(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノサイズを有するナノ物質を把持・放出することができる複数本のナノチューブを有したナノピンセットを用い、前記ナノチューブ先端部でナノピンセット把持部を構成し、このナノピンセット把持部で前記ナノチューブ先端部を閉じてナノ物質を把持し、この把持状態のナノピンセット把持部を共振させてその固有振動数ｆｍを計測し、ナノ物質を把持しない状態のナノピンセット把持部の固有振動数をｆ０としたとき、両固有振動数を対比して固有振動関係式を用いながら把持されているナノ物質の質量を導出することを特徴とするナノ物質の質量計測方法。
【請求項２】
前記ナノピンセット把持部に外部電極を接近させ、ナノピンセット把持部と外部電極間に交流電圧を印加し、交流静電誘導によりナノピンセット把持部を共振させて固有振動数ｆ０、ｆｍを計測する請求項１に記載のナノ物質の質量計測方法。
【請求項３】
複数本のナノチューブの基端部を固定するナノピンセット本体と、前記ナノチューブの先端部からなるナノピンセット把持部と、このナノピンセット把持部を開閉自在に制御しナノ物質を把持・放出する手段と、このナノピンセット把持部に接近して配置された外部電極と、前記ナノピンセット把持部と前記外部電極間に共振用の交流電圧を印加する交流電源からなる共振手段と、前記ナノ物質を把持した状態の前記ナノピンセットの固有振動数ｆｍと前記ナノ物質を把持しない状態の前記ナノピンセットの固有振動数ｆ０を計測する計測手段と、前記ｆｍ及び前記ｆ０を対比する対比手段と、前記ｆｍ及び前記ｆ０からナノ物質の質量を導出する導出手段から構成されることを特徴とするナノ物質の質量計測装置。
【請求項４】
複数本のナノチューブの基端部を固定するナノピンセット本体と、前記ナノチューブの先端部からなるナノピンセット把持部と、このナノピンセット把持部を開閉自在に制御しナノ物質を把持・放出する手段と、前記ナノピンセットに形成された圧電素子と、この圧電素子に共振用の交流電圧を印加する交流電源からなる共振手段と、前記ナノ物質を把持した状態の前記ナノピンセットの固有振動数ｆｍと前記ナノ物質を把持しない状態の前記ナノピンセットの固有振動数ｆ０を計測する計測手段と、前記ｆｍ及び前記ｆ０を対比する対比手段と、前記ｆｍ及び前記ｆ０からナノ物質の質量を導出する導出手段から構成されることを特徴とするナノ物質の質量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数本のナノチューブを開閉してナノスケールの大きさを有するナノ物質を把持・放出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前後におけるナノピンセット把持部の共振振動数を測定して、把持しているナノ物質の質量を計測できるナノ物質の質量計測方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子や分子などの超微小物質の質量を測定する方法として質量分析法が使用されている。この質量分析法は、試料をイオン化し、そのイオンを電場で加速して質量に応じて飛行速度を変化させ、その後磁場中で回転させて比電荷ｅ／ｍ又はｍ／ｅに従ってイオン流を分離し、質量スペクトルの各ピークからイオンの質量を導出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この質量分析法は、原子や分子のように比較的軽い物質の質量を精度よく測定できる利点を有している。しかし、この方法は、１００個〜１００００個程度の原子が集合してできる超微粒子などのナノ物質の質量測定には不向きである。
【０００４】
ナノ物質の質量は原子と比較して大きいため、電子衝撃や高周波火花放電でイオン化しても、そのイオンを空間飛行させるためには超高電界が必要となり、このような電界を実現するには、装置が巨大化してしまう欠点がある。また、空間飛行させることができたとしても、イオンの慣性が大きいために、回転に必要な磁場が極端に大きくなり、上記と同様に装置全体が巨大化してしまう。
