(57)【要約】  本発明は、基板上にナノ多孔性層を製造する方法に関する。
2016505391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）互いに異なる融点を有する二つの粒子種Ａ及びＢを選択する工程；
ｂ）二つの粒子種Ａ及びＢを溶媒中に懸濁させる工程；
ｃ）Ａ及びＢを含むその懸濁液を基板上に塗工する工程；
ｄ）より高温で溶融する粒子の融点ＳｍＡに到達することなく、より低い融点ＳｍＢを有する粒子を制御溶融する工程；
ｅ）基板上に形成されたナノ多孔性層の表面を検査する工程；
を有する、基板上にナノ多孔性層を製造する方法。
【請求項２】
種Ａ及びＢの粒子を選択する工程において、融点ＳｍＡ及びＳｍＢにおける差異が、粒子Ａ及びＢの材料の異なる化学的組成によって制限されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
種Ａ及びＢの粒子を選択する工程において、融点ＳｍＡ及びＳｍＢにおける差異が、粒子Ａ及びＢの異なる粒子の大きさによって制限されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
種Ａ及びＢの粒子を選択する工程において、融点ＳｍＡ及びＳｍＢにおける差異が、粒子Ａ及びＢの異なる粒子の異なる形態によって制限されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記粒子Ａ及びＢが、５：１〜１００００００：１ｗｔ／ｗｔのＡ：Ｂの重量比に互いに調整される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記粒子Ａ及びＢが選択される際に、融点ＳｍＡ及びＳｍＢにおける差異が少なくとも１Ｋである、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記ナノ多孔性層の検査後、請求項１に記載の工程ａ）〜ｅ）を新たに遂行することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記ナノ多孔性層の製造後又は製造の間に、免疫学的に活性な抗体又は抗原を用いて、該ナノ多孔性層を機能化する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記ナノ多孔性層の機能化後、前記免疫学的に活性な抗原又は抗体を検体に結合させることによって電気信号を導いて評価するために、該層を接触させることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
前記ナノ多孔性層が細孔の均一な分布を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法によって製造されるナノ多孔性層。
【請求項１１】
前記細孔に抗原又は抗体が充填されることを特徴とする、請求項１０に記載のナノ多孔性層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にナノ多孔性層を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｍｕｋｈｅｒｊｅｅ  ｅｔ  ａｌ．  （Ｍｕｋｈｅｒｊｅｅ，  Ｂ．  Ｖｉｓｗａｎａｔｈ  Ｂ．  ａｎｄ  Ｒａｖｉｓｈａｎｋａｒ，  Ｎ．  （２０１０）．  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｂｙ  ｐａｒｔｉａｌ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ  ｏｆ  ｎａｎｏｒｏｄ  ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｄ：  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｖｏｌｕｍｅ  ４３，  ４５５３０１  （６ｐｐ）（非特許文献１））から、調整された温度制御によってナノ構造体を焼結し、画定された孔が得られることが知られている。後に行われるナノロッド−縁部の焼結によって、孔は、部分的な溶融され、そして丸められ、これは、異方性の熱分布により、ナノロッド構造物の残部よりも高かった。この試みにより、理論的には、溶融されずに焼結されたナノロッド部分上の機能性表面が維持される。ナノ粒子の融点は、バルク中の元来の材料の融点とは相違する。より高い表面−体積比によって、粒度に依存して溶融温度は著しく低下する。この関係は、金からなるナノ粒子に関するＦｕｆｆａｔ及びＢｏｒｅｌの文献に示されていた（Ｂｕｆｆａｔ，  Ｏ．，  Ｂｏｒｅｌ，  Ｊ．−Ｐ．  （１９７６）．  Ｓｉｚｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｆ  ｇｏｌｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ．  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ａ，  １３，  ２２８７−２２９８（非特許文献２））。１００ｎｍ未満の径を有する粒子が、推測されたバルク中の純粋な金の融点１３３７Ｋよりも低い温度で溶融し始めることが示された。５ｎｍ未満の粒子の融点は、３５０Ｋである。Ａｌｌｅｎ等によって、類似の結果が、別の材料、例えば、インジウム、亜鉛、ビスマス及び鉛についても示された（Ａｌｌｅｎ，  Ｇ．Ｌ．，  Ｂａｙｌｅｓ，  Ｒ．Ａ．，  Ｇｉｌｅ，  Ｗ．Ｗ．，  Ｊｅｓｓｅｒ，  Ｗ．Ａ．  （１９８６）；  Ｓｍａｌｌ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｏｆ  ｐｕｒｅ  ｍｅｔａｌｓ．  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ，  １４４，  ２９７−３０８（非特許文献３））．融点は、ナノ粒子の安定なシェル、あるいは該粒子が溶解され溶媒の影響を受ける（Ｌｉａｎｇ，  Ｌ．Ｈ．，  Ｓｈｅｎ，  Ｃ．Ｍ．，  Ｄｕ，  Ｓ．Ｘ．，  Ｌｉｕ，  Ｗ．Ｍ．，  Ｘｉｅ，  Ｘ．Ｃ．，  Ｇａｏ，  Ｈ．Ｊ．  （２００４）；  Ｉｎｃｒｅａｓｅ  ｉｎ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｏｎ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，  ７０，  ２０５４１９  （５  ｐｐ）（非特許文献４））。Ａｍｅｒｔ等（Ａｍｅｒｔ，  Ａ．Ｋ．，  Ｏｈ，  Ｄ．−Ｈ．，  Ｋｉｍ，  Ｎ．−Ｓ．  （２０１０）．  Ａ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  ｐａｃｋｉｎｇ  ｏｆ  ｎａｎｏｉｎｋｓ  ｔｏ  ａｔｔａｉｎ  ｂｅｔｔｅｒ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  １０８，  １０２８０６  （５ｐｐ）（非特許文献５））からは、基板上に特に密な構造物を形成するために二つの相互に異なる材料を焼結されることが知られている。
【０００３】
数ナノメートル〜数マイクロメートルの範囲内で様々な層の厚さ、及び１ナノメートル〜数百ナノメートルの孔度を有するナノ多孔性薄層を製造するために、様々な方法が知られている。これらの材料の特徴は、体積に対する表面積の大きな比である。無数の孔によって、平坦な薄層に比べて、体積単位当たりに利用可能な活性又は機能性がより大きくなる。
【０００４】
この現象は、様々な分野で利点となり得る。これの知られている例は、感染患者のための免疫センサーである。このセンサーの場合、抗体と抗原との間の特別な結合反応が利用される。表面に結合された抗原は、例えば、血液又は唾液などの検体中の抗体と特別に結合し、逆の場合も同様である。結合反応によって発生した信号は、例えば、吸着及び屈折率によって光学的に、あるいは、インピーダンス変化、ファラデー効果又はキャパシティー効果によって電気化学的に読み取ることができる。それによって、抗体の濃度が測定される。免疫化学的なセンサー上の電極としてのナノ多孔性構造物は、同じセンサーの体積、又は横方向において同じセンサー面積の場合、信号増幅を生じさせるため、センサーはより感受性となる。電極表面積が大きくなればなるほど、より多くの抗体が抗原と反応する。さらに、システムにノイズを引き起こして検出いき値を損なうその他の分枝由来の特別でない結合信号は、孔の大きさを画定することによって低減することができる。さらに、ナノ多孔性材料は、ラボオンチップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）システムにおいて使用することもできる。活性センサー電極の表面積が大きいことにより、システムをより小さくすることができ、そして、チップ上におけるこのセンサーの充填密度を高めることができる。このことは、異なる検体に対する複数のセンサーを有するラボオンチップシステムを実現するのに寄与する。
【０００５】
ナノ多孔性材料のその他の用途は、エネルギー貯蓄において、触媒、薄膜製造の際に、再生医療において、フォトニクスにおいて、吸着、分離及びドラッグデリバリーにおいて見出される。これらの分野全てにおいて、大きな活性表面積又は所定の孔度は、必要な機能を達成するのに貢献する。
【０００６】
