(57)【要約】本発明は、グラフェンナノリボンを精製する方法であって、  グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系を得るように、グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び１種以上の不純物を含む組成物を、分散剤を含む液体媒体と接触させ、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を前記液体媒体中に分散させる工程、  １種以上の不純物を少なくとも部分的に除去し、それにより精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１を得るように、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系に分離処理を行う工程、を含む方法に関連する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフェンナノリボンを精製する方法であって、
グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系を得るように、グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び１種以上の不純物を含む組成物を、分散剤を含む液体媒体と接触させ、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を前記液体媒体中に分散させる工程、
１種以上の不純物を少なくとも部分的に除去し、それにより精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１を得るように、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系に分離処理を行う工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１が、好ましくは少なくとも１種の多環式芳香族モノマー化合物、及び／又は少なくとも１種のオリゴフェニレン芳香族モノマー化合物に由来する、繰り返し単位を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１が、多環式芳香族モノマー化合物、及び／又はオリゴフェニレン芳香族モノマー化合物から前駆体ポリマーを形成し、続いて前記前駆体ポリマーに環状脱水素化を行なうことによって得られる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記１種以上の不純物が、非反応前駆体分子、非反応前駆体ポリマー、グラフェンナノリボン構造を一切有さないポリマー性反応生成物、凝集体、金属残渣、固体基板材料、又はそれらの任意の組み合わせを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記液体媒体が、水性媒体である請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記分散剤が、界面活性剤、乳化剤、カオトロピック塩、ブロックコポリマー、高分子電解質、タンパク質、デオキシリボ核酸、リボ核酸、又はそれらの任意の組み合わせから選択される請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１が、超音波処理下で、前記液体媒体に分散される請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記分離処理が、ろ過、遠心分離、密度勾配遠心、クロマトグラフィ、電気泳動、沈殿法、又はそれらの任意の組み合わせを含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法によって得られる精製グラフェンナノリボンの液体分散系。
【請求項１０】
個別化した分散剤被覆グラフェンナノリボンＧＮＲ１を含む請求項９に記載の液体分散系。
【請求項１１】
グラフェンナノリボンを被着する方法であって、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系を供給する工程、及び
前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１を基板上に被着する工程、
を含む方法。
【請求項１２】
前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１が、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ゾーンキャスティング、浸漬コーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、噴霧、印刷、又はそれらの任意の組み合わせによって、基板上に被着される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１が、好ましくは熱処理によって、基板に固定される；及び／又は前記分散剤が、前記基板上への被着後、前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１から除去される請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板が、電子デバイス、光学デバイス、又は光電子工学デバイスの基板である請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法によって得られるデバイスであって；前記デバイスが、好ましくは電子デバイス、光学デバイス、又は光電子工学デバイスであるデバイス。
【請求項１６】
単一のグラフェンナノリボンＧＮＲ１、又は互いに接触しない２種以上のグラフェンナノリボンＧＮＲ１を含むデバイスであって、前記グラフェンナノリボン（複数可）ＧＮＲ１が、繰り返し単位を含み；且つ前記デバイスが、好ましくは電子デバイス、光学デバイス、又は光電子工学デバイスであるデバイス。
【請求項１７】
前記グラフェンナノリボン（複数可）ＧＮＲ１の繰り返し単位が、少なくとも１種の多環式芳香族モノマー化合物、及び／又は少なくとも１種のオリゴフェニレン芳香族モノマー化合物由来であり；前記グラフェンナノリボン（複数可）ＧＮＲ１が、好ましくは、多環式芳香族モノマー化合物、及び／又はオリゴフェニレン芳香族モノマー化合物から前駆体ポリマーを形成し、続いて前記前駆体ポリマーに環状脱水素化を行なうことによって得られた、又は得られる請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記デバイスが、前記単一のグラフェンナノリボンＧＮＲ１によって、又は前記２個以上のグラフェンナノリボンＧＮＲ１のそれぞれによって接続されるドレイン電極及びソース電極を含む電界効果トランジスタである請求項１６又は１７に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラフェンナノリボンの精製方法、及び精製グラフェンナノリボンを含む液体分散系に関連する。
【背景技術】
【０００２】
グラフェン、グラファイトの原子的薄層は、最近の魅力的な電子特性の発見以来、物理学、材料化学及び化学において、相当な関心を受けている。これらは、優れた電荷担体移動性、及び量子ホール効果を伴う。さらに、その化学構造安定性（chemical robustness）及び材料強度は、グラフェンを、透明導電性電極から電荷及びエネルギー貯蔵用のデバイスまでの範囲の用途のための理想的な候補とする。
【０００３】
グラフェンナノリボン（ＧＮＲｓ）は、複合材料及び新規なグラフェン系電子デバイスのための有望な構成要素（building block）である。興味深い電子スピン特性を有する金属性ジグザクエッジ（ＺＧＮＲ）、及び主に半導体のアームチェアエッジリボン（ＡＧＮＲ）の間のほとんどの重要な差異を超えて、ＧＮＲの形状の一般的変化は、一次元の量子閉じ込めを通じてギャップチューニング（gap tuning）を可能にさせる。一般に、リボンの幅を増加させると、アームチェアＧＮＲｓ（ＡＧＮＲｓ）が最大化される重層振動特性（superimposed oscillation feature）を伴うバンドギャップの全体の減少を引き起こす。
【０００４】
グラフェンナノリボンは、親の２次元グラフェン格子に由来する１次元（直線）構造である。それらの特性は、増大した長さ対幅比（length to width ratio）に起因する高い形状異方性である。ＧＮＲｓの構造的基礎は、エッジで水素原子、又は任意の他の有機若しくは無機物質のいずれかによって終端される六方晶系ｓｐ2ハイブリッド炭素ネットワークである。現在、さらに小さく、より平らで、且つより速い炭素系デバイス及び集積回路におけるそれらの利用法が、材料科学において広く検討されている。
【０００５】
例えば、リソグラフィを使用する、カーボンナノチューブのアンジッピング（unzipping）（例えば、ＵＳ２０１０／００４７１５４、及びＵＳ２０１１／００９７２５８に記載）、又はテンプレートとしてナノワイヤーを使用する（例えば、ＫＲ２０１１／００５４３６に記載）等のグラフェンシートを切削するようなＧＮＲの標準的なトップダウンの製造技術は、エッジの形状が正確に制御されず、単分散の幅分布を有するリボンを生成しないので、５〜１０ｎｍより狭いリボンには適切ではない。高効率の電子デバイスのためには、リボンの幅が、１０ｎｍよりも狭い必要があり、それらの幅は、正確に制御される必要があり、且つ重要なことには、それらのエッジは、理想的なエッジ形状からの微小な偏差でさえ、電子特性を著しく低下させるので、平坦である必要がある。
【０００６】
しかしながら、リソグラフィ法の、及びその他の公知のグラフェンナノ構造を製造する手段の固有の限界に起因して、要求される高い正確性を有するＧＮＲｓの実験的な実現は、見つけ難いままである。溶液中の（例えば、Ｄoｓｓｅｌ，Ｌ．；Ｇｈｅｒｇｈｅｌ，Ｌ．；Ｆｅｎｇ，Ｘ．；Ｍuｌｌｅｎ，Ｋ．Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．５０，２５４０−２５４３（２０１１）に記載）又は固体基板上での（例えば、Ｃａｉ，Ｊ．；ｅｔ  ａｌ．Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，４７０−４７３（２０１０）に記載）環状脱水素化反応（cyclodehydrogenation reaction）に基づくボトムアップのアプローチは、最近、正確に制御された構造を有するナノリボン及びナノグラフェンの合成への有望な経路として出現している。
【０００７】
少なくとも２種の一般的な種類の正確に制御された直鎖ナノリボン構造が、識別され得る。第一の種類において、エッジは、ナノリボンに沿って直線を形成しており、一方、別の種類においては、「シェブロン（chevron）」型又は「黒鉛ナノウィグルス（graphitic nanowiggles）」（例えば、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２０１１（１０７），１３５５０１に記載）と称されることもあり、エッジは、波形又はのこぎり歯状の（saw-toothed）線上にある。後者の場合はまた、構造欠陥なしに継ぎ目なく縫い合わせられる未調整の黒鉛ナノリボン領域の周期的反復としても記載され得る。
【０００８】
グラフェンナノリボンのエッジは、水素原子、及び／又は任意のその他の有機若しくは無機基のいずれかで置換されていてもよい。
【０００９】
オリゴフェニレン前駆体から出発する溶液系のアプローチにおいて、典型的に、ポリマーが、第一工程において調製され、その後、例えば、スコール型（Scholl-type）酸化的環状脱水素化によって、黒鉛組織へ変換される。
【００１０】
Ｊ．Ｗｕ，Ｌ．Ｇｈｅｒｇｈｅｌ，Ｄ． Ｗａｔｓｏｎ，Ｊ．Ｌｉ，Ｚ．Ｗａｎｇ，Ｃ．Ｄ．Ｓｉｍｐｓｏｎ，Ｕ． Ｋｏｌｂ，ａｎｄ  Ｋ．Ｍuｌｌｅｎ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００３，３６，７０８２ − ７０８９は、可溶性分岐ポリフェニレンの酸化的環状脱水素化によって得られた黒鉛ナノリボンの合成を報告する。Ｙ．Ｆｏｇｅｌ，Ｌ．Ｚｈｉ，Ａ．Ｒｏｕｈａｎｉｐｏｕｒ，Ｄ．Ａｎｄｒｉｅｎｋｏ，Ｈ．Ｊ．Ｒaｄｅｒ，ａｎｄ  Ｋ．Ｍuｌｌｅｎ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ２００９，４２，６８７８−６８８４は、マイクロ波を使ったディールス−アルダー（Diels-Alder）反応による繰り返し単位における硬質ジベンゾピレンコア（rigid dibenzopyrene core）を有する５種の単分散リボン型ポリフェニレンの同族列の合成を報告する。得られるポリフェニレンリボンの大きさは、最大６個のジベンゾピレン単位を包含する芳香族骨格において、１３２〜３７２個の炭素原子の幅がある。Ｍ．Ｇ．Ｓｃｈｗａｂ  ｅｔ  ａｌ．（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１２，１３４，１８１６９）は、ヤマモト型（Yamamoto type）重縮合、その後に環状脱水素化が続くことによって構造的に定義されたＧＮＲｓを調製しており、ＷＯ２０１２／１４９２５７は、ポリ（フェニレンエチニレン）中間体を経由する構造的に制御されたＧＮＲの合成を記載する。