【０００５】
原子核研究などで重イオンビームを作る装置が実現しているが、これらの装置は極めて巨大なもので、重イオンのレベルでさえこのように巨大な装置を必要とするのである。従って、重イオンより更に大きなナノ物質やナノ粒子をイオン化して質量を測定するとなると、この質量分析法では実用的にもコスト的にも不可能であると言わざるを得ない。
【０００６】
従って、本発明に係るナノ物質の質量計測方法及びその装置は、イオン化装置や電界加速装置や磁場回転装置を用いないで、ナノチューブ等を先端に取り付けたナノピンセットでナノ物質を把持し、把持の前後における共振振動数の変化から極めて簡単にナノ物質の質量を計測することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ナノサイズを有するナノ物質を把持・放出することができるナノピンセットを用い、このナノピンセット把持部でナノ物質を把持し、この把持状態のナノピンセット把持部を共振させてその固有振動数ｆmを計測し、ナノ物質を把持しない状態のナノピンセット把持部の固有振動数をｆ0としたとき、両固有振動数を対比して把持されているナノ物質の質量を導出することを特徴とするナノ物質の質量計測方法である。
【０００８】
請求項２の発明は、前記ナノピンセット把持部が複数本のナノチューブの先端部によって構成されている請求項１に記載のナノ物質の質量計測方法である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記ナノピンセット把持部に外部電極を接近させ、ナノピンセット把持部と外部電極間に交流電圧を印加し、交流静電誘導によりナノピンセット把持部を共振させて固有振動数ｆ0、ｆmを計測する請求項１に記載のナノ物質の質量計測方法である。
【００１０】
請求項４の発明は、ナノピンセット把持部を先端に有するナノピンセットに圧電素子を形成し、この圧電素子に交流電圧を印加することにより、前記ナノピンセット把持部を共振させて固有振動数ｆ0、ｆmを計測する請求項１に記載のナノ物質の質量計測方法である。
【００１１】
請求項５の発明は、複数本のナノチューブの基端部を固定するナノピンセット本体と、前記ナノチューブの先端部からなるナノピンセット把持部と、このナノピンセット把持部を開閉自在に制御する手段と、このナノピンセット把持部に接近して配置された外部電極と、ナノピンセット把持部と外部電極間に共振用の交流電圧を印加する交流電源から構成されることを特徴とするナノ物質の質量計測装置である。
【００１２】
請求項６の発明は、複数本のナノチューブの基端部を固定するナノピンセット本体と、前記ナノチューブの先端部からなるナノピンセット把持部と、このナノピンセット把持部を開閉自在に制御する手段と、前記ナノピンセットに形成された圧電素子と、この圧電素子に共振用の交流電圧を印加する交流電源から構成されることを特徴とするナノ物質の質量計測装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、ナノ物質を把持したり放出できる装置として、ナノピンセットを特願平２０００−１１２７６７号及び特願２０００−４０４００６として既に提案している。このナノピンセットは、ナノピンセット本体に複数本のナノチューブの基端部を固定し、ナノチューブの先端部を静電気や圧電素子により開閉自在に制御してナノ物質を把持・放出する装置である。
【００１４】
本発明者等は、ナノピンセット把持部にナノ物質を把持させる前及び把持させた後において、ナノチューブの共振周波数が変化し、この変化量からナノ物質の質量を測定できるのではないかと想到するに到った。
【００１５】
Ｈ原子１個の質量は１．６×１０-24ｇであり、重いＢｉ原子１個の質量は３．３×１０-22ｇである。ナノ物質はこれらの原子が１０００個〜１００００００個程度集合した物質であると考えると、ナノ物質の質量は１０−２１ｇ〜１０−１６ｇ程度であると考えられる。
【００１６】