ナノ多孔性薄層を製造するための方法は、化学的、機械的又は電気化学的なプロセス工程による複数の工程で遂行される。不利なことに、この場合、多数の化学試薬及びクリーンルーム技術が使用される。ナノ多孔性層を製造するための公知の方法は陽極化処理である。このために、例えば、アルミニウムからなる金属層を、電気化学的に酸性溶液中で酸化する。自己組織化によりナノ構造のフィルムが形成される。
【０００７】
別の方法はナノリソグラフィーである。この場合、構造物は４つの工程で実現される。第一の工程として、化学気相蒸着（ＣＶＤ）により、物理蒸着（ＰＶＤ）により、パルスレーザー蒸着（ＬＰＤ）により又は同等の方法により、所望の材料の薄層を基板上に施用する。その後、感光性塗料（Ｌａｃｋ）を塗布する。塗料は、様々なリソグラフィー法により構造化される。ＶＩＳ−リソグラフィー、ＵＶ−リソグラフィー又はＥＵＶ−リソグラフィー、Ｅ−ビームリソグラフィー又は干渉リソグラフィーが知られている。使用した塗料の、非硬化の、つまり、ポジティブ法において架橋重合した、又は軟化した、つまりネガティブ法において化学結合が破壊された部分は洗浄によって除去される。その後、孔は、湿式エッチング又は乾燥エッチングにより、材料に転換される。方法の最後に、エッチングマスクが除去される。
【０００８】
欠点は、有毒な物質の残滓を除去するために、強い化学試薬を利用することや、完成した薄層を十分に浄化することが常に要求されることである。それ故、この方法による製造は手間暇がかかる。これらの方法は、複数の工程で行われ、また、全てのリソグラフィー法においてクリーンルーム技術が必要とされる。このことは、費用、及び製造された層及びセンサーの組み立て時間を高める。基板の所定の化学特性にしか対応しないため、上述した方法の多くは、所定の材料に対してしか使用可能でないことも同様に欠点である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｍｕｋｈｅｒｊｅｅ  ｅｔ  ａｌ．  （Ｍｕｋｈｅｒｊｅｅ，  Ｂ．  Ｖｉｓｗａｎａｔｈ  Ｂ．  ａｎｄ  Ｒａｖｉｓｈａｎｋａｒ，  Ｎ．  （２０１０）．  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｂｙ  ｐａｒｔｉａｌ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ  ｏｆ  ｎａｎｏｒｏｄ  ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｄ：  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｖｏｌｕｍｅ  ４３，  ４５５３０１  （６ｐｐ）
【非特許文献２】Ｂｕｆｆａｔ，  Ｏ．，  Ｂｏｒｅｌ，  Ｊ．−Ｐ．  （１９７６）．  Ｓｉｚｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｆ  ｇｏｌｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ．  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ａ，  １３，  ２２８７−２２９８
【非特許文献３】ｌｌｅｎ，  Ｇ．Ｌ．，  Ｂａｙｌｅｓ，  Ｒ．Ａ．，  Ｇｉｌｅ，  Ｗ．Ｗ．，  Ｊｅｓｓｅｒ，  Ｗ．Ａ．  （１９８６）；  Ｓｍａｌｌ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｏｆ  ｐｕｒｅ  ｍｅｔａｌｓ．  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ，  １４４，  ２９７−３０８
【非特許文献４】Ｌｉａｎｇ，  Ｌ．Ｈ．，  Ｓｈｅｎ，  Ｃ．Ｍ．，  Ｄｕ，  Ｓ．Ｘ．，  Ｌｉｕ，  Ｗ．Ｍ．，  Ｘｉｅ，  Ｘ．Ｃ．，  Ｇａｏ，  Ｈ．Ｊ．  （２００４）；  Ｉｎｃｒｅａｓｅ  ｉｎ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｏｎ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，  ７０，  ２０５４１９  （５  ｐｐ）
【非特許文献５】Ａｍｅｒｔ，  Ａ．Ｋ．，  Ｏｈ，  Ｄ．−Ｈ．，  Ｋｉｍ，  Ｎ．−Ｓ．  （２０１０）．  Ａ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  ｐａｃｋｉｎｇ  ｏｆ  ｎａｎｏｉｎｋｓ  ｔｏ  ａｔｔａｉｎ  ｂｅｔｔｅｒ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  １０８，  １０２８０６  （５ｐｐ）