【００１１】
全てのこれらの溶液ベースの方法は、これまで、例えば電子デバイスや複合材料への組み込みのためのグラフェンナノリボンの効率的な精製、及び加工を妨げる、グラフェンナノリボンの難溶性で、且つほとんど分散しない凝集体のみをもたらしている。典型的には、環状脱水素化の後、グラフェンナノリボンは、それらが調製された溶液から沈殿し、黒色の黒鉛バルク材料として採取され得る。
【００１２】
ＫＲ１０１０８２３３５Ｂにおいて、構造的に制御されたＧＮＲの調製、及びエアロゾルジェット印刷技術による薄膜トランジスタの製造用の材料の使用が記載される。しかしながら、ＧＮＲ材料の精製は、報告されず、ＧＮＲの溶解度は低い（ＴＨＦ中０．２質量％）。
【００１３】
有機溶媒中のＧＮＲ組成物はまた、Ｍ．Ｇ．Ｓｃｈｗａｂ  ｅｔ  ａｌ．（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１２，１３４，１８１６９）によって、制御されたボトムアップのグラフェンナノリボンのＵＶ／ｖｉｓスペクトルを測定することについて記載されている。
【００１４】
制御されたグラフェンナノリボンに対する、表面限定（surface-confined）（「表面利用（surface-assisted）」とも称される）ボトムアップのアプローチが、Ｊ．Ｃａｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，ｐｐ．４７０−４７３（２０１０）、及びそれ以来の多くの発表（例えば、Ｓ．Ｂｌａｎｋｅｎｂｕｒｇ  ｅｔ  ａｌ．，ＡＣＳ  Ｎａｎｏ  ２０１２，６，２０２０；Ｓ．Ｌｉｎｄｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２０１２，１０８，２１６８０１）において、記載されている。しかしながら、調製された金属表面上に存在する、これらのグラフェンナノリボンが、精製又は分散処理等のさらなる処理を受ける可能性については、一切報告されなかった。
【００１５】
上述の通り、グラフェンナノリボンは、新規なグラフェン系電子デバイスのための有望な構成要素である。これらの用途のため、グラフェンナノリボンは、高い純度である必要がある。しかしながら、現在公知の調製方法においては、不純物も同時に生成される。そこで、どのような合成されたＧＮＲ組成物も、電子デバイス製造プロセスにおいて精製されたＧＮＲ組成物を使用する前に除去される必要がある不純物を、必然的に含む。
【００１６】
典型的には、電子デバイス（例えば、グラフェンナノリボンを含む電界効果トランジスタ（「ＧＮＲ−ＦＥＴ」とも称される））製造プロセスにおいて、グラフェンナノリボンは、基板（被覆Ｓｉウェハ等の）に被着される（deposited）。好ましくは、基板上に被着されるグラフェンナノリボンは、均一且つ平坦な構造を提供するべきである。高純度（すなわち、均一構造を妨害し得る不純物が一切ない）は別として、これは、典型的には、グラフェンナノリボンの制御されていない凝集（例えば、個々のグラフェンナノリボンがともに付着し合い、それにより不明確な構造のＧＮＲ塊（bundle）を形成する等）が、可能な限り抑制されるべきである。不純物から精製されており、個別化した構造（すなわち、単一のグラフェンナノリボンの制御されていない凝集がない）で存在し、基板上に適用される場合に、個別化した形状様のままであるグラフェンナノリボンを有することが有益であるだろう。
【００１７】
化学的ボトムアップ合成によって調製されているグラフェンナノリボンを含むＧＮＲ−ＦＥＴの調製が、Ｐ．Ｂｅｎｎｅｔｔ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１０３，２５３１１４（２０１３）によって記載される。Ａｕ基板上に、複数の絡められたグラフェンナノリボンが調製され、続いて、これらの絡められたグラフェンナノリボンが、リソグラフィによってドレイン電極及びソース電極が適用された別の基板に転移される。
【００１８】
ＵＳ２０１１／０２４４６６１Ａ１は、カーボンナノチューブをアンジッピングすることによるグラフェンナノリボンの調製を開示する。これらのグラフェンナノリボンから、ＦＥＴ様デバイスが調製された。しかしながら、既に上述した通り、非ボトムアップのアプローチを使用する場合、エッジの形状が、正確に制御されず、単分散の幅分布を有するナノリボンを生成しない。高効率の電子デバイスのため、ＧＮＲの幅は、原子レベルで正確に制御される必要があり、重要なことには、ＧＮＲのエッジは、理想的なエッジ形状からの微小な偏差でさえ、電子特性を著しく低下させるので、平坦である必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】ＵＳ２０１０／００４７１５４
【特許文献２】ＵＳ２０１１／００９７２５８
【特許文献３】ＫＲ２０１１／００５４３６
【特許文献４】ＷＯ２０１２／１４９２５７
【特許文献５】ＫＲ１０１０８２３３５Ｂ
【特許文献６】ＵＳ２０１１／０２４４６６１Ａ１
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｄoｓｓｅｌ，Ｌ．；Ｇｈｅｒｇｈｅｌ，Ｌ．；Ｆｅｎｇ，Ｘ．；Ｍuｌｌｅｎ，Ｋ．Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．５０，２５４０−２５４３（２０１１）
【非特許文献２】Ｃａｉ，Ｊ．；ｅｔ  ａｌ．Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，４７０−４７３（２０１０）
【非特許文献３】Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２０１１（１０７），１３５５０１
【非特許文献４】Ｊ．Ｗｕ，Ｌ．Ｇｈｅｒｇｈｅｌ，Ｄ． Ｗａｔｓｏｎ，Ｊ．Ｌｉ，Ｚ．Ｗａｎｇ，Ｃ．Ｄ．Ｓｉｍｐｓｏｎ，Ｕ． Ｋｏｌｂ，ａｎｄ  Ｋ．Ｍuｌｌｅｎ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００３，３６，７０８２ − ７０８９
【非特許文献５】Ｙ．Ｆｏｇｅｌ，Ｌ．Ｚｈｉ，Ａ．Ｒｏｕｈａｎｉｐｏｕｒ，Ｄ．Ａｎｄｒｉｅｎｋｏ，Ｈ．Ｊ．Ｒaｄｅｒ，ａｎｄ  Ｋ．Ｍuｌｌｅｎ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ２００９，４２，６８７８−６８８４
【非特許文献６】Ｍ．Ｇ．Ｓｃｈｗａｂ  ｅｔ  ａｌ．（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１２，１３４，１８１６９）
【非特許文献７】Ｊ．Ｃａｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，ｐｐ．４７０−４７３（２０１０）
【非特許文献８】Ｓ．Ｂｌａｎｋｅｎｂｕｒｇ  ｅｔ  ａｌ．，ＡＣＳ  Ｎａｎｏ  ２０１２，６，２０２０
【非特許文献９】Ｓ．Ｌｉｎｄｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２０１２，１０８，２１６８０１
【非特許文献１０】Ｐ．Ｂｅｎｎｅｔｔ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１０３，２５３１１４（２０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、ボトムアップ合成によって調製されたＧＮＲｓ（すなわち、原子レベルでも明確に定義された構造を有するＧＮＲｓ）を含む電子デバイス、光電子工学デバイス、及び光学デバイス（例えば、電界効果トランジスタ）等のデバイスであり、且つこれらの「ボトムアップ合成された」ＧＮＲｓが、前記デバイスの他の要部（relevant part）（ＦＥＴにおけるドレイン及びソース電極等）とともに明確に定義された方式（例えば、ランダムに配向したＧＮＲｓの束の代わりに両電極に接続する単一のＧＮＲ等）で配置されるデバイスを調製する課題は未だ残っている。
【００２２】
本発明の目的は、実行し易く、且つ制御され、明確に定義された方式で基板上に被着され得る精製グラフェンナノリボンをもたらすグラフェンナノリボンの精製方法を提供することである。本発明の目的はまた、極めて高い構造的均一性のグラフェンナノリボンが、デバイスの他の要部（トランジスタのドレイン及びソース及びゲート電極等）とともに明確に定義された方式で配置されるデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の第一の態様によれば、上記目的は、グラフェンナノリボンを精製する方法であって、
グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系を得るように、グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び１種以上の不純物を含む組成物を、分散剤を含む液体媒体と接触させ、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を前記液体媒体中に分散させる工程、
１種以上の不純物を少なくとも部分的に除去し、それにより精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１を得るように、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系に分離処理を行う工程、を含む方法によって解決される。
【００２４】
本発明において、グラフェンナノリボンと、液体（好ましくは水性）媒体中で前記グラフェンナノリボンを安定化するためだけでなく、前記グラフェンナノリボンを、前記グラフェンナノリボンの調製方法から生じ得る望ましくない不純物から分離するために使用され得る分散剤との間の強力な相互作用があることが認められている。前記１種以上の不純物は、分散した状態になるには前記分散剤（複数可）と十分に相互作用していないか、又は前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１と、前記分散剤との間の相互作用のレベルと異なる、前記分散剤との相互作用のレベルを示す。この相互作用の異なるレベルが、前記不純物を分離し、精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の分散系を得ることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＧＮＲ構造型（Ａ）、及びＧＮＲ構造型（Ｅ）を示す。
【図２】ＧＮＲ構造型（Ｂ）を示す。
【図３】ＧＮＲ構造型（Ｃ）を示す。
【図４】ＧＮＲ構造型（Ｄ）を示す。
【図５】前記ＧＮＲ１含有分散系の遠心分離後の遠心分離管を示す。
【図６】前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す（実施例１）。
【図７】前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す（実施例４）。
【図８】前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す（比較例１）。
【図９】前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す（比較例２）。
【図１０】前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す（比較例３）。
【図１１】原子間力顕微鏡法で、単一のグラフェンナノリボンが被着した領域を特定したことを示す。
【図１２】図１１の中央領域の拡大図を表す。