これに対し、ナノチューブの典型例として、カーボンナノチューブの１本の質量を考察してみる。カーボンナノチューブは中空であるが、中実のグラファイト棒と仮定すると、直径２０ｎｍで長さ１μｍのカーボンナノチューブの質量は、ｍ＝ρＡＬ＝２．３（ｇ／ｃｍ3）×π×１０2（１０-18ｍ2）×１０-6（ｍ）＝７．２×１０-16ｇである。
【００１７】
実際のカーボンナノチューブは中空であり、直径も更に小さくできるとすると、１本のカーボンナノチューブの質量は、１０-16ｇ〜１０-17ｇであると考えられる。これに対し、ナノ物質の質量は１０-21ｇ〜１０-16ｇであるから、ナノ物質をカーボンナノチューブに把持させたとき、その共振振動数は有意に変化するはずである。従って、その変化量からナノ物質の質量を逆算できることが考えられる。
【００１８】
そこで、共振振動数を測定するためのモデルを考察するために、本発明者等が開発したナノピンセットの本体を壁体と考え、ナノチューブ先端部はこの壁体から突出した片持ばりであると考える。この片持ばりの固有振動数、つまり共振振動数を次ぎに考察する。
【００１９】
図１は、本発明の原理となる片持ばりの固有振動を示すモデル図である。壁体Ｗから体積密度ρ、断面積Ａ、長さＬの片持ばり１が突出している。この片持ばり１が曲げ振動を起こしたとき、ニュートンの運動方程式を解くと、ｎ＝１の固有振動数ｆ0はｆ0＝（１／２π）（１．８７５／Ｌ）2（ＥＩ／ρＡ）1/2で与えられることが分かる。ここで、Ｅは材料の縦弾性係数、Ｉは断面二次モーメントである。
【００２０】
図２は、本発明の原理となる質点を担持した片持ばりの固有振動を示すモデル図である。片持ばり１の先端に質量ｍの質点１ａが担持されている。この片持ばり１が曲げ振動を起こしたとき、その固有振動数ｆmをレイリーの方法を用いて解くと、ｆm＝（１／２π）（１．８７５／Ｌ）2（０．２４６／（０．２２７＋μ））1/2（ＥＩ／ρＡ）1/2で与えられることが分かる。ここで、μ＝ｍ／ρＡＬである。
【００２１】
従って、これらの固有振動数の比率は、ｆm／ｆ0＝（０．２４６／（０．２２７＋μ））1/2で与えられる。この式から、ｍ＝｛０．２４６（ｆ0／ｆm）2−０．２２７｝ρＡＬとなり、固有振動数ｆ0、ｆmとカーボンナノチューブの質量ρＡＬからナノ物質の質量ｍが導出できる。
【００２２】
この式を更に簡単化する。係数０．２４６と０．２２７を０．２４で近似し、ｆm＝ｆ0−Δｆと置くと、２次以上の微小項を無視して、ｍ＝０．４８(Δｆ／ｆ0)ρＡＬとなる。前述したように、ρＡＬ＝１０-16ｇ〜１０-17ｇであり、Δｆ／ｆ0として１０-3のオーダーまで測定できるとすると、ｍ＝１０-19ｇ〜１０-20ｇまで計測できることが分かった。
【００２３】
ナノ物質の質量は、前述したように、１０-21ｇ〜１０-16ｇと予想できるから、上記の測定限界（１０-20ｇ）にほぼ含まれており、本発明方法によってナノ物質の質量を測定できることが十分に示された。Δｆ／ｆ0として１０-4のオーダーまで測定できるとすれば、ρＡＬの測定限界は１０-21ｇとなり、ナノ物質の質量の予想範囲を全て測定可能範囲内に含むことになる。
【００２４】
図３はナノピンセットの概略図である。ナノピンセット１１は、本体３に電極４ａ、４ｂを形成し、各電極にナノチューブ５ａ、５ｂの基端部を固着させて構成されている。ナノチューブ５ａ、５ｂの先端部で把持部１１ａが形成される。
【００２５】
図４はナノ物質を把持したナノピンセットの概略図である。電極４ａ、４ｂの間にスイッチＳＷ１を介して直流電源Ｅが接続されている。この直流電源Ｅによりナノチューブ５ａ、５ｂに正負の静電気が誘導され、静電引力によってナノチューブ５ａ、５ｂの先端、即ち把持部１１ａが閉じ、ナノ物質２を把持する。
【００２６】
カーボンナノチューブは導電性ナノチューブであり、このような導電性ナノチューブにより把持部１１ａを構成する場合には、静電引力により絶縁性や半導体性のナノ物質２を把持することは容易である。しかし、導電性のナノ物質２を把持するときには、把持部１１ａの先端がナノ物質２を介して導通し、静電引力が低下することがある。
