(57)【要約】【課題】活性物質を基板表面上に固定する方法を提供する。【解決手段】本発明は、活性物質を基板表面上に固定する方法に関することである。本発明では、基板をクリーニングし、ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質し、大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質し、前記基板の表面末端に活性物質を固定する。この方法は、真空条件、或いは運搬ガスが必要なくて、低廉で簡単に均一であるシラン化合物の単分子膜を高密度に再現性があるように形成させることができ、このように形成されたシラン化合物の単分子膜上に活性物質を固定させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をクリーニングする段階と、
ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階と、
大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階と、
前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階と、を含むことを特徴とする活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項２】
前記基板をクリーニングする段階は、
前記基板を沸騰アセトン中に浸す段階と、
前記基板を沸騰メタノール中に浸す段階と、
前記基板を硫酸と過酸化水素の混合溶液のうちに浸す段階と、
前記基板を弗化アンモニウムと弗酸の混合物のうちに浸す段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項３】
大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階は、
反応容器のうちに前記基板を入れる段階と、
大気圧の不活性ガス雰囲気下で前記反応容器のうちで前記基板と離隔されるように位置した溶液容器のうちに有機シラン化合物溶液を入れる段階と、
前記溶液容器のうちの有機シラン化合物の蒸気を発生させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項４】
前記有機シラン化合物は、Ｒ1-(ＣＨ2)n-Ｓｉ(Ｒ2Ｒ3Ｒ4）の化学式を有し、
前記Ｒ1は、末端、或いは分枝、非環式、或いは環式の不飽和炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基と、を含むグループから選択される少なくとも一つであり、
前記ｎは、１乃至８であり、
前記Ｒ2、Ｒ3、及びＲ4は、各々のアルキル基、アルコキシ基、及び塩素とを含むグループから選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項１に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項５】
前記活性物質は、バイオ物質であり、
前記Ｒ1は、アルデヒド基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基を含むグループから選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項４に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項６】
前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階前に、
前記活性物質と反応することができる作用基で、前記基板を改質する段階
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項７】
前記作用基は、アミン基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、シアノ基、アルデヒド基、イソシアノ基、イソチオキシアノ基、ハロゲン基、ニトロ基、チオル基、及びグリニャール化合物とを含むグループから選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項６に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項８】
前記活性物質は、バイオ物質であり、
前記作用基は、アルデヒド基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項６に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項９】
前記活性物質は、機能性物質であり、
前記作用基は、非環式または環式不飽和炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項６に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項１０】
前記活性物質は、バイオ物質、機能性物質、ナノ物質、及び高分子とを含むグループから選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【請求項１１】