【非特許文献６】Ｋｉｓｎｅｒ，  Ａ．；  Ｌｅｎｋ，  Ｓ．；  Ｍａｙｅｒ，  Ｄ．；  Ｍｏｕｒｚｉｎａ，  Ｙ．；  Ｏｆｆｅｎｈａｅｕｓｓｅｒ，  Ａ．  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｃ  ２００９，  １１３，  ２０１４３-２０１４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、簡単にかつ費用をかけないで、基板上にナノ多孔性層を製造する方法を提供することであり、それにより、画定した均一に分布した細孔を有する層を基板上に製造することができる。本発明のさらなる課題は、基板上に均一に分布し、かつ画定された細孔を有する、ナノ多孔性層を提供することである。
【００１１】
本発明の課題は、請求項１に記載の方法によって、そして、従属請求項に記載のナノ多孔性層によって解決される。有利な形態は、特許請求の範囲によって与えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
使用する材料の物理的なパラメータに基づく方法が開発された。少なくとも二つの種類の粒子Ａ及びＢ、並びにそれらの物理的なパラメータ
１．粒子Ａ及びＢの大きさ及び形状、並びに
２．Ａ：Ｂの重量比、及び
３．所与の粒子形状及び粒径における材料Ａ及びＢの融点（１参照）、
を利用して、大きさ及び形状に関して画定した細孔を基板上に均一に提供する。
【００１３】
以下の方法の工程を、基板上にナノ多孔性層を製造する際に遂行する。
ａ）少なくとも二種の粒子種Ａ及Ｂを選択する工程；
ｂ）両種のＡ及びＢを一緒に溶媒中に懸濁させる工程；
ｃ）基板上にその懸濁物を塗布する工程；
ｄ）より高温で溶融する粒子の融点ＳｍＡに到達させることなく、あるいはより高い融点を有する粒子を溶融させることなく、より低い融点の粒子の融点ＳｍＢの温度にすることによって、基板上の懸濁した粒子Ａ及びＢを制御加熱する工程；
ｅ）基板上に形成されたナノ多孔性層の表面を検査する工程。
【００１４】
ａ）について
少なくとも二つの粒子種Ａ及びＢは、融点が異なるものを選択する。融点は、粒子Ａ及びＢの形態及び大きさのそれぞれ、及びそれらの化学的組成に依存する。小さい粒子Ｂは同じ形態の場合に、例えば、同じ材料からなるより大きい粒子よりも低い融点を有する。粒子の融点は、当業者に知られているか又は実験によって測定される。種Ａ及びＢの融点ＳｍＡ及びＳｍＢの間の差異は、本発明の方法の工程ｄ）に依存して、より高い融点を有する材料が溶融しないように制御して焼結できる程度に大きいものでなければならない。一般に、少なくとも二種の材料の融点における差異は数ケルビン、例えば、２０Ｋ、１９Ｋ、１８Ｋ、１７Ｋ、１６Ｋ、１５Ｋ、１４Ｋ、１３Ｋ、１２Ｋ、１１Ｋ、１０Ｋ、９Ｋ、８Ｋ、７Ｋ、６Ｋ、５Ｋ、４Ｋ、３Ｋ、２Ｋ又は１Ｋであるか、又は、適切な中間値である。二つの粒子種の融点における差異は少なくとも１Ｋなければ、工程ｄ）における方法を制御可能に行うことは困難である。
【００１５】
異なる粒子の混合物をベースとしてナノ多孔性層を製造する方法は、異なる融点を有する少なくとも二つの種類のナノ粒子Ａ及びＢを含む。
【００１６】
粒子Ａ及びＢは、異なる形態及び／又は大きさを有する、及び／又は異なる材料からなる対象物であると解される。
【００１７】
粒子の形態は同一であることができ、例えば、丸く、円柱状、矩形、ロッド形状、繊維形状に形成できる。粒子Ａ及びＢの形態は、異なっていることもでき、つまり、丸い、円柱状、矩形、ロッド形状、繊維形状などである。
【００１８】
これは融点に影響を及ぼす。本発明の範囲内において異なる形態ではあるが、同一の材料からなり、多かれ少なかれ同じ大きさの粒子Ａ及びＢが使用できる。
【００１９】
同様に、大きさが異なる粒子Ａ及びＢを選択することができる（例えば、大きさＡ：１００ｎｍ及び大きさＢ：５ｎｍ）一方で、同じ形態（例えば、丸い又はロッド形状など、上記を参照）及び同一の材料（例えば、金）から製造することもできる。
【００２０】
粒子Ａ及びＢの大きさは、特に、１ｎｍ〜１０μｍ、特に、１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に、１０ｎｍ〜９０ｎｍ、特に、２０ｎｍ〜８０ｎｍ、特に、２５ｎｍ〜７５ｎｍ、特に、３０〜７０ｎｍ、そして好ましくは４０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００２１】
より大きい粒子Ａ、特に、１０〜１５０ｎｍ、有利には３０〜１３０ｎｍであるべきである。より小さい粒子Ｂは、特に、１〜５０ｎｍを取るべきであり、特に好ましくは５〜３０ｎｍの粒度を取るように調整されるべきである。
