(57)【要約】  【課題】  基板上に直線性や線幅の均一性が高いナノワイヤを高い自由度で製造することができるナノワイヤの製造方法を提供する。  【解決手段】  自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いてナノスケールの繊維状構造を形成し、この繊維状構造との選択的な相互作用によって金属または半導体からなるナノ粒子を配列させてナノワイヤを製造する。そのような化合物として、３，４，５−トリス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体、３，５−ビス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体等を用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いることを特徴とするナノワイヤの製造方法。
【請求項２】
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いてナノスケールの繊維状構造を形成し、この繊維状構造との選択的な相互作用によって金属または半導体からなるナノ粒子を配列させることを特徴とするナノワイヤの製造方法。
【請求項３】
上記ナノワイヤの製造を基板上で行うことを特徴とする請求項１または２に記載のナノワイヤの製造方法。
【請求項４】
上記化合物をラングミュアー−ブロジェット法、スピンコート法またはキャスト法によって上記基板上に形成することを特徴とする請求項３に記載のナノワイヤの製造方法。
【請求項５】
上記化合物として３，４，５−トリス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のナノワイヤの製造方法。
【請求項６】
上記化合物として３，５−ビス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のナノワイヤの製造方法。
【請求項７】
上記化合物として３，４，５−トリス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体と３，５−ビス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体との混合物を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のナノワイヤの製造方法。
【請求項８】
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いて製造されることを特徴とするナノワイヤ。
【請求項９】
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いてナノスケールの繊維状構造を形成し、この繊維状構造との選択的な相互作用によって金属または半導体からなるナノ粒子を配列させることにより製造されることを特徴とするナノワイヤ。
【請求項１０】
ナノワイヤを用いる機能素子の製造方法であって、
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いて上記ナノワイヤを製造することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１１】
ナノワイヤを用いる機能素子の製造方法であって、
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いてナノスケールの繊維状構造を形成し、この繊維状構造との選択的な相互作用によって金属または半導体からなるナノ粒子を配列させることにより上記ナノワイヤを製造することを特徴とする機能素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ナノワイヤおよびその製造方法ならびに機能素子およびその製造方法に関し、特に、分子エレクトロニクスに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノスケールの分子素子が注目を集めている。ナノワイヤは分子素子から構成されるシステムの実現のために必須な要素技術である。
これまで、ナノワイヤの製造方法として、既存のリソグラフィー等によるパターニング寸法をさらに微細化したトップダウンプロセスと、分子の自己組織化等を利用したボトムアッププロセスとの２つの方向が検討されている。このうちボトムアッププロセスの代表的な方法として、核酸を鋳型に金等のナノ粒子を配列させる方法（例えば、特許文献１参照）、界面活性剤が水中で形成する集合体の疎水相に重合性モノマーを取り込ませ、シリケートイオンとのナノ複合体の形成を経由してモノマーを重合させることでポリマー／界面活性剤集合体／シリカからなるナノ複合構造体を形成し、これからシリカ部分を溶解除去する方法（例えば、特許文献２参照）、ナノ粒子の自己会合を利用する方法（例えば、特許文献３、４参照）等が報告されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３３５４１号公報
【特許文献２】特開２００４−９９７８７号公報
【特許文献３】特開２００３−７１７９９号公報
【特許文献４】特開２００４−２２３６９３号公報
【０００４】
また、自己組織化する様々な化合物を用い、ラングミュアー−ブロジェット（ＬＢ：Langmuir-Blodgett)法、キャスト法等によって基板上に様々なパターンを形成する報告例は多い（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００５】
【非特許文献１】J. Am. Chem. Soc.,126,1322(2004)