ヒドロキシル基に前記基板の表面を改質する段階は、前記基板の表面に対して酸素プラズマ処理をする段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性物質を基板表面上に固定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報技術(Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＩＴ)、バイオ技術(Ｂｉｏ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＢＴ)、ナノ技術(Ｎａｎｏ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＮＴ)間の融合技術が社会的、国際的に注目されている。バイオテクノロジー及びナノ技術は、情報技術と共に２１世紀を導いていく主要な技術に注目されている。さらにこのような技術は、今後、独自に発展していくより技術間、或いは産業間の結合と融合を通じて発展していくと予想される。このためには、既存に開発されてきた電子、磁気、光素子にバイオ物質及び機能性物質を固定させるために素子の表面を化学的に改質させ、高い再現性、大量生産、及び高い収率を有するようにバイオ物質及び機能性物質を固定させることが重要である。再現性あるように化学的に活性化させるためには、コーティングされる薄膜の厚さが一定に調節にならなければならない。特に、バイオセンサー及び環境物質感知センサーなどのように分析物質を感知するためには、ターゲット物質の受容体をセンサー表面に高密度に固定させてこそ高い敏感度を有するセンサーを製作することができる。
【０００３】
一般的に、酸化膜を有する素子及びシリコン基盤素子にバイオ物質及び機能性物質を固定する最も代表的な方法にエタノール、トルエンなどの溶媒にシラン物質を溶かし、基板と反応をさせて基板を改質させる。しかし溶液でのシラン反応は、水の量に従って、高分子反応によって多層膜が形成されたり、全体的に均等ではないフィルム、即ち、アイランドのようなものが形成される短所がある。そして外部環境に非常に敏感であるため、再現性あるように表面を改質することが非常に難しい。それで開発されたことがシラン物質をガス化して酸化膜をシラン物質に改質する方法である。これは、ＣＶＤ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)方法であって、真空チャンバーに酸化膜基板をローディングし、一般的に窒素ガスを運搬ガスとして使用してシラン物質を酸化膜の表面に蒸着させる方法である。ＣＶＤ方法を使用してシラン物質を蒸着する方法は、溶液上で反応しないため、より均一であるシラン分子膜を形成させることができ、再現性ある分子膜を形成することができる。しかし、真空チャンバーを設計しなければならなく、運搬ガスを使用するべきであるため、高い設置費用と複雑な装置が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開第２００５−００４８２１９号公報
【特許文献２】韓国特許公開第２００４−００９７１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コストが低く簡単に、均一であるシラン化合物の単分子膜を高密度に再現性あるように形成させるためである。
【０００６】
本発明の他の目的は、このように形成されたシラン化合物の単分子膜上に活性物質を固定させることができる活性物質を基板表面上に固定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明による活性物質を基板表面上に固定する方法は、基板をクリーニングする段階と、ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階と、大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階と、前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階と、を含む。
【０００８】
前記基板をクリーニングする段階は、前記基板を沸騰アセトン中に浸す段階と、前記基板を沸騰メタノール中に浸す段階と、前記基板を硫酸と過酸化水素の混合溶液のうちに浸す段階と、前記基板を弗化アンモニウムと弗酸の混合物のうちに浸す段階と、を含むことができる。
【０００９】
前記大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階は、反応容器のうちに前記基板を入れる段階と、大気圧の不活性ガス雰囲気下で、前記反応容器のうちで前記基板と離隔されるように位置した溶液容器のうちに有機シラン化合物溶液を入れる段階と、前記溶液容器のうちの有機シラン化合物の蒸気を発生させる段階と、を含むことができる。
【００１０】
本発明の一例において、前記有機シラン化合物は、Ｒ1-(ＣＨ2)n-Ｓｉ(Ｒ2Ｒ3Ｒ4）の化学式を有することができる。この際、前記Ｒ1は、末端、或いは分枝、非環式、或いは環式の不飽和の炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基と、を含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記ｎは、１乃至８であり得り、前記Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、各々アルキル基、アルコキシ基、及び塩素とを含むグループから選択される少なくと一つでありうる。
【００１１】
本発明の一例によると、前記活性物質は、バイオ物質でありうり、この際、前記Ｒ1は、アルデヒド基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
【００１２】
本発明の他の例によると、前記方法は、前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階の前に、前記活性物質と反応することができる作用基で前記基板を改質する段階をさらに含むことができる。この際、前記作用基は、アミン基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、シアノ基、アルデヒド基、イソシアノ基、イソチオキシアノ基、ハロゲン基、ニトロ基、チオル基及びグリニャール化合物とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
