
【図７】限界間隔ＳLより小さなナノ物質を把持する場合のダイオード電流とゲート電圧の関係曲線図である。
【図８】ダイオード電流を利用してナノ物質に対する握力を検出しながらダイオード型ナノピンセットを制御する簡易フロー図である。
【図９】Ｂタイプのナノチューブダイオードを組み込んだダイオード型ナノピンセットの要部斜視図である。
【図１０】Ｃタイプのナノチューブダイオードを組み込んだダイオード型ナノピンセットの要部斜視図である。
【図１１】Ｄタイプのナノチューブダイオードを組み込んだダイオード型ナノピンセットの要部斜視図である。
【図１２】図９・１０・１１に示される３種類のナノチューブダイオード（Ｂ、Ｃ、Ｄ）のＩD−ＶD特性図である。
【図１３】本発明に係るダイオード型ナノピンセットを用いたナノマニピュレータの説明図である。
【符号の説明】
１はダイオード型ナノピンセット、２はカンチレバー、４はカンチレバー部、６は突出部、６ａは先端面、６ｂは側面、６ｃは側面、６ｄは後端面、６ｅは突出端、７は中間ナノチューブ、７ｃは先端、８はゲート用ナノチューブ（第１アーム）、９・１０はダイオード用ナノチューブ、８ａ・９ａ・１０ａは先端部、８ｂ・９ｂ・１０ｂは基端部、８ｃ・９ｃ・１０ｃは先端、１２・１３・１４はリード電極、１２ａ・１３ａ・１４ａは接点、１６・１７・１８はコーティング膜、２０は制御回路、２２はＸＹ制御回路、２３は搬送制御回路、２４はＺ制御回路、２６はナノピンセット制御回路、２７はディスプレイ、２８は球状ナノ物質、３０は棒状ナノ物質、３２は試料、３４はナノ構造物、ＣＦは堆積物、ＤＡはダイオード電流計、ｄはサイズ、ＤNはナノチューブ直径、ＤＰはダイオード特性部、ＥＤはダイオード電源、ＥＧはゲート電源、Ｆgは握力、ＮＤはナノチューブダイオード（第２アーム）、ＰＥはアース点、Ｓはアーム間隔、ＳＤはダイオードスイッチ、ＳＧはゲートスイッチ、ＳLは限界間隔、ＳMは最大間隔、ＶDはダイオード電圧、ＶGはゲート電圧、ＶGdは対応ゲート電圧、ＶGLは限界ゲート電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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