【図１３】図１３ａ及び１３ｂは、デバイスの転送及び出力特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明において、用語「グラフェンナノリボン」は、その一般に受け入れられる意味に従って使用され、したがって、親の２次元グラフェン格子に由来する１次元（直線）構造に関連する。それらの特性は、増大した長さ対幅比に起因する高い形状異方性である。ＧＮＲｓの構造的基礎は、エッジで水素原子、又は任意の他の有機若しくは無機物質のいずれかによって終端される六方晶系ｓｐ2ハイブリッド炭素ネットワークである。典型的には、グラフェンナノリボンの芳香族基底面（aromatic basal plane）は、典型的に５０ｎｍ未満、又はさらに１０ｎｍ未満、又はさらに５ｎｍ未満の幅（例えば、走査トンネル顕微鏡法ＳＴＭによって測定される）を有するストリップの形状である。典型的に、グラフェンナノリボンのアスペクト比（すなわち、長さの幅に対する比）は、少なくとも１０である。理想的には、グラフェンナノリボンは、１原子厚層材料（one-atom-thick layer material）、すなわち単層グラフェンナノリボン（言い換えれば：ただ１層のリボン層でできているグラフェンナノリボン）である。しかしながら、前記ＧＮＲはまた、数層の、例えば最大１０層、又は最大５層のグラフェンナノリボンであってもよい。好ましくは、前記ＧＮＲは、単一層グラフェンナノリボンである。
【００２７】
原則として、精製されるグラフェンナノリボンＧＮＲ１を含む組成物（すなわち、組成物に存在している他の物質から分離される「標的（target）」グラフェンナノリボン）は、トップダウン調製方法、又はボトムアップ調製方法によって供給され得る。これらの調製方法の両方において、所望の対象のグラフェンナノリボンからなるだけでなく、不純物も含む組成物が得られる。
【００２８】
標準的なトップダウン製造技術は、当業者に公知であり、例えば、リソグラフィを使用する、カーボンナノチューブのアンジッピング（例えば、ＵＳ２０１０／００４７１５４に記載）、又はテンプレートとしてナノワイヤーを使用する（例えば、ＫＲ２０１１／００５４３６に記載）等のグラフェンシートの切削を含む。
【００２９】
ボトムアップ調製方法を使用することによって、当業者に公知の通り、明確に定義された幅、及びエッジ構造のグラフェンナノリボンが得られる。これらのボトムアップのアプローチの１種において、前駆体分子（多環式芳香族化合物、又はオリゴフェニレン化合物等）が供給され、前駆体ポリマーを形成するように、互いに結び付けられ、その後、例えば、Ｄoｓｓｅｌ，Ｌ．；Ｇｈｅｒｇｈｅｌ，Ｌ．；Ｆｅｎｇ，Ｘ．；Ｍuｌｌｅｎ，Ｋ．Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．５０，２５４０−２５４３（２０１１）、及びＣａｉ，Ｊ．；ｅｔ  ａｌ．Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，４７０−４７３（２０１０）、ＷＯ２０１３／０９３７５６ Ａ１、及びＷＯ２０１３／０７２２９２Ａ１に記載されたように、溶液中の、又は固体基板上での（すなわち、表面利用環状脱水素化）のいずれかで行なわれる環状脱水素化反応を受ける。慣例のポリマーと同様に、特定の前駆体分子から得られた、そのような明確に定義されたグラフェンナノリボンの構造は、繰り返し単位によって記載され得る。
【００３０】
少なくとも２種の一般的な種類の正確に制御された直鎖ナノリボン構造が、識別され得る。第一の種類において、エッジは、ナノリボンに沿って直線を形成しており、一方、別の種類においては、「シェブロン（chevron）」型又は「黒鉛ナノウィグルス（graphitic nanowiggles）」（例えば、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２０１１（１０７），１３５５０１に記載）と称されることもあり、エッジは、波形又はのこぎり歯状の線上にある。後者の場合はまた、構造欠陥なしに継ぎ目なく縫い合わせられる未調整の黒鉛ナノリボン領域の周期的反復としても記載され得る。グラフェンナノリボンの両方の種類とも、本発明の精製方法を受け得る。
【００３１】
本発明の精製方法は、特にボトムアップ調製方法によって調製されており、したがって、明確に定義された構造（すなわち、繰り返し単位によって記載され得る構造）を有するグラフェンナノリボンを精製するために適切であることが認められている。
【００３２】
したがって、好ましい実施形態において、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を含む組成物は、ボトムアップ調製方法によって得られている。
【００３３】
好ましくは、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、繰り返し単位を含む。
【００３４】
好ましくは、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１、又はこれらのグラフェンナノリボンのそれぞれのすくなくとも一部は、［ＲＵ］n［式中、ＲＵは繰り返し単位であり、且つ２≦ｎ≦２５００である］でできている。
【００３５】
慣例のポリマート同様に、定義された構造のグラフェンナノリボンは、それらの特定の繰り返し単位を有する。用語「繰り返し単位」は、その繰り返しが、完全なリボン（末端を除いて）、又は前記ＧＮＲが２個以上の部分（すなわち、ブロックコポリマーのブロックと同様である）でできている場合、これらの部分の１個（末端を除いて）のいずれかを生成するであろう、前記ナノリボンの部分に関連する。用語「繰り返し単位」は、前記単位の少なくとも１個の繰り返しがあることを前提とする。言い換えれば、前記繰り返し単位が、ＲＵとして称される場合、前記ＧＮＲ又はその部分の１個は、ｎ繰り返し単位ＲＵ（ｎ≧２）でできている（すなわち、（ＲＵ）n（ｎ≧２）。上限は、所望のグラフェンナノリボンの最終特性、及び／又はプロセス条件に依存し、例えばｎ≦２５００であり得る。
【００３６】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、ただ１種の繰り返し単位ＲＵを含んでもよく、又は２種以上の部分、若しくはブロックを含み、各部分、若しくはブロックが、その特定の繰り返し単位ＲＵ１、ＲＵ２、．．．等でできているものを含んでもよい。セグメント化されたグラフェンナノリボンは、例えばＷＯ２０１３／０７２２９２Ａ１に記載されている。
【００３７】
好ましくは、前記組成物は、少なくとも１種の置換若しくは非置換の多環式芳香族モノマー化合物、及び／又は少なくとも１種の置換若しくは非置換のオリゴフェニレン芳香族モノマー化合物に由来する繰り返し単位を有するグラフェンナノリボンＧＮＲ１を含む。既に上述した通り、繰り返し単位を有する前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、好ましくは、少なくとも１種の多環式芳香族モノマー化合物、及び／又は少なくとも１種のオリゴフェニレン芳香族モノマー化合物から前駆体ポリマーを形成し、続いて前記前駆体ポリマーに環状脱水素化を行なうことによって得られた、又は得られる。グラフェンナノリボンを調製するための、そのようなボトムアップのアプローチは、当業者に公知である（上記引用文献を参照）。
【００３８】
多環式芳香族モノマー化合物は、多環式芳香族炭化水素モノマー化合物であり得る。例となる多環式芳香族炭化水素モノマー化合物は、例えば、ＷＯ２０１３／０７２２９２Ａ１に開示される。
【００３９】
あるいは、前記多環式芳香族モノマー化合物は、少なくとも１個の複素環、特に２個以上の縮環芳香族環（annelated aromatic ring）を含んでもよく、且つ少なくとも１個の縮環芳香族環は１個以上のヘテロ原子を含む。そのような少なくとも１個の複素環を含む多環式芳香族モノマー化合物を使用することによって、ヘテロ原子置換変性（heteroatomic substitution modification）を有する定義された構造のグラフェンナノリボンが得られる。ヘテロ原子置換変性は、六方晶系ｓｐ2ハイブリッド炭素ネットワークにおける少なくとも１個の炭素原子の、少なくとも１個のヘテロ原子又はヘテロ原子群との交換を意味する。置換は、グラフェン六方晶系ｓｐ2ハイブリッド炭素ネットワーク内のどこであってもよい。例となるヘテロ原子又はヘテロ原子群は、例えば、窒素、ホウ素、リン（phosphor）及びその酸化物、ケイ素、酸素、硫黄及びその酸化物、水素、又はそれらの任意の組み合わせを含む。そのようなヘテロ原子修飾グラフェンナノリボンについてのさらなる詳細は、例えば、ＥＰ１２１６９３２６、及びＡｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎ（２０１３），５２（１６），４４２２−４４２５に開示される。
【００４０】
前記オリゴフェニレン芳香族モノマー化合物は、オリゴフェニレン芳香族炭化水素モノマー化合物であり得る。例となるオリゴフェニレン芳香族炭化水素モノマー化合物は、例えば、ＷＯ２０１３／０７２２９２Ａ１、及びＷＯ２０１３／０９３７５６Ａ１に開示される。
【００４１】
あるいは、前記オリゴフェニレン芳香族モノマー化合物は、少なくとも１個の複素環を含んでもよい。そのような少なくとも１個の複素環を含む芳香族モノマー化合物を使用することによって、ヘテロ原子置換変性を有する定義された構造のグラフェンナノリボンが得られる。そのようなヘテロ原子修飾グラフェンナノリボンについてのさらなる詳細は、例えば、ＥＰ１２１６９３２６、及びＡｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎ（２０１３），５２（１６），４４２２−４４２５に開示される。
【００４２】
したがって、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、少なくとも１個のヘテロ原子置換変性を含む繰り返し単位を有するグラフェンナノリボンであり得る。
【００４３】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１はまた、少なくとも１個の空孔変性（vacancy modification）を含む繰り返し単位を有するグラフェンナノリボンであってもよい。そのような明確に定義された空孔変性を有するグラフェンナノリボンについてのさらなる詳細は、例えば、ＥＰ１２１６９３２６に開示される。
【００４４】
グラフェンナノリボンＧＮＲ１を含む組成物は、「合成された状態のままの（as-synthesized）」組成物、すなわち、分散剤を含む液体媒体と接触させられる前に、グラフェンナノリボン調製プロセスから、いかなる後処理工程もなしに、直接得られた組成物であり得る。
【００４５】
したがって、前記グラフェンナノリボンが、溶液系プロセスによって調製される場合、前記合成された状態のままの反応溶液が、原則として、前記液体分散剤媒体に、直接接触させられてもよい。前記グラフェンナノリボンが、表面利用プロセスによって調製され、したがって、基板上に得られる場合、前記合成された状態のままの、基板及びグラフェンナノリボンの集合（assembly）を、前記液体分散剤媒体と接触させることが可能である。
【００４６】
あるいは、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を含む組成物が、分散剤を含む液体媒体と接触させられる前に、精製前処理（purification pre-treatment）を受けることも好ましい。前記精製前処理において、主精製工程の効率を改善するように、望ましくない不純物の量が、ある程度低減される。
【００４７】
前記精製前処理は、ろ過、クロマトグラフィ、溶媒、好ましくは有機溶媒での処理（例えば、不純物の洗い出しのため）、酸又は塩基溶液での処理、遠心分離、熱処理、電気泳動、沈殿、又はそれらの任意の組み合わせ等の、一般に公知の精製工程を含んでもよい。
【００４８】
液体分散剤媒体と接触させられる、前記ＧＮＲ１含有組成物の形態は、重要な意味を持たない。前記ＧＮＲ１含有組成物は、例えば粉末組成物、液体組成物、基板の表面上にある前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を有する固体基板、又はそれらの組み合わせとして供給され得る。
【００４９】
上述の通り、現在公知のグラフェンナノリボン調製方法によって、所望の標的グラフェンナノリボンからなるだけでなく、不純物も含む組成物が得られる。
【００５０】
用語「不純物」は、それらの精製される「標的」グラフェンナノリボンＧＮＲ１と異なる構造及び特性を有する前記ＧＮＲ組成物の成分を称する。使用される調製方法に応じて、不純物の種類は変化し得る。グラフェンナノリボン調製方法（例えば、溶液系プロセス、又は表面利用プロセスのいずれかにおける、環状脱水素化を介するＧＮＲｓを調製する方法）の典型的な不純物は、非反応の前駆体分子、非反応の前駆体ポリマー、グラフェンナノリボン構造を有さない重合反応生成物、凝集体（例えば、効率的に分散されるには大き過ぎる凝集体構造をもたらす凝集した粒子）、固体基板、及び／又は金属残渣（例えば、触媒由来の）を含む。前駆体ポリマーの表面利用環状脱水素化を使用する前記ＧＮＲ調製方法において、その上にグラフェンナノリボンＧＮＲ１が供給される固体基板も、同様に不純物である。
【００５１】
典型的には、前記不純物は、非ＧＮＲ材料である。しかしながら、前記不純物はまた、少なくとも１種の特性において、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１とは異なるグラフェンナノリボンＧＮＲ２を含んでいてもよい。
