There have been many research results about the nano gripper using carbon nanotube because of its superior mechanical and electrical properties to the conventional material. But, it is very difficult to find out the carbon nanotube having proper length for nano gripper and to attach a carbon nanotube on the substrate.
In this thesis, a new method is proposed to make a CNT (carbon nanotube) arm and to control its length for a nano gripper that can handle a sub-micrometer sized particle. And also, it is shown to grip a particle using the nano gripper that was made by a tungsten tip and carbon nanotube.
The electrochemical etching method is used to control the length of the CNT arm by cutting the carbon nanotube with arbitrary length and it is possible to monitor the process through the current measurement. And also, it is possible to enhance the fixation strength of the carbon nanotube on the substrate with the current during the cutting process. The etch rate of the carbon nanotube can be calculated from the etched volume and the magnitude of applied charge. The carbon nanotube is successfully cut using this method in a CNT arm of a nano gripper.
The nano gripper is composed of two single CNT arms and macro actuators such as a piezo actuator. The gripping and placing action of a particle are done under the direct view of an optical microscope with the nano gripper. A sub-fml sized particle is used for the target particle which is stuck on a target particle holder. Since the diameter of the carbon nanotube is about IOOnm, the overall process is done under the circumstance of an optical microscope.
Compared with the previous researches about the nano gripper, the separated substrate of the nano gripper, which is proposed in this thesis, has some advantages as followings. It is possible to grip large particle because the gripping range of nano gripper is not confined due to the macro actuators. It is possible to use conductive material as the substrate of nano gripper and it is not necessary to deposit additional electrodes on the substrate.
탄소나노튜브의 뛰어난 기계적 전기적인 특징을 이용한 나노 그리퍼에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나, 나노 그리퍼의 기저물에 탄소나노튜브를 부착하거나, 적절한 탄소나노튜브를 찾는 과정는 매우 힘든다.
본 논문에서는 수백 나노미터크기의 대상물을 핸들링할 수 있는 나노 그리퍼의 제작방법 및 나노 그리퍼에 적용가능 하도록 탄소나노튜브를 적절한 길이로 조절하는 새로운 방법을 제시한다. 그리고, 탄소나노튜브와 텅스텐 팁을 이용하여 제작된 나노그리퍼를 이용하여 나노 대상물을 조작한 결과를 보여준다.
전해에칭방법을 이용하여 단일 CNT arm에서 탄소나노튜브의 길이를 임으로 조절하였으며, 이러한 과정은 전류의 측정을 통하여 모니터링하였다. 그리고, 이러한 과정에서 기저물과 탄소나노튜브 사이의 접착력을 강화하는 효과를 얻었다. 또한, 인가된 전하량과 에칭된 탄소나노튜브의 부피를 이용하여 탄소나노튜브의 에칭율을 계산하였다. 결과적으로 이러한 방법을 이용할 경우 탄소나노튜브를 임의의 길이로 자를수 있음을 확인하였다.
본 연구에서 제시한 나노 그리퍼는 두개의 단일 CNT arm과 피에조 엑츄에이터와 같은 마크로 엑츄에이터를 이용하여 제작하였다. 나노 그리퍼의 제작 및 이를 이용한 나노 대상체의 조작과정은 광학현미경 환경하에서 수행되었는데, 이는 사용된 탄소나노튜브의 지름이 약 100 나노미터로 고배율 광학현미경으로 모니터링 가능한 크기이다.
기존의 나노 그리퍼와 비교하여 본 연구에서 제시한 나노 그리퍼는 분리된 기저물 구조를 하고 있으므로, 다음과 같은 장점을 가진다. 마크로 엑츄에이터를 이용하기 때문에 대상물체의 크기 제한을 받지 않는다. 또한, 도체를 기저물로 사용가능하며, 이로 인하여 추가의 전극을 증착할 필요가 없다.
