(57)【要約】【課題】単層における有機分子、有機金属分子、又は無機分子を、大きな表面積に渡って単純で規則正しくグラフティングすることを可能にする新しい種類の基板を提供する。【解決手段】規則化された分子の単層の化学グラフティングに適合された基板において、該単層は、結晶により形成されており、該結晶の格子は、水酸基族を有し、また該結晶は、水酸基族が劈開面に反映されるように劈開されることができ、かつ、トパーズ及びダイアスポアを有する族に属することを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則化された分子の単層の化学グラフティングに適合された基板において、該単層は、格子が水酸基族を有する結晶により形成されており、該結晶は、水酸基族が劈開面に反映されるように劈開されることができ、かつ、トパーズ及びダイアスポアを有する族に属することを特徴とする基板。
【請求項２】
請求項１に記載の基板を有する構造であって、該基板は、塩化、炭化水素化、又は金属化ジメチルのエンドを有する分子がグラフトされていることを特徴とする構造。
【請求項３】
前記グラフトされた分子は、脂肪族鎖を有することを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項４】
前記グラフトされた分子は、全フッ素化鎖を有することを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項５】
前記グラフトされた分子は、不飽和鎖を有することを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項６】
前記グラフトされた分子は、芳香族鎖を有することを特徴とする請求項５に記載の構造。
【請求項７】
前記グラフトされた分子は、有機金属鎖を有することを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項８】
前記グラフトされた分子は、複素環式族を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の構造。
【請求項９】
所望の機能族が前記グラフトされた分子上に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項１０】
テトラハイドロフランの溶液の中のジメチルオクタデシルクロロシランの鎖が、室温にて固定されていることを特徴とする請求項１に記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にグラフトされ、大きな表面積に渡って一定の分子配列を示す有機単層、有機金属単層、又は無機単層の形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数年前から、単純分子又は複合分子の単層（又は単層スタッキング）を、基板に付着することが所望されている。そのような単層の様々な応用が、センサ、半導体、導波路などの技術において既に詳述されている。
【０００３】
しかし、これまで、完全に規則正しい配列の単層又は単結晶の単層は、比較的大きな表面積に渡って形成されることができないという重大な障害があった。そのような単層を付着するのに最良の基板で現在提供されているのは、例えばアルカンチオール分子と結合する金などの材料である。しかし、実際には、完全に規則正しい配列で、約３０ナノメートルより大きい距離に渡って結晶粒界がない（約１０００平方ナノメートルより表面積が大きい）単層は得られることができない。シリコン基板上に分子を捕捉（ｃａｔｃｈ）させる試みもなされてきた。しかし、この技術においては、とても薄い酸化アモルファス層があるため、シリコン基板の結晶配列を有機層に与えることができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の目的は、単層における有機分子、有機金属分子、又は無機分子を、大きな表面積に渡って単純で規則正しくグラフティングすることを可能にする新しい種類の基板を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、単結晶無機基板の使用を提案するものであり、該単結晶無機基板は、化学記号に水酸基族（ＯＨ）を有し、かつ、大きな表面積に渡って平坦で表面においてアクセス可能な水酸基族を有する劈開面を有する。これら基板のうち、メッシュパラメータ、より具体的には、水酸基族の距離を有し、グラフトされる分子のバルクと互換性のある結晶が選択される。
【０００６】
グラフトされる分子は、例えば、アルカン鎖などの脂肪族鎖、又はベンゼン化合物などの脂肪族化合物である。これらの分子は、塩化ジメチルの炭酸化されたエンドを示す。
【０００７】
より具体的には、本発明はトパーズ（Ａｌ２ＳｉＯ４（Ｆ、ＯＨ）２）及びダイアスポア（ＡｌＯＯＨ）を有する族から選択される単結晶基板の使用を提案する。
【０００８】
好ましい実施例においては、基板はトパーズ結晶である。出願人たちは、トパーズ結晶が面（００１）に沿って劈開されれば、劈開後規則正しく分布され、結晶欠陥のない水酸基族が表面において得られることを示した。図１は、面（００１）におけるトパーズメッシュを示す。メッシュパラメータａ、ｂ、及びｃにおいては、ａ＝０．４６５ナノメートル、ｂ＝０．８７９ナノメートル、そしてｃ＝０．８３９ナノメートルである。水酸基族ＯＨ間の間隔はａ軸に沿って０．４６５ナノメートルであり、ｂ軸に沿って０．４４ナノメートルである。各水酸基族ＯＨによって占められる表面積は０．２０４４平方ナノメートルであり、分子鎖の規則正しいグラフティングを可能にする。