【００５２】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１と同様に、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ２は、トップダウン、又はボトムアップ調製方法のいずれかによって得られ得る。これらの調製方法のさらなる詳細に関しては、ＧＮＲ１の調製方法を説明する際の、上記記載を参照することができる。
【００５３】
典型的には、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ２は、グラフェンナノリボンＧＮＲ１の調製の間に生成された副産物である。意図されたグラフェンナノリボンＧＮＲ１の最終用途（例えば、電子デバイスにおける）に応じて、非グラフェンナノリボン不純物だけでなく、前記意図された最終用途を考慮して、望ましくない特性を有するグラフェンナノリボン副産物を除去することが好ましい可能性がある。
【００５４】
しかしながら、原則としてグラフェンナノリボンＧＮＲ１及びＧＮＲ２は、２種の別々のプロセスで調製され、後の段階で互いに混合されている。
【００５５】
グラフェンナノリボンＧＮＲ１と同様に、グラフェンナノリボンＧＮＲ２は、明確に定義された構造、すなわち、繰り返し単位ＲＵを含む構造を有し得る。
【００５６】
グラフェンナノリボンＧＮＲ１及びＧＮＲ２は、リボン幅、リボン長さ、リボン−エッジ位置置換基（ribbon-edge-located substituent）、環状脱水素化の程度（それにより、前記グラフェンナノリボンの芳香族基底面における芳香族系の異なる伸長を有する）、繰り返し単位、リボン部分（ribbon segment）若しくはリボンブロックの数、ヘトロ原子置換変性、空孔変性、又はそれらの組み合わせ等の、少なくとも１種の特性において異なる。
【００５７】
以下でさらに詳細に説明する通り、前記分散剤と、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１との間の相互作用の程度は、前記分散剤と、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ２との間の程度と異なり、そのことが、交互に、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及びＧＮＲ２を、互いから少なくとも部分的に分離し、生成グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系を得ることを可能にする。
【００５８】
前記ＧＮＲ１含有組成物は、分散剤を含む液体媒体と接触させられ、前記グラフェンナノリボンは、精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系を得るように、前記液体媒体中に分散される。
【００５９】
本発明において、当業者に一般的に公知の分散剤が使用され得る。普通の一般的な知識に基づいて、当業者は、どういう種類の化合物が分散剤として作用することを理解する。
【００６０】
特定の分散剤と組み合わせて使用され得る適切な液体は、当業者に公知である。例として、液体媒体は、任意にアルコール等の極性有機液体を含んでもよい水性媒体であり得る。あるいは、前記液体成分は、有機液体、好ましくはアルコール等の極性有機液体であり得る。
【００６１】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び分散剤の種類に応じて、グラフェンナノリボンＧＮＲ１の、分散剤に対する質量比は、広い範囲に渡って変化してもよい。前記分散剤の量は、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１と十分に作用し、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を液体媒体中に分散させるように、十分高い必要がある。分散剤の適切な量は、日常の実験に基づいて、当業者によって確立され得る。
【００６２】
本発明は、溶液中に分散される、好ましくは単分散される、すなわち、好ましくは個別化した分散剤被覆グラフェンナノリボンとして分散される、精製グラフェンナノリボンを提供する。多数の分散剤が、この目的のために使用されてもよく、ここで、前記分散剤は、前記グラフェンナノリボンと共有結合的、又は非共有結合的な手段で結合される。前記分散剤は、好ましくは実質的に、前記ナノリボンの長さを、好ましくは前記ナノリボンの長さの少なくとも半分を、さらに好ましくは前記長さの実質的に全てを覆うべきである。前記分散剤は、前記ナノリボンと周期的な様式（periodic manner）で結合され得る。
【００６３】
前記分散剤は、典型的に、合成若しくは天然に存在する洗剤、又は溶液中で疎水性化合物を封入し、適切に可溶化する能力がある任意のその他の組成物である。例となる分散剤は、限定されることなしに、例えば、一般に、商標Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（以下、「ＴＸ−１００」と称される）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｏ．）の下で販売されるオクチルフェノール−ポリエチレングリコールエーテル等のアルキルアリールポリエーテルアルコール；例えば、一般に、Ｎｏｎｉｄｅｔ  Ｐ−４０／ＮＰ−４０  （Ｖｙｓｉｓ， Ｉｎｃ．， Ｄｏｗｎｅｒｓ Ｇｒｏｖｅ， Ｉｌｌ．）（以下、「ＮＰ−４０」）として販売される（ノニルフェノキシ）ポリエトキシエタノール等のフェニル化ポリエトキシエタノール；例えば、ＩＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａｓ，Ｉｎｃ．，（Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，Ｎ．Ｊ．）製のＴＷＥＥＮ（登録商標）、及びＫａｏ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ  Ａｍｅｒｉｃａｓ  ＬＬＣ，（Ｈｉｇｈ  Ｐｏｉｎｔ，Ｎ．Ｃ．）製のＥＭＡＳＯＬ（商標）等のポリオキシエチレンソルビトールエステル；ドデシル硫酸ナトリウム（以下、「ＳＤＳ」）；並びに臭化アンモニウム及び塩化アンモニウム（例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム、臭化テトラデシルアンモニウム、及び塩化ドデシルピリミジウム）等の非イオン若しくはアニオン性界面活性剤活性を有する合成若しくは天然に存在する洗剤を含む。その他の分散剤は、限定されることなしに、デオキシコール酸塩、及びデオキシコール酸塩型洗剤（例えば、タウロコール酸）並びにシクロデキストリン（例えば、α−、β−、γ−シクロデキストリン）等の天然に存在する乳化剤、尿素及びグアニジン等のカオトロピック塩、及びスルホン酸（例えば、１−ヘプタンスルホン酸、及び１−オクタンスルホン酸）等のイオン対化剤を含む。
【００６４】
タウロコール酸及びシクロデキストリン等の天然に存在する乳化剤は、水中にＧＮＲ構造を可溶化、及び分散すること、及び精製され、単離されたＧＮＲ構造の誘導体化を促進することに非常に効果的である。特に、シクロデキストリンは、グルコピラノース単位からなる「ねじれ（torsional）」構造を伴う３次元ドーナツ形状配向性（three dimensional doughnut shaped orientation）有する。シクロデキストリン分子の「ねじれ」構造は、円形の「ドーナツ」形状からねじれた「ドーナツ」形状へ物理的に変化した場合でさえ、分子を水性溶液中に可溶性の状態にする外側の親水性表面を維持しながら、その中心の疎水性領域の範囲に、ＧＮＲ構造を引き付け、且つ封入させる。水中のシクロデキストリンの溶解度はまた、シクロデキストリン分子上の、例えばメチル基、又はヒドロキシプロピル基等の置換によって、ほとんど１０倍に増加され得る。水中のシクロデキストリンの溶解度が大きいほど、溶液中の個々のＧＮＲ構造のより大きい分散及び単離につながる。
【００６５】
実質的に溶液中にＧＮＲ構造を分散する能力がある、適切なデオキシコール酸塩型洗剤の例であるタウロコール酸（「ＴＡ」）は、哺乳類の肝臓組織において天然に生成される。ＴＡが、ＧＮＲ構造の大きい表面積を、ＴＡの１分子当たりで被覆させる分子形状を有するので、さらにそれは、シクロデキストリンと同様に、精製され、単離されたＧＮＲ構造の生物学的な誘導体化を促進することに非常に効果的である。典型的には、シクロデキストリン及びデオキシコール酸塩は、本発明に従って、ＧＮＲ構造を適切に分散するため、水性溶液の約１ｍｇ／ｍｌ〜約１０００ｍｇ／ｍｌの範囲の濃度で使用されてもよい。
【００６６】
本発明において、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）、ＲＮＡ（リボ核酸）、及び／又はタンパク質を、前記液体媒体中の前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を分散するための分散剤として使用することも可能である。
【００６７】
分散剤として使用するために適切な合成洗剤は、一般的に、高い界面活性剤活性を有する。洗剤又は界面活性剤の量は、広い範囲に渡って変化し得る。原則として、界面活性剤は、その臨界ミセル濃度（以下、「ＣＭＣ」）より低い、より高い、又は等しい量で、使用され得る。そのＣＭＣより低い場合、前記界面活性剤の量は、例えば、０．５×ＣＭＣ〜０．９５×ＣＭＣの範囲であり得る。一方、そのＣＭＣより高い場合、前記界面活性剤の量は、例えば、１０×ＣＭＣに達し得る。これらの高い界面活性剤洗剤は、溶液中の前記ＧＮＲ構造の適切な溶解性を確立するために前記ＧＮＲ構造を被覆することによって、ＧＮＲ表面／水性溶液界面での疎水性力を克服する能力がある。当業者には分かるように、合成洗剤又は界面活性剤の界面活性剤特性は、洗剤分子中に存在する親水性基の疎水性基に対する量の測定を提供する、親水性−親油性バランス（以下、「ＨＬＢ」）の観点から特徴づけられてもよい。特に、ここで分散剤として使用するために適切な合成洗剤又は界面活性剤は、約７〜約１３．２のＨＬＢ値を有する。
【００６８】
さらに、イオン対化剤が、一般的に、分散剤として、溶液中で約１ｍＭ〜約１００ｍＭの範囲の濃度で使用されるのに対して、カオトロピック塩（例えば、尿素及びグアニジン）は、一般的に、分散剤として、溶液中で約６Ｍ〜約９Ｍ（「Ｍ」はモル濃度を称する）の範囲の濃度で使用される。
【００６９】
適切なアニオン性界面活性剤は、例えば、スルホン酸、硫酸、リン酸、カルボン酸、及びそれらの混合物のアルカリ、アルカリ土類、又はアンモニウム塩である。スルホン酸塩の例は、スルホン酸アルキルアリール、スルホン酸ジフェニル、α−オレフィンスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、脂肪酸及び油のスルホン酸塩、エトキシ化アルキルフェノールのスルホン酸塩、アルコキシル化アリールフェノールのスルホン酸塩、縮合ナフタレンのスルホン酸塩、ドデシル−及びトリデシルベンゼンのスルホン酸塩、ナフタレン及びアルキルナフタレンのスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、又はスルホスクシナメート（sulfosuccinamate）である。硫酸塩の例は、脂肪酸及び油の、エトキシ化アルキルフェノールの、アルコールの、エトキシ化アルコールの、又は脂肪酸エステルの硫酸塩である。リン酸塩の例は、リン酸エステルである、カルボン酸塩の例は、カルボン酸アルキル、及びカルボキシル化アルコール又はアルキルフェノールエトキシレートである。
【００７０】
適切な非イオン界面活性剤は、例えば、アルコキシレート、Ｎ−置換脂肪酸アミド、アミンオキシド、エステル、糖系界面活性剤、ポリマー性界面活性剤、及びそれらの混合物である。アルコキシレートの例は、１〜５０当量でアルコキシル化されている、アルコール、アルキルフェノール、アミン、アミド、アリールフェノール、脂肪酸、又は脂肪酸エステルである。エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド、好ましくはエチレンオキシドが、アルコキシル化に使用されてもよい。Ｎ−置換脂肪酸アミドの例は、脂肪酸グルカミド、又は脂肪酸アルカノールアミドである。エステルの例は、脂肪酸エステル、グリセロールエステル、又はモノグリセリドである。糖系界面活性剤の例は、ソルビタン、エトキシ化ソルビタン、ショ糖及びグルコースエステル、又はアルキルポリグルコシドである。ポリマー性界面活性剤の例は、ビニルピロリドン、ビニルアルコール、又は酢酸ビニルのホモ−、又はコポリマーである。
【００７１】
適切なカチオン性界面活性剤は、例えば１個若しくは２個の疎水性基を有する第４級アンモニウム化合物等の第４級界面活性剤、又は長鎖第１級アミンの塩である。