具体的に本発明の他の例において、前記活性物質は、バイオ物質であり、前記作用基は、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
【００１３】
本発明の他の例において、前記活性物質は、機能性物質であり、前記作用基は、非環式、或いは環式の不飽和炭化水素期、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
【００１４】
前記活性物質は、バイオ物質、機能性物質、ナノ物質及び高分子とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
【００１５】
ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階は、前記基板の表面に対して酸素プラズマ処理する段階を含むことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態に従う活性物質を基板表面上に固定する方法によると、有機シラン化合物の蒸気を利用して基板の表面を改質するので、均一であるシラン化合物の単分子膜を高密度に再現性あるように形成させることができ、このように形成されたシラン化合物の単分子膜上に活性物質を固定させることができる活性物質を基板表面上に固定させることができる。
【００１７】
また、本発明の実施形態に従う活性物質を基板表面上に固定する方法によると、有機シラン化合物の蒸気が簡単な容器のうちで、大気圧の不活性ガス下で発生するので、真空条件、或いは運搬ガスが必要なくて、低廉で簡単である。また、本発明によると、ＤＮＡバイオ分子をシリコン表面に非常に高い集積度に表面に強い化学結合を通じて固定させる方法を提示してアミン基を有する異なるバイオ分子、或いは機能性分子の高集積表面固定化を可能にする。これによって本発明は、大量生産に適合である。
【００１８】
本発明は、反応環境に非常に敏感であるシラン化反応を、蒸気を利用して再現性があり、高密度に固体表面を化学的に活性化させ、ウェハー単位に表面を改質させることができる技術を提示し、化学的に活性化された固体表面に高密度で機能性、及びバイオ物質を化学結合を通じて固定させる方法に関することである。特に、改質された膜層の厚さを精密に調節し、表面に敏感な感知センサーの製作のために短い単分子膜層を形成しなければならない技術に非常に適合する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係って、活性物質を基板表面上に固定する方法を示す順序図である。
【図２】本発明の実施形態に係って、使われた反応容器の概略的に示す図面である。
【図３】本発明の一実験例に係って、基板表面上に金ナノ粒子(Ａｕ)-ＤＮＡ接合体を固定させる方法を示す模式図である。
【図４】本発明の一実験例に係って、金ナノ粒子(Ａｕ)-ＤＮＡ接合体が固定された基板表面のＳＥＭ写真である。
【図５】従来技術に係って、金ナノ粒子(Ａｕ)-ＤＮＡ接合体が固定された基板表面のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に従って活性物質を基板表面上に固定する方法を示す順序図である。
【００２２】
図１を参照すると、本発明の実施形態に従う活性物質を基板表面上に固定する方法は、基板をクリーニングする段階(１段階)と、ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階(２段階)と、大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階(３段階)と、前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階(４段階)と、を含むことができる。これを具体的に説明するようにする。
【００２３】
＜１段階：基板をクリーニングする段階＞
前記基板は、結晶シリコン、結晶ゲルマニウム、非晶質シリコン、非晶質ゲルマニウム、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ2、ＡＩ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、Ａｇ2Ｏ、ＣｕＯ、Ｃｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｏＯ、Ｃｏ3Ｏ4、ガラス、化合物半導体及び酸化膜プラスチックとを含むグループから選択される少なくとも一つを含むことができる。１段階では、具体的に前記基板を沸騰アセトン中に、１０秒〜１時間の間、望ましくは１分〜５分間浸漬させる。そして、前記基板を沸騰メタノール中に、１０秒〜１時間の間、望ましくは１分〜５分間浸漬させる。そして脱イオン水を利用して１０秒〜１時間の間、望ましくは１分〜５分間、前記基板を濯ぐ。
【００２４】
前記基板が結晶シリコン、結晶ゲルマニウム、非晶質シリコン、非晶質ゲルマニウム、窒化シリコン、ＳｉＯ2、ガラス、化合物半導体及び酸化膜プラスチックとを含むグループから選択される少なくとも一つである場合、前記基板の表面をＳＰＭ溶液(硫酸：過酸化水素＝１：１の割合で混じる混合溶液)のうちに１０秒〜５時間の間、望ましくは１分〜１時間の間を漬し、脱イオン水で１分〜１０分間濯ぐ。その後に、酸化膜を除去するためにＢＯＥ(Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ｏｘｉｄｅ  ｅｔｃｈａｎｔ)溶液(弗化アンモニウム：弗酸＝３０：１で混じる混合溶液)のうちに１秒〜１時間の間、望ましくは３秒〜１分間漬し、後続に脱イオン水で濯ぐ。