【００２７】
しかし、カーボンナノチューブなどの導電性ナノチューブの表面を絶縁膜でコーティングしてナノチューブ５ａ、５ｂとして用いれば、ナノ物質の導電性や絶縁性に拘わらず、広範囲の電気的性質を有したナノ物質２を把持することができる。
【００２８】
図５は、ナノ物質を把持したナノピンセットを交流静電誘導により共振させる第１実施形態の構成図である。把持部１１ａに接近させて外部電極６を配置し、外部電極６とナノピンセット１１の間にスイッチＳＷ２を介して交流電源Ｖを取り付ける。この交流電源Ｖにより交流電圧を印加すると、把持部１１ａと外部電極６の間に交流静電誘導が生起して、把持部１１ａが強制振動される。
【００２９】
図６はナノピンセットを共振させるために印加される交流電圧の概略波形図である。交流電圧Ｖ（ｔ）は、Ｖ（ｔ）＝Ｖ0ｓｉｎ（２πｆｔ）で与えられ、振動数ｆの交流電圧が外部電極６から印加される。
【００３０】
図７は交流静電誘導によりナノピンセットに作用する力の概略波形図である。外部電極６に正電荷が誘導されると、把持部１１ａには負電荷が誘導され、また外部電極６に負電荷が誘導されると、把持部１１ａには正電荷が誘導される。つまり、交流電圧の１周期の間に把持部１１ａに作用する静電引力は２回生起するから、交流静電引力Ｆ（ｔ）の振動数は２ｆとなる。従って、ナノピンセット把持部１１ａは振動数２ｆで振動する。
【００３１】
図８はナノピンセット把持部の振幅と振動数の関係を示す共振図である。ナノピンセット１１に印加する交流電圧の振動数を次第に増大させてゆくと、把持部１１ａが振幅Ａで強制振動し始め、振動数ｆmで振幅Ａが最大に達したとき、共振状態にあると考えられる。つまり、交流電圧により印加される振動数２ｆが把持部の１１ａの固有振動数と一致したときに強制振動が最大に達する。この共振状態は電子顕微鏡の中で確認できるが、交流静電誘導における電流の位相変化を観察して確認することもできる。
【００３２】
従って、ナノピンセット１１が共振状態にあるとき、交流電圧の振動数の２倍が把持部１１ａの固有振動数ｆｍに一致することになる。このようにして、ナノ物質２を把持しない状態の固有振動数ｆ0と、ナノ物質２を把持したときの固有振動数ｆmを測定する。
【００３３】
固有振動数ｆ0とｆmが測定されると、ｍ＝｛０．２４６（ｆ0／ｆm）２−０．２２７｝ρＡＬの式、又はｍ＝０．４８(Δｆ／ｆ０)ρＡＬ＝０．４８(（ｆ0−ｆm）／ｆ0)ρＡＬの式から、ナノ物質２の質量ｍが導出できる。ここで、ρＡＬは把持部１１ａの質量である。
【００３４】
図９はナノ物質を把持したナノピンセットを圧電素子により共振させる第２実施形態の構成図である。電極４ｂに圧電素子７が皮膜状に形成され、この圧電素子７の両端に交流電圧を印加できるように、端子７ａ、７ｂを介して交流電源Ｖが接続されている。
【００３５】
圧電素子７に交流電圧Ｖ（ｔ）を印加すると、圧電素子７はその振動数ｆに従って伸縮振動し、把持部１１ａを振動数ｆで強制振動させる。この振動数ｆが前述した固有振動数ｆ0、ｆmに一致したときに把持部１１ａは最大振幅で共振する。この共振状態の交流振動数を読み取ることにより、前記固有振動数ｆ0又はｆmを計測することができる。
【００３６】
圧電素子７により把持部１１ａを機械的に共振させる場合には、ナノチューブの材質は特に関係しない。従って、ナノチューブの物性が導電性、半導体性、絶縁性の何れであっても把持部１１ａを共振させることが可能である。この理由は、静電引力を用いないため、電気的な短絡が生じないからである。従って、ナノチューブとしてはカーボンナノチューブのような導電性ナノチューブのみならず、ＢＮ系ナノチューブやＢＣＮ系ナノチューブのような絶縁性ナノチューブも使用することができる。
【００３７】
また、ナノピンセット把持部１１ａの開閉機構として静電開閉機構以外に、圧電膜による開閉機構を用いることもできる。ナノチューブ５ａ、５ｂに圧電膜を被膜形成し、この圧電膜に電圧を印加してナノチューブ５ａ、５ｂを伸縮させることによりナノチューブ５ａ５ｂが屈伸し、この結果ナノピンセット把持部１１ａが開閉制御される。この場合には、固有振動数の計測には図５の交流静電誘導や図９の圧電素子による機械的振動の両者を使用できる。