【００７２】
適切な両性界面活性剤は、例えば、アルキルベタイン及びイミダゾリンである。
【００７３】
分散剤として機能を果たす適切なブロックコポリマーは、例えば、ポリエチレンオキシド、及びポリプロピレンオキシドのブロックを含むＡ−Ｂ、若しくはＡ−Ｂ−Ａ型の、又はアルカノール、ポリエチレンオキシド、及びポリプロピレンオキシドを含むＡ−Ｂ−Ｃ型のブロックコポリマーである。
【００７４】
分散剤として機能を果たす適切な高分子電解質は、例えば、ポリ酸（polyacid）、又はポリ塩基（polybase）である。ポリ酸の例は、ポリアクリル酸、又はポリ酸櫛形ポリマー（polyacid comb polymer）である。ポリ塩基の例は、ポリビニルアミン、又はポリエチレンアミン（ポリエチレンイミン、すなわち、ポリマー鎖中にアミン基を有するポリマーとしても知られる）である。
【００７５】
前記分散剤分子は、一般的に、個々のＧＮＲ構造を包囲し、溶液中で、それらの構造を、リボンの束又は積み重ねから効果的に分離し、個々の分散されたＧＮＲ間のスペーサーとして機能を果たし、それらの再凝集を防止する。
【００７６】
１種以上の不純物は、前記分散剤（複数可）と相互作用していないか、又は前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１と、前記分散剤との間の相互作用のレベルと異なる、前記分散剤との相互作用のレベルを示す。
【００７７】
典型的には、グラフェンナノリボンではない前記不純物と、前記分散剤との間の相互作用は非常に弱いため、これらの不純物は、液体分散媒体中で自然に凝集するか、又は遠心分離等の適切な分離工程によって、液相から容易に分離できる。
【００７８】
精製される前記ＧＮＲ１含有組成物はまた、前記液体媒体中に分散されるように、十分に強い前記分散剤（複数可）と相互作用している、少なくとも１種の不純物を含んでもよい。既に上述した通り、精製される前記組成物は、グラフェンナノリボンＧＮＲ１の調製の間の副産物として生成され、前記意図された最終用途（例えば、電子デバイスにおける）を考慮して、１種以上の望ましくない特性を有するグラフェンナノリボンＧＮＲ２を含んでもよい。しかしながら、この種類の不純物（例えば、ＧＮＲ２）と、前記分散剤（複数可）との間の相互作用が、「標的」グラフェンナノリボンＧＮＲ１と、前記分散剤（複数可）との間の相互作用と異なる場合、これらの分散された画分の分離は、以下でさらに詳細に説明する通り、可能である。
【００７９】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１と、前記分散剤との間の強力な相互作用に起因して、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、液体媒体中に分散され、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系が得られる。
【００８０】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を液体媒体中に分散する工程は、当業者に公知の適切な処理工程によって支持、又は促進され得る。好ましい実施形態において、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、撹拌、機械的撹拌、超音波処理、加熱、ミル粉砕（milling）、又はこれらの処理工程の任意の組み合わせの下で液体媒体中に分散される。
【００８１】
超音波処理は、当業者に一般に公知であり、例えば、液槽超音波処理、プローブ超音波処理、及び／又はカップホーン超音波処理を含んでもよい。超音波処理の強度（すなわち、エネルギー入力）は、広い範囲に渡って変化し得る。本発明において、プローブ超音波処理、及び／又はカップホーン超音波処理等の高強度超音波処理を適用することが可能である。特に、明確に定義された構造（好ましくは、繰り返し単位ＲＵで定義された構造）のグラフェンナノリボンを使用する場合、高出力超音波処理、及び／又は長時間に渡る超音波処理が、前記ＧＮＲ構造を無傷の（すなわち、リボンの破損、裂傷のない）状態で維持しながら、適用され得る。したがって、好ましい実施形態において、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、超音波処理下で、前記液体媒体に分散され、前記超音波処理は、プローブ超音波処理、又はカップホーン超音波処理、又はそれらの組み合わせを含む。
【００８２】
前記ＧＮＲ１含有組成物が、表面利用製造方法に由来し、したがって、基板上に適用されたグラフェンナノリボンＧＮＲ１を含む場合、前記液体分散剤媒体、及び前記ＧＭＲ１含有組成物は、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１が前記基板表面から除去されることを確実にする条件下で接触される。前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を、前記基板表面から解放することは、撹拌、機械的撹拌、超音波処理（好ましくは、プローブ超音波処理、及び／又はカップホーン超音波処理等の高強度超音波処理）、加熱、又はこれらの処理工程の任意の組み合わせ等の適切な処理工程によって改善され得る。
【００８３】
前記液体媒体中に分散された前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の量は、広い範囲に渡って変化し得、１００ｍｇ、又は５０ｍｇ−ＧＮＲ１／ｍｌ−液体分散剤媒体に達してもよい。
【００８４】
上記に示した通り、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系は、１種以上の不純物を少なくとも部分的に除去し、それにより精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１を得るように、分離処理を受ける。
【００８５】
前記分離処理は、１種以上の分離工程を含んでもよい。ろ過、遠心分離、密度勾配遠心（例えば、密度勾配超遠心）、クロマトグラフィ、電気泳動、沈殿法、又はそれらの任意の組み合わせ等の、一般に公知の分離工程が適用され得る。
【００８６】
既に上記で示した通り、いくつかの不純物は、一般に、液体媒体に分散されず、そのため凝集する。前記凝集した不純物は、前記分散されたグラフェンナノリボンＧＮＲ１から、ろ過によって分離され得る。適切な細孔径又はメッシュサイズを有するフィルターを選択することによって、前記凝集した不純物はフィルター上に回収されるのに対して、前記分散されたグラフェンナノリボンはフィルターを通過する。分離される前記不純物の種類、及び精製される前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１に応じて、フィルターの細孔径、又はメッシュサイズは、広い範囲、例えば、０．０１μｍ〜１．０μｍ、さらに好ましくは０．０５μｍ〜０．５μｍ、又は０．１μｍ〜０．４μｍに渡って変化してもよい。
【００８７】
その代わりに、又はろ過と組み合わせて、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系は、遠心分離を受け得る。前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１が、分散状態のままであるのに対し、前記分散剤と十分に相互作用していないそれらの不純物は、凝集し、遠心条件下で沈殿するだろう。その後、凝集され、沈殿した不純物は、例えば、ろ過又はデカンテーションによって、上清分散系から分離され得る。
【００８８】
別の好ましい実施形態によれば、前記分離処理は、クロマトグラフィ工程を含む。少なくともいくつかの不純物は、固定相上に吸着されるのに対して、前記分散されたグラフェンナノリボンＧＮＲ１は、液体移動相にとどまる。分離原理は、例えば、サイズ排除効果（ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ））、又は極性の相違（ＨＰＬＣ）、又はそれらの組み合わせに基づいてもよい。したがって、好ましい実施形態において、前記分離処理は、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）工程を含む。分散されたグラフェンナノリボンＧＮＲ１は、したがって、異なる「溶液中の有効サイズ（effective size）」を有する不純物から分離され得る。別の好ましい実施形態によれば、前記分離処理は、高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）工程を含む。
【００８９】
別の好ましい実施形態によれば、前記分離処理は、密度勾配遠心を含む。当業者に公知のように、前記密度勾配遠心の基本概念は、分離される混合物が、その密度が頂部から底部に向け次第に増加する液体の垂直柱の表面に配置され、その後、遠心分離が開始される。本発明においては、様々な種類の密度勾配遠心が使用され得る。ほんの例として、速度ゾーン分離（rate-zonal separation）が使用され得る。当業者に公知のように、速度ゾーン分離において、混合物の成分は、それらのサイズ、及び質量に基づいて分離される。これは、これらの特性に従って、前記勾配を通じて移動し、それらの分離を、明確に区別できるゾーン又はバンドになるようにすることを意味する。あるいは、等密度分離（isopycnic separation）が使用され得る。当業者に公知のように、等密度分離において、粒子は、液体の密度勾配を通じて、それらの浮遊密度（buoyant density）が前記勾配の密度と等しくなる点に、それらが達するまで移動する。密度勾配遠心を介する分離は、少なくとも１種の前記不純物が、前記液体媒体に良く分散されているが、前記不純物と前記分散剤との間の相互作用の程度が、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１と、前記分散剤との間の相互作用の程度と異なる場合に、特に興味を起こさせる可能性がある。これは、前記不純物がグラフェンナノリボンＧＮＲ２である場合でもよい。
【００９０】
前記１種以上の分離工程の結果として、精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系が得られる。
【００９１】
任意に、前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系は、例えば、過剰な分散剤（グラフェンナノリボンＧＭＲ１上に吸着されない分散剤等）を除去するため、１種以上の後処理工程を受け得る。そのような後処理工程は、例えば微小な細孔径又はメッシュサイズのフィルターを用いるろ過、及び別の液体媒体（好ましくは水性媒体）中の再分散、クロマトグラフィ、透析、又はそれらの任意の組み合わせを含む。前記後処理された液体分散系において、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、まだ、分散状態で、すなわち、分散剤で被覆された状態で存在する。
【００９２】
さらなる態様によれば、本発明は、上記の精製方法によって得られる又は得られた精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系を提供する。
【００９３】
第一工程で、グラフェンナノリボンＧＮＲ１が、液体分散剤媒体に分散され、続いて、精製ＧＮＲ１分散系を得るように、前記ＧＮＲ１分散系に１種以上の分離工程を行なう上記方法の結果として、個別化した分散剤被覆グラフェンナノリボンＧＮＲ１が得られる。
【００９４】
したがって、好ましい実施形態において、前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系は、個別化した分散剤被覆グラフェンナノリボンＧＮＲ１を含む。
【００９５】
個別化したグラフェンナノリボンは、他のグラフェンナノリボンと直接接触していない。言い換えれば、それぞれの前記個別化したグラフェンナノリボンは、他の非分散剤被覆（non-dispersant-coated）グラフェンナノリボンと直接接触の状態になって凝集することを防止する、それ自身の分散剤被覆を有する。このことは、２個の個別化したグラフェンナノリボンの前記分散剤被覆が、互いに接触してもよいことを除外しない。
【００９６】
個別化したグラフェンナノリボンが、形成されているかどうかは、表面上の被着の後、原子間力顕微鏡法、透過型電子顕微鏡法、又は走査トンネル顕微鏡法等の、当業者に公知の分析法によって検証され得る。
【００９７】
好ましくは、前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の少なくとも５０％が、個別化した分散剤被覆グラフェンナノリボンである。さらに好ましくは、前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の少なくとも８０％が、さらにいっそう好ましくは少なくとも９５％が、個別化した分散剤被覆グラフェンナノリボンである。