【００２５】
前記基板がＡＩ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、Ａｇ2Ｏ、ＣｕＯ、Ｃｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｏＯ、Ｃｏ3Ｏ4を含むグループから選択される少なくとも一つである場合、前記基板の表面を前記のようにＳＰＭ溶液とＢＯＥ溶液に処理する過程を省略することができる。
【００２６】
＜２段階：ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階＞
２段階では、前記基板の表面を親水性に作り、化学的に活性化あせるために、例えば、前記基板の表面に対して酸素プラズマ処理をして前記基板の表面にヒドロキシル基を形成する。この際、前記酸素プラズマ処理工程において、プラズマパワーは、２５Ｗ〜５００Ｗ、プラズマ処理時間は、１分〜３０分が望ましい。
【００２７】
＜３段階：大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階＞
この段階は、有機シラン化合物の蒸気を大気圧下で発生させるために、例えば次のような過程を経りうる。先ず、反応容器のうちに２段階過程を済ました前記基板を入れる。反応容器おうちは、大気圧の不活性ガス雰囲気であり、前記反応容器のうちでは、前記基板と離隔されるように溶液容器が位置する。前記溶液容器のうちに、有機シラン化合物溶液を入れる。そして、前記反応容器の上部を密封し、前記反応容器をヒーターのうちへ移送し、前記溶液容器のうちの有機シラン化合物の蒸気を発生させる。
【００２８】
例えば、前記反応容器は、図２に示した形態を有することができる。図２を参照すると、反応容器２０は、ネジ山２４、２６によって蓋２３とかみ合うように結合されることができる。前記反応容器２０の材質は、テフロン（登録商標）、アルミニウム、ステンレス及びガラスを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。前記反応容器２０をより密閉させるために、前記反応容器２０の上部枠にゴムＯ−リング２５が位置することができる。前記反応容器２０の内部底には、基板２２が置かれる。図示されないが、前記基板２２を固定するために複数の溝が形成されることができる。前記反応容器２０の内部底部には、前記基板２２と離隔される位置に溶液容器２１が位置し、前記溶液容器２１のうちに有機シラン化合物溶液を入れる。
【００２９】
前記反応容器２０の内部に２段階を済ました基板２２と有機シラン化合物溶液を入れる。前記有機シラン化合物は、Ｒ1-(ＣＨ2)ｎ-Ｓｉ(Ｒ2Ｒ3Ｒ4）の化学式を有することができる。ここで、前記Ｒ1は、末端、或いは分枝、非環式、或いは環式の不飽和炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記ｎは１乃至８である。前記Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、各々アルキル基、アルコキシ基、塩素を含むグループから選択される少なくとも一つである。前記有機シラン化合物は、２〜１０００μＬより、望ましくは１０〜３００μＬの量に、前記溶液容器２１のうちに入れることができる。前記反応容器２０の蓋２３を閉じ、前記反応容器２０をヒーターの種類である、例えばオーブンのうちに入れる。前記オーブンの温度は、５０〜３００℃であり、望ましくは１００〜２００℃であり、前記オーブンのうちで１分〜１時間の間、望ましくは５分〜１０分間反応をさせる。これによって、前記基板２２の表面はシラン化される。
【００３０】
＜４段階：前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階＞
前記活性物質は、バイオ物質、機能性物質、ナノ物質、高分子を含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。この際、前記バイオ物質は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗体、抗原、オリゴペプチド、ポリペプチド、蛋白質（ｐｒｏｔｅｉｎ）、酵素、葡萄糖（ｇｌｕｃｏｓｅ）、炭水化物、坑癌物質、アミノ酸、細胞、バクテリア及びウイルスとを含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記機能性物質は、坑菌活性物質、ガス吸着物質、薬物、メモリ特性を有する分子、或いは高分子、スイチン特性を有する分子、或いは高分子、磁性物質、及びフォトニクス材料とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。そして、前記ナノ物質は、０．１〜９９９ｎｍの大きさを有し、量子ドット（ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔｓ）、ナノドット（ｎａｎｏ  ｄｏｔｓ）、ナノワイヤ（ｎａｎｏ  ｗｉｒｅｓ）、ナノチューブ（ｎａｎｏ  ｔｕｂｅｓ）、ナノ通気性物質（ｎａｎｏ  ｐｏｒｏｕｓ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、ナノプレート（ｎａｎｏ  ｐｌａｔｅｓ）、ナノロッド（ｎａｎｏ  ｒｏｄｓ）、ナノ針（ｎａｎｏ  ｎｅｅｄｌｅ）、ナノパウダー（ｎａｎｏ  ｐｏｗｄｅｒｓ）、及びナノキューブ（ｎａｎｏ  ｃｕｂｅｓ）とを含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記高分子は、分子量が１万以上であり、窒素、酸素、または硫黄を含む炭素化合物でありうる。