【非特許文献２】Langmuir,20,950(2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これまでのボトムアッププロセスは、３次元的な分子の自己組織化構造を利用するため、基板上のナノワイヤの作製には適しておらず、また、分岐構造の作製が難しい、異なった成分を取り込むことが難しい等、ナノワイヤ作製時の自由度にも乏しかった。
また、自己組織化する様々な化合物を用い、ＬＢ法、キャスト法等によって基板上に様々なパターンを形成する方法では、直線性が高く、線幅の均一性が高いナノワイヤ構造を得ることは容易ではない。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、基板上に直線性や線幅の均一性が高いナノワイヤを高い自由度で製造することができるナノワイヤおよびその製造方法ならびにこのナノワイヤを用いる機能素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、従来技術が有する上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、この発明を案出するに至った。その概要について説明すると次のとおりである。すなわち、本発明者らは、ナノワイヤの製造に、自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いることを考えた。そして、ＬＢ法、スピンコート法、キャスト法等によって基板上にこの化合物をコートする実験を行い、試料を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察したところ、直線性が高く、線幅も均質なナノスケールの繊維構造、すなわちナノワイヤを作製することができることを確認した。また、ＡＦＭによる観察により、ナノスケールの繊維構造に分岐構造が形成され、したがって分岐構造を有するナノワイヤを作製することができることも確認した。さらに、金のナノ粒子をその繊維構造上に選択的に吸着させることで、配列ナノ粒子からなるナノワイヤを作製することができることも確認した。これらのナノワイヤの製造方法は、自己組織化により繊維状構造を形成する化合物の修飾によって様々な吸着手法を提供できることから、自由度の高いナノワイヤ製造方法である。
【０００９】
この発明は、上記の検討に基づいて案出されたものである。
すなわち、上記課題を解決するために、第１の発明は、
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いることを特徴とするナノワイヤの製造方法である。
第２の発明は、
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いてナノスケールの繊維状構造を形成し、この繊維状構造との選択的な相互作用によって金属または半導体からなるナノ粒子を配列させることを特徴とするナノワイヤの製造方法である。
第３の発明は、
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いて製造されることを特徴とするナノワイヤである。
第４の発明は、
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いてナノスケールの繊維状構造を形成し、この繊維状構造との選択的な相互作用によって金属または半導体からなるナノ粒子を配列させることにより製造されることを特徴とするナノワイヤである。
第５の発明は、
ナノワイヤを用いる機能素子の製造方法であって、
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いて上記ナノワイヤを製造することを特徴とするものである。
第６の発明は、
ナノワイヤを用いる機能素子の製造方法であって、
自己組織化により繊維状構造を形成する化合物を用いてナノスケールの繊維状構造を形成し、この繊維状構造との選択的な相互作用によって金属または半導体からなるナノ粒子を配列させることにより上記ナノワイヤを製造することを特徴とするものである。
【００１０】
第１〜第６の発明において、ナノワイヤの製造は、典型的には、基板上で行われる。この場合、自己組織化により繊維状構造を形成する化合物は、ＬＢ法、スピンコート法、キャスト法等によって基板上に形成される。自己組織化により繊維状構造を形成する化合物としては、例えば、３，４，５−トリス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体、３，５−ビス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体（特開２００１−２５３８９６号公報、特開２００２−３００９１号公報、特開２００２−２６５４２７号公報、特開２００３−２６１５７４号公報、特開２００３−２６１５９５号公報、特開２００４−９９４７８号公報、特開２００４−２６２８０９号公報等参照）等が単独で、あるいは混合して用いられる。これらの化合物、特に、３，４，５−トリス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体は低分子有機ゲルを形成するものが多く、自己組織化により繊維状構造を形成することにより溶媒を取り込んで三次元網目構造をとる。これらの化合物の具体例を示すと下記のとおりである。
【００１１】
【化１】
2006150480.tif 000003
【化２】
2006150480.tif 000004
【化３】
2006150480.tif 000005
【００１２】