【００９８】
前記液体分散系に存在する精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の量は、広い範囲に渡って変化してもよい。前記液体分散系は、前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１を、例えば、０．０００１質量％〜１０質量％、又は０．００１質量％〜５質量％の量で含んでもよい。
【００９９】
分散剤の種類、及び前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の特性に応じて、前記分散剤の、精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１に対する質量比は、広い範囲、例えば、１／１０〜１００００／１、又は１／１０〜１０００／１、又は１／１０〜１００／１に渡って変化してもよい。
【０１００】
さらなる態様によれば、本発明は、グラフェンナノリボンを被着する方法であって、
上記方法に従う精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系を供給する工程、及び
前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１を基板上に被着する工程、を含む方法を提供する。
【０１０１】
前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ゾーンキャスティング、浸漬コーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、噴霧、印刷、又はそれらの任意の組み合わせ等の、当業者に一般に公知の方法によって、基板上に被着され得る。
【０１０２】
いくつかの状況において、前記基板の表面に前記ＧＮＲｓを固定、又は貼り付けることは有用である可能性がある。これは、デバイス製造における第一工程であっても、又はＧＮＲ切削法において有用でありうる。
【０１０３】
前記ＧＮＲｓは、それらを前記基板の表面に貼り付けるように乾燥され得る。あるいは、前記ＧＮＲｓは、前記表面を洗浄する前に、乾燥され得る。乾燥は、前記ナノリボンを損傷しない任意の手段によって達成され得る。好ましい一方法は、前記基板一面にガス流を通過させることによるものである。前記基板又はナノリボンと反応しない、任意のガスが使用されてもよい。
【０１０４】
乾燥の後、前記分散剤は、前記ナノリボンから、限定されないが、プラズマ、エッチング、酵素消化法、化学酸化、加水分解、及び加熱等の、優先的に前記分散剤を分解する任意の化学的、又は物理的な手段によって除去されてもよい。好ましい一方法は、加熱することによるものである。あるいは、前記分散剤は、前記分散剤を溶解するが、前記ＧＮＲｓは分解しない、水等の溶媒によって除去されてもよい。
【０１０５】
前記グラフェンナノリボンが、基板上に被着、及び／又は調整される後、前記ナノリボンは、均一の長さに切削されてもよい。前記ナノリボンを切削するために使用され得る方法は、限定されないが、任意に、特定のパターンを有するフォトマスク、又はフォトレジストマスクを介して、紫外線等の電離放射線（ionized radiation）を利用する光子放射を含む電離放射線、Ｘ線、電子線照射、イオンビーム照射、プラズマ電離（plasma ionization）、及び中性原子機械加工（neutral atoms machining）の利用を含む。
【０１０６】
好ましくは精製グラフェンナノリボンが被着される基板は、電子、光学、又は光電子工学デバイスの基板である。例となるデバイスは、例えば、電界効果トランジスタ、光起電装置、センサーデバイス、又は発光素子を含む。
【０１０７】
本発明において有用な基板は、ケイ素、二酸化ケイ素、ガラス、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属合金、ポリマー、セラミック、及びそれらの組み合わせを含む。特に適切な基板は、例えば、石英ガラス（quartz glass）、溶融石英（fused silica）、アルミナ、グラファイト、マイカ、メソ多孔質シリカ、シリコンウェハ、ナノ多孔性アルミナ、シリカ、チタニア、ＺｎＯ2、ＨｆＯ2、ＳｎＯ2、Ｔａ2Ｏ3、ＴａＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、及びセラミック板を含んでもよい。好ましくは、前記基板は、前述のアイソレーターの１種で被覆された石英ガラス、又はシリコンウェハである。
【０１０８】
任意に、前記ナノ構造を、より良好に受け取る、又は結合させるように、前記固体基板の表面を変性することが有用であり得る。例えば、前記固体基板、特に金属酸化物表面は、前処理、ミクロエッチングされてもよく、より良好なナノ構造接着性、調整のための材料で、又は前記表面と、前記ナノ構造との間のより清浄な界面を得るために、被覆されてもよい。ＳｉＯ2及びその他の酸化物表面を、例えば、アミノシラン、アルキルシラン、又はホスホン酸で被覆する方法は、当業者に公知である。分散されたＧＮＲは、疎水性表面構造により良好な接着性を有し、したがって、表面の疎水化が好ましい場合もある。
【０１０９】
既に上述した通り、前記精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体分散系は、個別化した分散剤被覆グラフェンナノリボンＧＮＲ１を含んでもよい。したがって、上述した方法で、個別化したグラフェンナノリボンを、例えば電子、光学、光電子工学デバイスの基板上に被着することが可能である。前記液体分散系における精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の量に応じて、前記基板上に被着される前記個別化した分散剤被覆グラフェンナノリボンは、互いに離れて、間隔を空けてもよく、それらの分散剤被覆を介して接触していてもよい。
【０１１０】
表面上の別々の及び個々の形状における個別化したＧＮＲの前記被着によって、電子デバイスにおいて、例えば、トランジスタ素子において、前記個別化したＧＮＲを使用することができる。
【０１１１】
より高いＧＮＲ濃度の分散系を使用する場合、前記被覆されたＧＮＲ構造は一般に、実質的に長手方向に整列され、且ついかなる不純物もない、実質的に平行な「いかだ様（raft-like）」、又はテープ構造を形成する。本明細書で使用される場合、「いかだ様」又は「テープ」は、個々のナノリボンが、単分子層又は多分子層厚の構造を形成するために、互いに対して通常平行に配置される形状を含む、種々の幾何学的に規則化された形状に配置されたナノリボンの配置を称する。ＧＮＲ構造の実質的に平行な「いかだ」への前記整列は、前記構造の前記分散剤被覆表面によって誘導される反発力によって生じる。個々のナノリボンの前記非常に規則化され、且つ分離された整列は、前記ＧＮＲ構造の容易な特性化、及び操作を促進する。
【０１１２】
「いかだ様」ＧＮＲ構造を形成する別の方法は、ポリヒドロキシル化された表面上に前記構造を固定化することである。例えば、分散剤被覆ＧＮＲ構造は、ポリエチレングリコール、例えば、ＣａｒｂｏＷａｘ（登録商標）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｓｏｕｔｈ  Ｃｈａｒｌｅｓｔｏｎ，Ｗ．Ｖａ．）等の低分子量ポリエチレングリコール（「ＰＥＧ」）で被覆された表面上に被着させてもよい。それに続く分析が、前記ＧＮＲ構造が、分離された形状（isolated form）のままであることを明らかにする。
【０１１３】
さらなる態様によれば、本発明は、上記グラフェンナノリボン被着方法によって得られる又は得られた電子、光学、又は光電子工学デバイスを提供する。
【０１１４】
好ましくは、前記デバイスは、個別化したグラフェンナノリボンが被着される基板を含む。前記個別化したグラフェンナノリボンは、分散剤被覆され得る（すなわち、分散剤被覆を有し得る）。あるいは、前記分散外被覆は、例えば、熱処理、及び／又は溶媒処理により除去され、それにより、非被覆の個別化したグラフェンナノリボンが得られている可能性もある。しかしながら、これらのグラフェンナノリボンが、固体基板上に吸着される場合、それらは、分散剤の除去のあとでさえ、個別化した（すなわち、前記グラフェンナノリボン間で直接接触がない）ままである。
【０１１５】
さらなる態様において、本発明は、単一のグラフェンナノリボンＧＮＲ１、又は互いに接触しない２種以上のグラフェンナノリボンＧＮＲ１を含むデバイスであって、前記グラフェンナノリボン（複数可）ＧＮＲ１が、繰り返し単位を含む、デバイスを提供する。
【０１１６】
前記デバイスは、電子デバイス、光学デバイス、又は光電子工学デバイスであり得る。例となるデバイスは、電界効果トランジスタ、光起電装置、センサーデバイス、又は発光素子を含む。
【０１１７】
繰り返し単位を含むグラフェンナノリボンＧＮＲ１の好ましい特性、及び化学的ボトムアッププロセスによる、そのようなグラフェンナノリボンの適切な製造方法に関しては、上記に提供した文章が参照され得る。
【０１１８】
したがって、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、好ましくは  少なくとも１種の多環式芳香族モノマー化合物、及び／又は少なくとも１種のオリゴフェニレン芳香族モノマー化合物由来である繰り返し単位を有する。既に上述した通り、繰り返し単位を有する前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、好ましくは、多環式芳香族モノマー化合物、及び／又はオリゴフェニレン芳香族モノマー化合物から前駆体ポリマーを形成し、続いて前記前駆体ポリマーに環状脱水素化を行なうことによって得られた、又は得られる。
【０１１９】
既に上述した通り、前記グラフェンナノリボン（複数可）ＧＮＲ１は、上記の精製方法に由来する分散剤（例えば、界面活性剤）で、未だ被覆されてもよい。あるいは、前記分散剤が、前記基板上の被着の後、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１から、除去されており、すなわち、前記デバイスが、分散剤を含まない（dispersant-free）グラフェンナノリボンＧＮＲ１を含むことが好ましい場合もある。
【０１２０】
前記２種以上のグラフェンナノリボンＧＮＲ１のそれぞれが、未だ分散剤で被覆されている場合、前記グラフェンナノリボン間の接触は、これらの分散剤被覆によって回避される。前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１が固体基板上に吸着される場合、それらは、「個別化した」ままであり、前記分散剤被覆の除去後でさえ、互いに接触しない。
【０１２１】
好ましい実施形態において、前記デバイスは、電界効果トランジスタ、又は２種以上の電界効果トランジスタを含むデバイスである。
【０１２２】
あらゆる電界効果トランジスタと同様に、本発明の電界効果トランジスタは、ドレイン電極、及びソース電極を含む。好ましくは前記ドレイン電極、及び前記ソース電極は、前記単一のグラフェンナノリボンＧＮＲ１、又は前記２種以上のグラフェンナノリボンＧＮＲ１のいずれかによって、接続される。前記ドレイン電極及び前記ソース電極が、前記２個以上の個別化したグラフェンナノリボンＧＮＲ１によって接続される場合、それぞれのグラフェンナノリボンＧＮＲ１が、前記ドレイン電極及び前記ソース電極に接続される（すなわち、接触する）ことが好ましい。さらに好ましくは、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極は、単一のグラフェンナノリボンＧＮＲ１によって接続される（すなわち、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極の間に、ただ１個のグラフェンナノリボンＧＮＲ１がある）。この単一のグラフェンナノリボンは、ドレイン、及びソース電極の間の電荷担体（電子）の輸送のためのチャンネルとしての機能を果たす。
【０１２３】
前記ドレイン電極及び前記ソース電極のための適切な材料は、当業者に一般に公知である。例となる電極材料は、金属、ナノカーボン（例えば、カーボンナノチューブ、又はグラフェン）、ドープの、又は非ドープの無機半導体を含む。適切な金属は、遷移金属、例えばＰｄ．Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、又はＰｄ／Ａｕ合金等のそれらの任意の合金等の貴金属、又はＴｉ、Ｎｉ、又はＡｌ等のその他の遷移金属である。無機半導体は、ドーパントを有するか、又は有さないＳｉ、Ｇｅであり、電極材料としても使用され得る。前記ドレイン電極、及び前記ソース電極は、ドープされていても、非ドープであってもよい。前記ドレイン電極、及び前記ソース電極は、同一の電極材料を含んでもよい。あるいは、前記ドレイン、及び前記ソース電極は、異なる電極材料を含んでもよい。基板上への前記ドレイン、及び前記ソース電極の接着性を改善するため、接着促進成分（例えば、Ｔｉ等の金属）が、前記基板、及び前記電極の間に適用され得る。