【００３１】
前記活性物質が何かに従って、第３段階で有機シラン化合物のＲ1がの変わることができる。例えば、前記活性物質は、バイオ物質であると、前記Ｒ1は、アルデヒド基、イソシアノ基、イソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。もし、有機シラン化合物のＲ1が活性物質と化学的に結合するには、弱い反応性を有するとすると、４段階の前に、３段階によってシラン化された前記基板を前記活性物質と反応することができる作用基に改質する段階をさらに含むことができる。この際、前記作用基は、アミン基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、シアノ基、アルデヒド基、イソシアノ基、イソチオキシアノ基、ハロゲン基、ニトロ基、チオル基、及びグリニャール化合物とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。具体的に前記活性物質がバイオ物質であると、前記作用基は、アルデヒド基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。前記活性物質が機能性物質であると、前記作用基は、非環式、或いは環式の不飽和炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【実施例】
【００３３】
＜実験例＞
本実験例は、図３を参照して説明するようにする。
【００３４】
＜１段階：基板をクリーニングする段階＞
シリコン基板を準備し、前記シリコン基板を沸騰アセトンに５分、沸騰メタノールに５分間浸して、脱イオン水で濯いでシリコン表面に存在するほこり及びパーティクル、有機物質を除去する。この後、ＳＰＭ溶液に１０分間浸して表面に残っている有機物質と金属物質を除去し、脱イオン水で３分間濯いだ後にＢＯＥ溶液(弗化アンモニウム：弗酸＝３０：１)に１０秒間浸して酸化膜を除去して清潔なシリコン表面(図３の参照番号１００に該当）を形成する。
【００３５】
＜２段階：ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階＞
酸素プラズマ処理を４０Ｐａで５０Ｗに５分間進行してシリコン表面にヒドロキシル基を形成させる(図３の参照番号１１０に該当)。
【００３６】
＜３段階：大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階＞
図２の反応容器２０のうちに前記ヒドロキシル基が形成されたシリコン基板１１０を入れて、１００μＬの３−アミノプロピルトリエトキシシラン(３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ，ＡＰＴＥＳ）溶液を図２の溶液容器２１のうちに入れて大気圧の窒素雰囲気下で蓋２３を閉じた後、１２０℃のオーブンに入れて１０分間反応させて表面にアミン基を形成する(図３で参照番号１２０に該当)。
【００３７】
追加に、前記アミン基に改質あれたシリコン基板１２０をグルタルアルデヒド(ｇｌｕｔａａｌｄｅｈｙｄｅ)を脱イオン水に２５重量％に溶解させ、１０ｍｇ／ｍＬのＮａＢＨ3ＣＮの還元剤を加えた溶液に浸して４時間の間、常温で反応させてアルデヒド基で改質された表面(図３の参照番号１３０に該当）を収得する。
【００３８】
＜４段階：前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階＞
アルデヒド基で改質されたシリコン表面１３０に末端アミン基を有した１２個の塩基序列に構成されたＤＮＡと還元剤４ｍＭ  ＮａＢＨ3ＣＮを反応させて、強くて安定な化学結合である炭素−窒素結合を通じてＤＮＡを固定させた(図３の参照番号１４０に該当)。反応しなくて残ったアルデヒド基は、エタノールアミンとＮａＢＨ３ＣＮと反応させて反応性が弱いヒドロキシル基にアルデヒド基を置換させた(図３の参照番号１５０に該当)。
【００３９】
固定されたＤＮＡと相補結合をすることができるＤＮＡに１３ｎｍの金粒子を接合させてｐＨ７の０．３Ｍ  ＮａＣ１、０．０２５％ＳＤＳ、１０ｍＭ燐酸塩バッファー溶液で６時間の間に相補結合させた後、０．３Ｍアンモニウムアセテート溶液に洗浄してＡｕ−ＤＮＡ接合体を選択的にシリコン表面のみに固定させた(図３の参照番号１６０に該当)。
【００４０】
このように、Ａｕ−ＤＮＡ接合体が固定された基板表面のＳＥＭ写真を図４に示す。図４を参照すると、１μm2当たりの表面に固定されたＡｕ−ＤＮＡ接合体の改修は、約１８００個である。
【００４１】
＜対照実験例＞
本対照実験例では、上述の実施形態の３段階のように有機シラン化合物の一種であるＡＰＴＥＳの蒸気を大気圧で発生して基板表面を改質しなくて、エタノール溶媒に１％ＡＰＴＥＳ を溶解させて、空気の中で前記実施形態の２段階でヒドロキシル基で改質されたシリコン基板(図３の１１０）を浸して３０分間反応させた。その後、エタノールに濯いで、１２０℃でシリコン基板を１０分間加熱して表面にアミン基を形成した。その他の過程は、上述の実施形態と同一に進行され、本対照実験例によってＡｕ−ＤＮＡ接合体が固定された基板表面のＳＥＭ写真を図５に示した。図５を参照すると、１μm２当たりの表面に固定されたＡｕ−ＤＮＡ接合体の個数は約１２００個であった。
【符号の説明】
【００４２】
２０  反応容器
２１  溶液容器
２２   基板
２３  蓋
２４、２６  ネジ山
２５  ゴムＯ−リング
【図１】
2010117339.tif 000003
【図３】
2010117339.tif 000004
【図２】
2010117339.tif 000005
【図４】
2010117339.tif 000006
【図５】
2010117339.tif 000007