ここで、ＢＭＤ（N-(N-biotinyl-6-aminohexyl)-3,5-bis(dodecyloxy)benzamide) は３，５−ビス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体の一種、ＡＭＴ（N-(6-hydroxyhexyl)-3,4,5-tris(dodecyloxy)benzamide) 、ＡＤＴ−２（N-［2-［2-(2-aminoethoxy)ethoxy ］ethyl ］-3,4,5-tris(dodecyloxy)benzamideは３，４，５−トリス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体の一種である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、ＬＢ法、スピンコート法、キャスト法等による基板上へのナノスケールの繊維状構造の形成や、それに引き続く金属ナノ粒子あるいは修飾された金属ナノ粒子の吸着という簡便な工程により、直線性や線幅の均一性が高いナノワイヤを高い自由度で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施形態について説明する。
まず、自己組織化によって繊維状構造を形成する化合物を用意する。この化合物としては、例えば、３，４，５−トリス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体、３，５−ビス（アルキルオキシ）ベンズアミド誘導体等が挙げられる。この化合物は単独で用いても、自己組織化によって繊維状構造を形成することが妨げられなければ、必要に応じて、混合物として用いても構わない。
【００１５】
次に、この化合物（または混合物）の溶液を調製する。溶媒はこの化合物を溶解するものであれば何でも構わないが、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ヘキサン、トルエン、ベンゼン、エタノール、メタノール、エーテル、アセトン、水、これらの混合溶媒等が挙げられる。
【００１６】
次に、この溶液をＬＢ法、スピンコート法、キャスト法等を用いて基板上にコートすることによって、ナノスケールの繊維状構造を作製する。基板としては、表面の平面性が高いものが望ましく、例えば、マイカ（雲母）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）等の無機結晶からなる基板、ケイ素（Ｓｉ）や金（Ａｕ）等の金属からなる基板、それらの表面を化学修飾した基板等が挙げられる。
【００１７】
最後に、上記のようにして得られた繊維状のナノ構造に、金属または半導体からなるナノ粒子あるいは表面修飾された金属または半導体からなるナノ粒子を吸着させることにより、ナノワイヤを製造する。ナノ粒子を構成する金属または半導体としては種々のものを用いることができるが、具体的には、例えば、金、銀、銅、白金、硫化カドミウム等が挙げられる。このナノ粒子の直径は、例えば０．５〜１００ｎｍ、典型的には２〜１５ｎｍである。また、吸着には、静電的相互作用や金とイオウとの結合等の直接的な手法ばかりでなく、自己組織化によって繊維状構造を形成する化合物および金属または半導体からなるナノ粒子に適当な修飾を施すことにより、例えば、ビオチンとアビジン、抗原と抗体、リガンドと受容体、糖鎖とレクチン等の特異性の高い相互作用を利用することも可能である。こうした特異性の高い相互作用を用いることにより、複数の種類の金属または半導体からなるナノ粒子を意図的にナノワイヤに組み入れることが可能になる。その一例を挙げると、アビジンが吸着した金コロイドは、ＢＭＤの親水部にあるビオチン部分に選択的に吸着する。
【００１８】
自己組織化によって繊維状構造を形成する化合物を基板上にコートした際に、ＡＦＭによって分岐したナノ構造も確認されているので、多くのボトムアッププロセスによるナノワイヤ製造方法では製造が困難な分岐ナノワイヤの製造も同様の方法によって行うことができる。
【実施例１】
【００１９】
実施例１では、ＬＢ法によりＡｕナノワイヤを製造する。
低分子有機ゲル形成物質としてＢＭＤ分子を用い、０．５ｍＭの濃度のクロロホルム／メタノール（９：１）混合溶液として調製し完全に溶解させた後に水面上に約３００μＬ展開した。下層水にはＡｕコロイドクエン酸塩水溶液（粒径約１０ｎｍ）を用いた。展開されたＬＢ膜をバリアにより表面圧が３０ｍＮ／ｍになるまで圧縮し、基板上に移行することでＡｕナノワイヤを製造した。得られたＡｕナノワイヤ（配列Ａｕナノ粒子からなる）のＡＦＭ像を図１に示す。
【実施例２】
【００２０】
実施例２では、スピンコート法によりＡｕナノワイヤを製造する。
低分子有機ゲル形成物質をＬＢ法でマイカ基板上に累積する。低分子有機ゲル形成物質としてＢＭＤ分子とＡＭＴ分子との混合物を用いた。それぞれ０．５ｍＭの濃度のクロロホルム／メタノール（９：１）混合溶液として調製し完全に溶解させた後に、ＢＭＤ：ＡＭＴ＝２：８の体積比で混合して水面上に約３００μＬ展開した。下層水には超純水を用い、マイカ基板上に累積圧３５ｍＮ／ｍで累積した。これを乾燥後、Ａｕコロイドクエン酸塩水溶液（粒径約１０ｎｍ）を基板上にキャストし、スピナーで２０００ｒｐｍ、６０ｓ回転させることでＡｕナノワイヤを製造した。得られたＡｕナノワイヤ（配列Ａｕナノ粒子からなる）のＡＦＭ像を図２に示す。
【００２１】
以上、この発明の一実施形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値、物質、原料等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、物質、原料等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施例１により得られたＡｕナノワイヤを示す図面代用写真である。
【図２】この発明の実施例２により得られたＡｕナノワイヤを示す図面代用写真である。
【図１】
2006150480.tif 000006
【図２】
2006150480.tif 000007