【０１２４】
ソース及びドレインの間のチャンネルとしての機能を果たすグラフェンナノリボンＧＮＲ１の長さに応じて、前記ドレイン、及びソース電極の間のギャップ長（すなわち、前記ドレイン電極の終端、及び前記ソース電極の終端の間の最短距離）は、広い範囲で変化してもよい。典型的には、前記ギャップ長（例えば、原子間力顕微鏡ＡＦＭによって測定される）は、ドレイン、及びソース電極に接続している１個以上のグラフェンナノリボンの長さ未満である。したがって、一般に、ドレイン側、及びソース側の両方に、前記電極、及び前記グラフェンナノリボン（複数可）の間に重なり領域がある。前記ギャップ長は、例えば、５ｎｍ〜１０μｍ、又は１０ｎｍ〜１００ｎｍであり得る。
【０１２５】
前記ドレイン、及びソース電極、及びこれらの電極に接続している前記チャンネル（すなわち、前記グラフェンナノリボン）が適用され得る適切な基板は、当業者に一般に公知であるものである。ほんの一例を挙げると、前記基板は、任意に誘電体（例えば、シリカ、又はアルミナ）の１層以上の層が適用されるケイ素を含んでもよい。任意に、前記基板の表面は、前記グラフェンナノリボン、及び前記基板表面の間の界面を改善し、被着の際に前記ＧＮＲｓが貼り付くべき領域（前記ソース、及びドレインの接触がパターン化される領域において）、及び親水性領域の間の表面エネルギーにおけるコントラストを作り出すように、少なくとも部分的に疎水性表面層によって覆われていてもよい。このことは、当業者に一般に公知である。
【０１２６】
あらゆる電界効果トランジスタと同様に、本発明の電界効果トランジスタは、ゲート電極を有する。前記電界効果トランジスタは、前記基板が、バックゲートを含む、いわゆる「バックゲート構造（back-gated configuration）」を有し得る。あるいは、少なくとも部分的に前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１を覆っている誘電体層が、被着され得、前記誘電体の頂部に適用された前記ゲートが、それにより、いわゆるトップゲート構造（top-gated configuration）を達成する。
【０１２７】
上記の電界効果トランジスタは、例えば、
基板を供給し、
繰り返し単位を含む少なくとも１個のグラフェンナノリボンＧＮＲ１を前記基板上に適用し、
ドレイン電極、及びソース電極を前記基板上に適用する（ただし、前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極の両方に接触している）ことによって調製され得る。
【０１２８】
前記グラフェンナノリボン（複数可）ＧＮＲ１、前記基板、並びに前記ドレイン及びソース電極の好ましい特性に関しては、上記に提供した文章が参照され得る。
【０１２９】
好ましくは、前記１個以上のグラフェンナノリボンＧＮＲ１は、前記基板を、上記の精製グラフェンナノリボンＧＮＲ１の液体（好ましくは水性）分散系と接触させることによって、前記基板上に適用される。上述の通り、前記精製グラフェンナノリボン液体分散系は、好ましくは個別化した分散剤被覆（例えば、界面活性剤被覆）グラフェンナノリボンを含む。前記液体分散系、及び前記基板は、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ゾーンキャスティング、浸漬コーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、噴霧、印刷、又はそれらの任意の組み合わせ等の、当業者に一般に公知の方法によって接触させられ得る。適用した後
【０１３０】
前記ドレイン及びソース電極は、リソグラフィ法（例えば、ｅ−ビーム（e-beam）リソグラフィ）等の、当業者に一般に公知の方法によって、前記基板上に適用され得る。
【０１３１】
既に上述した通り、前記ドレイン及びソース電極は、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極が、単一のグラフェンナノリボンＧＮＲ１によって接続されるように、基板上に適用され得る。あるいは、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極は、互いに接触しない２個以上のグラフェンナノリボンＧＮＲ１によって接続され得る。前記ドレイン電極、及び前記ソース電極が、前記２個以上の個別化したグラフェンナノリボンＧＮＲ１によって接続される場合、それぞれのグラフェンナノリボンＧＮＲ１が、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極に接続される（すなわち接触している）ことが好ましい。さらに好ましくは、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極は、単一のグラフェンナノリボンＧＮＲ１によって接続され、すなわち、前記ドレイン電極と、前記ソース電極との間に、ただ１個のグラフェンナノリボンＧＮＲ１がある。
【０１３２】
前記デバイスが、２種以上の電界効果トランジスタを含むデバイスである場合、それらは、単一の基板上に供給され得る。あるいは、前記２種以上の電界効果トランジスタが、別々の基板上に供給され得る。
【０１３３】
明確に定義された構造の（すなわち、繰り返し単位を含み、化学的「ボトムアップ」合成のアプローチによって調製された）グラフェンナノリボンを、電界効果トランジスタのソース及びドレイン電極の間のチャンネルとして使用することによって、前記デバイスの電子特性の優れた制御が達成され得る。
【０１３４】
さらに、ボトムアップ合成によって得られる（繰り返し単位によって定義される）明確に定義された構造のこれらのグラフェンナノリボンが、極めて高い構造的均一性を示す場合、ほぼ同一の構成要素（特にドレイン及びソース電極を接続する同一のチャンネル）からなる複数の電界効果トランジスタが製造され得る。
【０１３５】
本発明は、以下の実施例によってさらに詳細に説明される。
【実施例】
【０１３６】
［グラフェンナノリボン分散系を作製するために使用されるグラフェンナノリボンＧＮＲ１］
構造的に定義されたグラフェンナノリボンを、文献に記載された合成手順に従って調製する。
【０１３７】
［方法（Ａ）：］
ＷＯ２０１３／０９３７５６の実施例７の後、前駆体ポリマーの環状脱水素化を介する溶液系プロセスにおいて、グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び前記製造方法から生じる避けられない不純物を含む組成物を調製した。前記液体反応媒体に、ろ過工程（すなわち、精製前処理）を行ない、精製される前記ＧＮＲ含有組成物を粉末の形状で得た。
【０１３８】
この種類のグラフェンナノリボンの構造を、図１に示す（以下、ＧＮＲ構造型（Ａ）と称する）。繰り返し単位ＲＵを表す前記ＧＮＲ構造の部分を同様に図１に示す。
【０１３９】
［方法（Ｂ）：］
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００８，１３０，４２１６に記載された調製方法の後、溶液系プロセスにおいて、グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び前記製造方法から生じる避けられない不純物を含む組成物を調製した。前記液体反応媒体に、ろ過工程（すなわち、精製前処理）を行ない、精製される前記ＧＮＲ含有組成物を粉末の形状で得た。
【０１４０】
方法（Ｂ）を介して調製された前記種類のグラフェンナノリボンの構造を、図２に示す（以下、ＧＮＲ構造型（Ｂ）と称する）。繰り返し単位ＲＵを表す前記ＧＮＲ構造の部分を同様に図２に示す。
【０１４１】
［方法（Ｃ）：］
Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，４７０−４７３（２０１０）に記載された表面利用調製方法の後、標的グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び前記製造方法から生じる避けられない不純物を含む組成物を、基板表面に供給する。前記基板が、電子デバイスにおけるグラフェンナノリボンの対象とする用途と不整合である場合、それはまた、前記グラフェンナノリボンから分離される不純物を意味する。
【０１４２】
方法（Ｃ）を介して調製された前記種類のグラフェンナノリボンの構造を、図３に示す（以下、ＧＮＲ構造型（Ｃ）と称する）。繰り返し単位ＲＵを表す前記ＧＮＲ構造の部分を同様に図３に示す。
【０１４３】
［方法（Ｄ）：］
Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，４７０−４７３（２０１０）に記載された表面利用調製方法の後、標的グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び前記製造方法から生じる避けられない不純物を含む組成物を、基板表面に供給する。前記基板が、電子デバイスにおけるグラフェンナノリボンの対象とする用途と不整合である場合、それはまた、前記グラフェンナノリボンから分離される不純物を意味する。
【０１４４】
方法（Ｄ）を介して調製された前記種類のグラフェンナノリボンの構造を、図４に示す（以下、ＧＮＲ構造型（Ｄ）と称する）。繰り返し単位ＲＵを表す前記ＧＮＲ構造の部分を同様に図４に示す。
【０１４５】
［方法（Ｅ）：］
「構造的に定義されたグラフェンナノリボンのボトムアップ溶液合成」（Ａｋｉｍｉｔｓｕ  Ｎａｒｉｔａ，Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｍａｉｎｚ，２０１４）の実施例６．３．１１．８の後、前駆体ポリマーの環状脱水素化を介する溶液系プロセスにおいて、グラフェンナノリボンＧＮＲ１、及び前記製造方法から生じる避けられない不純物を含む組成物を調製した。前記液体反応媒体に、ろ過工程（すなわち、精製前処理）を行ない、精製される前記ＧＮＲ含有組成物を粉末の形状で得た。
【０１４６】
この種類のグラフェンナノリボンの構造を、図１に示す（以下、ＧＮＲ構造型（Ｅ）と称する）。繰り返し単位ＲＵを表す前記ＧＮＲ構造の部分を同様に図１に示す。
【０１４７】
前記ＧＮＲ含有組成物から単離される前記標的グラフェンナノリボンを表１に列挙する。
【０１４８】
【表１】
2016536261.tif 000002
【０１４９】
［精製ＧＮＲ分散系の調製］
以下の市販の分散剤を使用した：
ａ）ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、アニオン性界面活性剤
ｂ）臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、カチオン性界面活性剤
ｃ）Ｌｕｐａｓｏｌ  ＰＮ６０（ＢＡＳＦ）、ポリマー鎖中にアミン基を有するポリ塩基（すなわち、高分子電解質）
ｄ）Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  ＰＥ１０５００（ＢＡＳＦ）、非イオン界面活性剤
ｅ）Ｔａｍｏｌ  ＮＮ９４０１（ＢＡＳＦ）、高分子電解質
ｆ）Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  ＰＥ６８００（ＢＡＳＦ）、非イオン解明活性剤
ｇ）ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＳＤＢＳ）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、アニオン性界面活性剤
【０１５０】
精製ＧＮＲ分散系を調製するため、以下の一般的手順を適用した：
純水（DI water）中の分散剤の溶液を前記ＧＮＲ含有組成物に添加した。２０パルスチップ−超音波処理（tip-sonication）の後、前記サンプルを超音波処理浴中に２時間置いた。前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の水性分散系を得た。
【０１５１】
続いて、前記溶液を１００００ｒｐｍで３分間遠心分離した。前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は分散状態のままであるのに対して、前記不純物は沈降した。精製グラフェンナノリボンは、例えば、デカンテーションによって、前記沈降した不純物から分離され得る。
【０１５２】
図５は、前記ＧＮＲ１含有分散系の遠心分離後の遠心分離管を示す。図５から分かるように、前記不純物が、沈降している。前記分散剤被覆グラフェンナノリボンＧＮＲ１は、液体分散系にとどまり、その後、基板上に被着され、それにより、以下に記載される通り、均一なＧＮＲ構造を表面に供給できる。
