Патентование изобретений в области высоких и нанотехнологий

Уникальные свойства нанообъектов позволили создать на их основе новые устройства. Например, углеродные нанотрубки (УНТ), имея минимальный радиус закругления (единицы нанометров), могут использоваться в качестве высокостабильных катодов, автоэмиттирующих электроны. Это связано с тем, что предел текучести графеновых слоев, из которых состоят нанотрубки, на порядок выше аналогичных параметров самых прочных металлических и полупроводниковых материалов [1]. Например, удельная прочность УНТ составляет 4 ГПа (у стали 0,4 ГПа), удельный модуль упругости УНТ – 400 ГПа (у стали – 26 ГПа). Кроме этого, можно изготавливать массивы УНТ с незначительной дисперсией их диаметров в рамках одного процесса [2]. Также графеновые стенки нанотрубок имеют более высокую по сравнению с кремнием и германием термостойкость [1]. Все это позволяет на основе УНТ создавать плоские экраны дисплеев с высоким разрешением, мощные высокоэффективные осветительные приборы, а также усилители катодно-сеточных узлов вакуммных радиоламп и генераторов СВЧ-диапазона. Кроме этого, показана принципиальная возможность создания различных устройств наноэлектроники с использованием УНТ [3]. Причем, характеристики УНТ по сравнению с традиционно используемыми автоэмиттирующими остриями [4] принципиально улучшили эти приборы.

Тем не менее, при патентовании многих устройств на основе УНТ, если ограничиться введением в первый независимый пункт формулы изобретения только использование нанотрубок, то, сославшись на известные свойства нанотрубок, экспертиза может подвергнуть сомнению изобретательский уровень технического решения. Например, в заявке на усилитель-преобразователь [5] отличительный признак «выполнение катода на основе УНТ» был дополнен вариантом выполнения базовой основы катода 1 (рис. 6.1) на основе нано– или микроструктурированного алмаза 2, а пространство между нанотрубками 3 было заполнено алмазоподобной пленкой 4. Это повысило эффективность работы устройства, а также его изобретательский уровень.

Примером использования нанообъектов в нанотехнологических устройствах могут служить зонды, имеющие сенсорные элементы с радиусом закругления в несколько нанометров и предназначенные для получения атомарного разрешения. В 1992 г. был разработан способ изготовления сенсорных элементов в виде нитевидных кристаллов [6].

Рис. 6.1. Усилитель-преобразователь: 1 – основа катода; 2 – нано– или микроструктурированный алмаз; 3 – нанотрубки; 4 – алмазоподобная пленка

Рис. 6.2. Способ формирования сенсорных элементов: 1 – электронный луч; 2 – зонд; 3 – углеродосодержащий материал; 4 – нитевидный кристалл; 5 – дополнительный электронный луч