【００３８】
図１０は３本のナノチューブを用いたナノピンセットを圧電素子で共振させる第３実施形態の構成図である。この実施形態では、ＡＦＭ用のカンチレバーを用いてナノピンセット１１を構成している。ここでＡＦＭとは原子間力顕微鏡のことである
【００３９】
カンチレバーにはリード電極１２、１３、１４が形成され、その先端にナノチューブ８、９、１０の基端部を接触させ、その上をコーティング膜１２ｂ、１３ｂ、１４ｂで固定することによってナノピンセット１１が形成されている。
【００４０】
リード電極１２、１３、１４の後端にある端子１２ａ、１３ａ、１４ａにスイッチＳＷ１と直流電源Ｅを接続し、直流電源Ｅの負極をアースＥＡに接続している。この直流電源Ｅによりナノチューブ先端８ａは正に帯電し、ナノチューブ先端９ａ、１０ａは負に帯電する。
【００４１】
把持部１１ａはナノチューブ先端８ａ、９ａ、１０ａの３本で構成されるから、どのような形状のナノ物質２でも確実に把持することができる。スイッチＳＷ１の開閉により、把持部１１ａを開閉することによりナノ物質２の把持と放出を操作できる。
【００４２】
コーティング膜１３ｂの近傍に圧電物質を膜状に形成した圧電素子７が形成されており、その両端にある端子７ａ、７ｂにスイッチＳＷ２を介して交流電源Ｖが接続されている。この交流電源Ｖを印加すると、圧電素子７が伸縮振動して把持部１１ａを強制振動させる。把持部１１ａの共振状態は電子顕微鏡の中で観察できる。
【００４３】
ナノ物質２を把持しない場合と把持した場合における共振振動数が、それぞれの場合の固有振動数ｆ0、ｆmを与えるから、この振動数からナノ物質２の質量を前述した式を通して導出する。
【００４４】
図１１はＡＦＭ操作も可能なナノピンセットを圧電素子で共振させる第４実施形態の構成図である。ナノチューブ２８、２９の２本でナノピンセット把持部１１ａを形成するが、ナノチューブ２８の方がナノチューブ２９より下方に突出しており、ナノチューブ２８の先端２８ｃでＡＦＭ操作を行う。ナノチューブ先端部２８ａをナノチューブ先端部２９ａより長く設定する操作は電子顕微鏡の中で確認しながら行われる。
【００４５】
ナノチューブ２８、２９の基端部２８ｂ、２９ｂにはナノチューブリード線２０、２０が接続され、それらの上面はコーティング膜２１、２１により本体２６に固定されている。また、本体２６には圧電素子７が膜状に形成され、両端の端子７ａ、７ｂに交流電圧が印加される。
【００４６】
図１２は、ナノ物質の質量を計測しながらナノ構造物を構築するナノマニピュレータ装置の作動説明図である。図１１に示されるナノピンセット１１がカンチレバー２５を利用して構成されており、ナノチューブリード線２０は電極２３を介してスイッチＳＷ１及び直流電源Ｅ及び直流電圧制御回路ＥＣに接続される。直流電圧を可変してナノチューブ２８、２９を開閉制御している。
【００４７】
圧電素子７の端子７ａ、７ｂにはスイッチＳＷ２及び交流電源Ｖが接続されている。まず、ナノチューブ先端２８ｃを探針として試料表面２４を走査しながらナノ物質２６の集積場所を探索する。ナノ物質２６の場所が分かると、ナノチューブ先端部２８ａ、２９ａの間にナノ物質２６を位置させ、スイッチＳＷ１をオンして把持部１１ａを閉じ、ナノ物質２６を固く保持する。
【００４８】
次ぎに、スイッチＳＷ２をオンして交流電源Ｖにより把持部１１ａを共振させ、ナノ物質２６の質量を計測してナノ物質２６の種類を同定する。その後、ナノチューブ先端２８ｃにより試料表面２４をＡＦＭ走査してナノ構造物２７の位置に移動する。ナノ構造物２７の必要位置をＡＦＭ走査で探索し、その位置に移動した後、スイッチＳＷ１をオフしてナノ物質２６を放出する。この操作を繰り返しながら、ナノ構造物２７を組み立ててゆく。
【００４９】
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。
【００５０】