【０１５３】
その後、これらの精製ＧＮＲ分散系を、前記標的ＧＮＲを、基板上に被着するために使用する。精製ＧＮＲを基板上に被着するため、以下の一般的手順を適用した：
３０ｎｍのＡＬＤ（原子層堆積法による）Ａｌ2Ｏ3で被覆され、ｎ−オクタデシルホスホン酸で官能化された縮退ドープシリコンウェハ（degenerately doped silicon wafer）を、被着用の基板として使用した。前記ＧＮＲｓの被着を、２種の異なる方法を使用して行った：
１．）基板を、精製ＧＮＲ分散系中に１２時間浸漬した。前記溶液からの前記サンプルの除去の後、前記サンプルを窒素流下でブローして乾かし、その後、純水ですすぎ、再度ブローして乾かした。
２．）基板を周囲条件で、１２０℃でホットプレートに置いた。精製ＧＮＲ分散系を、前記熱い基板上にドロップキャスティングした。その後、前記基板を純水ですすぎ、ブローして乾かした。
【０１５４】
［実施例１：ＧＮＲ型Ａの分散、及び浸漬による精製ＧＮＲの基板上への被着］
純水中１質量％ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）溶液を、前記ＧＮＲ粉末に添加した。精製ＧＮＲ分散系を、上記一般的手順に従って調製した。
【０１５５】
表面上へのＧＮＲの被着を、上記一般的被着手順１に従って行なった。図６は、前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す。図６から分かるように、前記基板表面上に、約５００ｎｍの長さを有する個々の単離されたグラフェンナノリボンが存在する。本発明の精製方法によって、精製ＧＮＲ分散系に、個別に分散される、単離された分散剤被覆グラフェンナノリボンを供給することが可能である。そのような精製ＧＮＲ分散系を、基板上に適用する場合、その後に液体分散系媒体の除去が続き、個々のグラフェンナノリボンが前記基板上に供給される。
【０１５６】
［実施例２：ＧＮＲ型Ａの分散、及びドロップキャスティングによる精製ＧＮＲの基板上への被着］
精製ＧＮＲ分散系を、実施例１の通り調製する。
【０１５７】
表面上への精製ＧＮＲ分散系の被着を、上記一般的被着手順２に従って行なった。
【０１５８】
［実施例３：ＧＮＲ型Ａの分散、及び浸漬による精製ＧＮＲの基板上への被着］
純水中１質量％ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）溶液を、前記ＧＮＲ粉末に添加した。精製ＧＮＲ分散系を、上記一般的手順に従って調製した。
【０１５９】
精製ＧＮＲを、上記一般的被着手順１に従って、表面上に被着した。
【０１６０】
［実施例４：ＧＮＲ型Ａの分散、及びドロップキャスティングによる精製ＧＮＲの基板上への被着］
実施例４において使用したグラフェンナノリボンＧＮＲ１は、６０ｎｍの長さを有する。これらのグラフェンナノリボンを含む組成物に、上記精製処理を行う。
【０１６１】
精製ＧＮＲ分散系を、実施例３の通り調製する。
【０１６２】
表面上へのＧＮＲｓの被着を、上記一般的被着手順２に従って行なった。図７は、前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す。図７から分かるように、前記基板表面上に、約６０ｎｍの長さを有する個々の単離されたグラフェンナノリボンが存在する（精製される前記出発組成物に存在する前記標的グラフェンナノリボンの長さに相当する）。本発明の精製方法によって、精製ＧＮＲ分散系に、個別に分散される、単離された分散剤被覆グラフェンナノリボンを供給することが可能である。そのような精製ＧＮＲ分散系を、基板上に適用する場合、その後に液体分散系媒体の除去が続き、個々のグラフェンナノリボンが前記基板上に供給される。さらに、実施例４で証明されているように、たとえ前記分散工程の際、強力な超音波処理を受けたとしても、標的グラフェンナノリボンＧＮＲ１の構造は、無傷で（被着後に、同じリボン長で、すなわち、裂傷又は破損なく）残されている。
【０１６３】
［実施例５：ＧＮＲ型Ａ、Ｂ及びＥの分散、及び浸漬による精製ＧＮＲの基板上への被着］
実施例を、ＳＤＳの代わりに異なる種類の分散剤、又は異なる種類のＧＮＲを使用して実施例１と同様に行なった。以下の表２に列挙する。
【０１６４】
【表２】
2016536261.tif 000003
【０１６５】
表面上へのＧＮＲ被着を、上記一般的被着手順１に従って行なった。前記基板表面の原子間力顕微鏡法は、個々の単離されたグラフェンナノリボンが、前記基板表面上に存在することを示した。本発明の精製方法によって、精製ＧＮＲ分散系に、個別に分散される、単離された分散剤被覆グラフェンナノリボンを供給することが可能である。そのような精製ＧＮＲ分散系を、基板上に適用する場合、その後に液体分散系媒体の除去が続き、個々のグラフェンナノリボンが前記基板上に供給される。
【０１６６】
［比較例］
比較例において使用したグラフェンナノリボンを、以下の表３に列挙する。
【０１６７】
【表３】
2016536261.tif 000004
【０１６８】
［ＧＮＲ溶液の調製］
クロロベンゼンを、前記ＧＮＲ粉末に添加した。清澄な溶液を得た。
【０１６９】
［基板上へのＧＮＲの被着］
３０ｎｍのＡＬＤ  Ａｌ2Ｏ3で被覆され、ｎ−オクタデシルホスホン酸で官能化された縮退ドープシリコンウェハを、被着用の基板として使用した。前記ＧＮＲｓの被着を、２種の異なる方法を使用して行った：
３．）基板を、クロロベンゼンＧＮＲ溶液中に２４時間浸漬した。前記溶液からの前記サンプルの除去の後、前記サンプルを窒素流下でブローして乾かした。
４．）基板を周囲条件で、特定の温度でホットプレートに置いた。前記ＧＮＲ溶液を、前記熱い基板上にドロップキャスティングした。その後、前記基板をブローして乾かした。
【０１７０】
［比較例Ｃ１：浸漬によるＧＮＲ型Ａの基板上への被着］
表面上へのＧＮＲｓの被着を、上記一般的被着手順３に従って行なった。図８は、前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す。グラフェンナノリボンは、一切認められない。
【０１７１】
［比較例Ｃ２：ドロップキャスティングによるＧＮＲ型Ａの基板上への被着］
表面上へのＧＮＲｓの被着を、上記一般的被着手順４に従って、２００℃で行なった。図９は、前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す。グラフェンナノリボンは、一切認められない。
【０１７２】
［比較例Ｃ３：ドロップキャスティングによるＧＮＲ型Ａの基板上への被着］
表面上へのＧＮＲｓの被着を、上記一般的被着手順４に従って、１５０℃で行なった。図１０は、前記基板表面の原子間力顕微鏡法の画像を示す。グラフェンナノリボンは、一切認められない。
【０１７３】
［比較例Ｃ４：ドロップキャスティングによるＧＮＲ型Ａの基板上への被着］
表面上へのＧＮＲｓの被着を、上記一般的被着手順４に従って、９０℃で行なった。前記基板の原子間力顕微鏡法の画像は、リボン構造を一切示さない。
【０１７４】
［ＧＮＲトランジスタデバイスの調製］
ａ）基板の調製
第一工程において、Ｓｉウェハを、誘電体層で被覆した（ＳｉＯ2層を最初に適用し、続いてＡｌ2Ｏ3層を適用した）。さらに、金属マーカー及び電気パッドを、基板上にｅ−ビームリソグラフィによって調製した。前記グラフェンナノリボンを、後段で前記基板上に被着し、前記被着したグラフェンナノリボンを、隣接したマーカーとともに原子間力顕微鏡法ＡＦＭによって位置付ける場合、これらのマーカーは、前記基板上の前記グラフェンナノリボンの実際の位置を特定する手助けをしている。前記誘電体層、前記マーカー及び前記接触パッド（contact pad）を、以下の通り適用した：
１００ｎｍの熱成長されたＳｉＯ2、及び２５０℃での原子層堆積法によって成長された８０ｎｍのＡｌ2Ｏ3で被覆された縮退ドープシリコンウェハを使用した。マーカー及び接触パッドは、ＭＩＢＫ／ＩＰＡ  １：３中で９０秒間現像し、ＩＰＡ中で６０秒間停止させる、二重層ＰＭＭＡレジストを使用する電子ビームリソグラフィで特徴づけた。ＰＭＭＡ残渣を焼くため、短い酸素プラズマ（２００ｗ、１０秒）を適用した。５ｎｍのＴｉ及び４５ｎｍのＡｕを、熱蒸発を介して被着させた。リフトオフ（lift-off）は、ｎ−エチル−２−ピロリドン（ＮＥＰ）中で、６５℃、２時間行い、それに続き、アセトン及びＩＰＡですすいだ。サンプルは、その後窒素流でブローして乾かした。
【０１７５】
前記ＧＮＲ／誘電体界面の質を向上させるため、その後、前記表面を疎水性自己組織化単分子層（ＳＡＭ）で官能価させる。これは、以下の通り行なった：
ＳＡＭ被着の後で、リソグラフィ工程を可能にするため、前記ＳＡＭ官能化は、ＰＭＭＡレジストを前記基板全体にスピンコーティングし、ｅ−ビームリソグラフィ、ＭＩＢＫ／ＩＰＡ  １：３中で１分間の現像（ＩＰＡ中６０秒間で現像の停止）を介して金属マーカーの領域にウィンドウを開けることによって、基板の所定の領域に制限した。続いて、短いＯ2プラズマ（２００ｗ、１０秒間）を、ＰＭＭＡ残渣を焼くため、及びその後の前記ＳＡＭの被着のために表面を活性化するために適用した。前記ＳＡＭは、前記基板をＣ14Ｈ29ＰＯ（ＯＨ）2／ＩＰＡ溶液中に1時間浸漬することによって形成した。続いて、サンプルをＩＰＡですすぎ、窒素流でブローして乾かした。その後、前記ＰＭＭＡマスクを除去した。
【０１７６】
ｂ）基板表面上へのＧＮＲの被着：
表１の実施例1に従うＧＮＲｓを使用した。前記ＧＮＲｓを、１質量％ドデシル硫酸ナトリウム（アニオン性界面活性剤としての機能を果たす）を含む水性分散媒体に添加した。２０パルスチップ−超音波処理の後、前記サンプルを超音波処理浴中に２時間置いた。前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１の水性分散系を得た。
【０１７７】
続いて、前記溶液を１００００ｒｐｍで３分間遠心分離した。前記グラフェンナノリボンＧＮＲ１は分散状態のままであるのに対して、前記不純物は沈降した。精製グラフェンナノリボンを、例えば、デカンテーションによって、前記沈降した不純物から分離した。
【０１７８】
続いて、前記精製ＧＮＲ分散系を、基板上へ前記ＧＮＲを被着するために使用した。前記基板を、前記ＧＮＲ懸濁液中に１２時間浸漬した。その後、前記サンプルを窒素流でブローして乾燥し、水及びＩＰＡですすぎ、窒素流でブローして乾燥した。
【０１７９】
原子間力顕微鏡法で、単一のグラフェンナノリボンが被着した領域を特定した。これは、図１１及び１２（図１２は、図１１の中央領域の拡大図を表す）に示される。これらの図において、続く工程ｃ）において、前記ドレイン及びソース電極が被着される領域が既に指し示される。
【０１８０】
ｃ）ＧＮＲへの金属接触（metal contact）の形成
さらなる工程において、ソース及びドレイン電極を、ｅ−ビームリソグラフィによって前記基板上に適用した。これは以下の通り行なった：
個々のナノリボン上へ、ｅ−ビームリソグラフィで金属接触を形成するため、前記ＧＮＲｓを、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）で所定のアラインメントマーカーに対して位置付けした（図１１及び１２参照）。金属接触を形成するため、ＰＭＭＡ９５０、２．５％を前記サンプル上にスピンコートした。ｅ−ビームリソグラフィの後、サンプルを、ＭＩＢＫ／ＩＰＡ  １：３で６０秒間現像した。現像は、基板をＩＰＡ中に６０秒間浸漬することによって停止した。その後、金属接触を、熱蒸発を介して被着させた（０．５ｎｍのＴｉ及び３０ｎｍのＡｕＰｄ（４０／６０））。リフトオフは、上記の通り行なった。
【０１８１】
図１１及び１２（図１２は、ドレイン及びソース電極の間のギャップ領域の拡大図である）に示した通り、前記ドレイン電極及び前記ソース電極に接続している、まさに単一のグラフェンナノリボンがある。
【０１８２】
ｄ）デバイスの特性評価（characterization）
電気測定を、空気中のプローブステーション（probe station）上のＡｇｉｌｅｎｔ４１５５Ｃで行なった。転送及び出力特性を、図１３ａ及び１３ｂに示す。トランジスタは、高いオン電流（high on current）（−０．５Ｖのドレイン−ソース電圧ＶDSで、４８μＡ）、及び１０００ｃｍ2／Ｖｓの高い飽和電荷担体移動度（high saturation charge carrier mobility）によって特徴づけられる。さらに、出力曲線において、より大きいＶDSでの電流飽和と同様に、小さいＶDSでの直線のＩＤ対ＶDS曲線から、低い接触抵抗が推測できる。
【図１】
2016536261.tif 000005
【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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【国際調査報告】
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