【０００９】
ジメチルオクタデシルクロロシラン（Ｃ２０Ｈ４３ＣｌＳｉ）、又はジメチルデシルクロロシラン（Ｃ１２Ｈ２７ＣｌＳｉ）のようなクロロアルキルシランは、グラフティングに適合されている。トリメチルクロロチンＣ３Ｈ９ＣｌＳｎはまた、グラフティング反応を起こさせ、よって、反応後、有機金属層Ｒ−Ｓｎ−Ｏ−である半導体をその表面に有することを可能にする。塩化錫ＣｌＳｎのような単純な塩化物も、錫の単層を得るために捕捉させるようにしてもよい。これらの様々な場合において、捕捉は、塩化物と水酸基族ＯＨ間の反応及び塩化水素ＨＣｌの除去によって行われる。
【００１０】
ハロゲン化されたエンドを除いて、分子の他の部分は、所望される応用に従って機能化されることができる。分子は、所望される機能化特性をその分子に与えるエレメントか、又は、その分子とその所望される機能化特性を与える分子とを結合させるエレメントを有する。不飽和族（芳香族、複素環式）、イオン族、又は有機金属族が用いられてもよい。露出した表面に特定の特性を与えることのできるあらゆる化合物又は族が選択されてもよい。例えば、プラス又はマイナスのイオン性を示す族を捕捉させて、極性検出器を形成してもよい。露出した表面に親水性又は疎水性の特性を与える族もまた捕捉させるようにしてもよい。
【００１１】
基板上の分子の捕捉及び組み立ては、正しく劈開されたトパーズとグラフトされる分子の溶液（例えばジメチルオクタデシルクロロシラン）とを完全に無水化（ａｎｈｙｄｒｉｃ）されたテトラハイドロフラン（ＴＨＦ）の中で６０分接触させることにより行われる。基板は、その後アルゴン雰囲気で無水化ＴＨＦにより洗浄され、真空デシケータの中に保持される。そのようにして、出願人達は、基板の表面全体に渡って、単結晶二方向配列のオクタデシルアルカン鎖（Ｃ１８）で覆われた１平方センチメートルのトパーズの表面を形成した。
【００１２】
本発明は、当業者であれば容易に改変、変更、及び改良させることができる。
【００１３】
トパーズのように、ダイアスポアは、本発明の基準を満たす（表面においてアクセス可能な水酸基族を有する劈開面を有する劈開可能な結晶であり、劈開面における水酸基族間の距離がグラフトされる分子のバルクと互換性がある）。しかし、ＯＨ基族を含む多くの劈開可能な鉱物は不十分である。例えば、白雲母、タルカム、パイロフィライト（ｐｙｒｏｆｕｌｌｉｔｅ）は劈開可能な材料であるが、それらのＯＨ基族はアクセス不能である。プルサイト（ｐｒｕｓｓｉｔｅ）は劈開可能な鉱物であり、劈開面にＯＨ基族を有するが、その間隔の距離が小さいので化学グラフティング反応が起きない。
【００１４】
一般的には、本発明は、規則化された分子の単層の化学グラフティングに適合された基板において、該単層は、格子が水酸基族を有する結晶により形成されており、該結晶は、水酸基族が劈開面に反映されるように劈開されることができ、かつ、トパーズ及びダイアスポアを有する族に属する基板を目的とする。
【００１５】
本発明はまた、以上述べられているような基板を有する構造であって、該基板に、塩化、炭化水素化、又は金属化ジメチルのエンドを有する分子がグラフトされていることを特徴とする構造についてもその目的とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態によると、グラフトされた分子は脂肪族鎖を有する。
【００１７】
本発明の実施形態によると、グラフトされた分子は全フッ素化（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ）鎖を有する。
【００１８】
本発明の実施形態によると、グラフトされた分子は、不飽和鎖を有する。
【００１９】
本発明の実施形態によると、グラフトされた分子は、芳香族鎖を有する。
【００２０】
本発明の実施形態によると、グラフトされた分子は、有機金属鎖を有する。
【００２１】
本発明の実施形態によると、グラフトされた分子は、複素環式族を有する。
【００２２】
本発明の実施形態によると、所望される機能族は、グラフトされた分子上に固定されている。
【００２３】
本発明の実施形態によると、テトラハイドロフランの溶液中のジメチルオクタデシルクロロシランの鎖は、室温において基板に固定されている。
【００２４】
このような変更、修正及び改良は、この開示の一部分であり、本発明の思想及び範囲の中で行われるものである。従って、前述した記載は、あくまでも例であり、それに限定しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等範囲によって規定するもののみに限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】面（００１）におけるトパーズメッシュを示す。
【図１】
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【外国語明細書】
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