請求項１の発明によれば、ナノ物質を把持したナノピンセット把持部の固有振動数ｆmを共振現象を利用して計測し、無把持の固有振動数ｆ0と対比計算するだけでナノ物質の質量を計測できるから、極めて簡単な構成で１０-20ｇ程度までのナノ物質の質量を迅速に導出できる。従って、半導体や分子生物学その他のナノ物質を扱う研究分野や製造技術分野に画期的なナノ物質計測手法を与えることができる。
【００５１】
請求項２の発明によれば、ナノピンセット把持部を複数本のナノチューブの先端部によって構成するから、ナノチューブの各々を自在に制御できるから、効率的なナノ物質の質量計測方法を提供できる。
【００５２】
請求項３の発明によれば、ナノピンセット把持部に外部電極を接近させ、両者間に交流電圧を印加し、交流静電誘導により共振させるだけで固有振動数ｆ0、ｆmを計測できるから、極めて単純な構成で種々の形態のナノピンセットに対応でき、活用性の高いナノ物質の質量計測方法を提供できる。
【００５３】
請求項４の発明によれば、ナノピンセット本体に圧電素子を形成し、この圧電素子に交流電圧を印加するだけでナノピンセット把持部を共振させることができるから、導電性、半導体性、絶縁性の全ての物性を有したナノ物質の質量計測を実現できる質量計測方法を提供できる。
【００５４】
請求項５の発明によれば、ナノピンセット把持部と、外部電極と、交流電源という極めて簡単な構成で、交流静電誘導による共振現象をとおしてナノ物質の質量を迅速に計測できる装置を提供できる。
【００５５】
請求項６の発明によれば、ナノピンセット把持部と、圧電素子と、交流電源という極めて単純な構成で、圧電素子による機械的共振現象を通してナノ物質の質量を迅速正確に計測できる装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理となる片持ばりの固有振動を示すモデル図である。
【図２】本発明の原理となる質点を担持した片持ばりの固有振動を示すモデル図である。
【図３】ナノピンセットの概略図である。
【図４】ナノ物質を把持したナノピンセットの概略図である。
【図５】ナノ物質を把持したナノピンセットを交流静電誘導により共振させる第１実施形態の構成図である。
【図６】ナノピンセットを共振させるために印加された交流電圧の概略波形図である。
【図７】交流静電誘導によりナノピンセットに作用する力の概略波形図である。
【図８】ナノピンセット把持部の振幅と振動数の関係を示す共振図である。
【図９】ナノ物質を把持したナノピンセットを圧電素子により共振させる第２実施形態の構成図である。
【図１０】３本のナノチューブを用いたナノピンセットを圧電素子で共振させる第３実施形態の構成図である。
【図１１】ＡＦＭ操作も可能なナノピンセットを圧電素子で共振させる第４実施形態の構成図である。
【図１２】ナノ物質の質量を計測しながらナノ構造物を構築するナノマニピュレータ装置の作動説明図である。
【符号の説明】
１は片持ばり、１ａは質点、２はナノ物質、３は本体、４ａ・４ｂは電極、５ａ・５ｂはナノチューブ、６は外部電極、７は圧電素子、７ａ・７ｂは端子、８・９・１０はナノチューブ、８ａ・９ａ・１０ａはナノチューブ先端部、１１はナノピンセット、１１ａはナノピンセット把持部、１２・１３・１４はリード電極、１２ｂ・１３ｂ・１４ｂはコーティング膜、２０はナノチューブリード線、２１はコーティング膜、２３は電極、２３はカンチレバー、２４は試料表面、２６はナノ物質、２７はナノ構造物、２８・２９はナノチューブ、２８ａ・２９ａはナノチューブ先端部、２８ｂ・２９ｂはナノチューブ基端部、２８ｃはナノチューブ先端、Ａは断面積、Ｌは長さ、ρは体積密度、Ｅは直流電源、ＳＷ１はスイッチ、ＳＷ２はスイッチ、ＥＡはアース、Ｖは交流電源、ＥＣは直流電圧制御回路、ｆ0は無把持の固有振動数、ｆmは把持状態の固有振動数。
【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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