【００２２】
粒子Ａ及びＢの大きさも形態も、それぞれの粒子の融点に影響を及ぼす。また、化学材料自体も、粒子の融点における差異に影響を及ぼす。
【００２３】
二つの粒子種について異なる化学材料を選択する必要はないが、融点ＳｍＡとＳｍＢとが異なっていて、かつ、使用すべき温度プログラムに十分な大きさである必要がある。粒子Ａ及びＢのために異なる材料を選択することは特に難しくはないため、材料だけに基づく粒子Ａ及びＢの融点における差異は制限される。粒子Ａ及びＢに様々な材料を選択することもでき、例えば、粒子の表面に機能性のコーティングを有するか又は有さないか、様々な金属、半導体、セラミック、ポリマーを選択できる。それ故、粒子Ａ及びＢは、同一の化学材料か又は異なる化学材料のいずれかから構成される。
【００２４】
ナノ粒子Ａ及びＢなどは、一種又は二種以上の材料から構成することができ、そして、様々な内部構造、すなわち、純粋な核を有することができ、これは、固体又は液体の材料で充填されるか又は中空であり、該核からは、機能性の層又は保護層としての一つ又は二つ以上のシェルが構成され、そして、ナノ粒子の表面又は内部シェルの一つにおける化学的又は生物学的なターミネーション化及び機能化をもたらす。
【００２５】
粒子Ａ及びＢは、任意に、同じか又は異なる材料からなる、一つに中心核及び更なる機能性のシェル又は保護層を含むことができる。それにより、粒子Ａ及びＢは、その粒子の表面に化学的又は生物学的なターミネーション化及び機能化を有することができる。これは、ナノ多孔性層を生物センサー又は免疫センサーとして更に適合させて使用するのに特に重要である。
【００２６】
粒子Ａ及びＢなどにさらに好ましく利用される材料は、半導体技術において使用される良好な導電性を有する材料である。このために、特に次ぎの材料が挙げられるがそれらに限定されない。金、銀、白金、アルミニウム、酸化アルミニウム、シリコン、銅、クロム、炭素、塩化銀、チタン、酸化チタン、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリアニリン。測定された信号を導くようにナノ多孔性層形成する良好な導電性を有する材料から粒子Ａ及びＢ及び場合によっては更なる粒子種を構成することが重要である。
【００２７】
それぞれの粒度及び粒子形状並びに化学材料の粒子Ａ及びＢの融点の依存性は、基板上にナノ多孔性の構造物を形成するのに有用である。
【００２８】
粒子Ａ：Ｂの重量比ｗｔ／ｗｔは、ナノ多孔性層の形成及びそれの形態に同様に重要である。これは約５：１又はそれ以上であるべきである。約５：１〜約１００００００：１の粒子間の重量比が考慮される。これは、重量が球形の粒子に粒子の半径の三倍の力をもたらすからである。すなわち、同数の同じ材料の球形の粒子を想定した場合、１００００００：１である重量比Ａ：Ｂは、単純に１００：１の径の比率に相当する。表面と体積の比は、球形の粒子の場合１／ｒと見積もられ、ここでｒは粒子の半径に相当する。重量比における差異が大きい場合、より大きな粒子によってほぼ例外なく表面の体積に対する比は求められる。特に有利には、約１０：１〜約１０００：１、特に、２０：１〜約２００：１である。この比の場合、大きな粒子間の電気接触が通常達成される。その際同時に、小さい粒子の割合は、粒度に影響を及ぼさないように十分小さい。
【００２９】
Ａ：Ｂの重量比が約５：１ｗｔ／ｗｔの場合、粒子Ａの全体はマトリクスとして存在し、そのマトリクス中で、粒子Ｂの全体が散乱する（工程ｂ）を参照）。Ａ：Ｂの重量比が非常に高い場合（１００００００：１を超える）、このマトリクスの内部で十分な接触が達成されないおそれがある。
【００３０】
そのため、粒子間における２０：１〜２００：１の間の重量比が特に適している。その場合、より高い融点ＳｍＡを有する種Ａの粒子はマトリクスを形成し、それにより、より高い割合で基板上に存在する。さもなければ、より小さい粒子Ｂの粒度に影響が及ぼされる。極端な場合、孔が閉じて密な、つまり多孔性でないフィルムがもたらされる。
【００３１】
本質的に、より高い融点を有するより大きな粒子Ａの量及び形態が、ナノ多孔性層における孔径を決定する。孔径は、粒子の充填量に依存し、球形の粒子の場合、約０．１＊ｒ〜０．６＊ｒ（ここで、ｒは粒子Ａの半径に相当する。）の範囲内にある。
【００３２】
異なる大きさ及び／又は形態及び／又は材料を用いた粒子Ａ及びＢの混合物によって、層を形成する工程ｄ）において異なる融点ＳｍＡ及びＳｍＢを有する粒子からなる領域がもたらされる。
【００３３】
ｂ）について
使用する材料Ａ及びＢに依存して、両方の材料に適した懸濁剤を選択し、そしてそれらの材料Ａ及びＢを上記の重量比でその中で相互に懸濁させる。均質な懸濁物が得られ、基板上に粒子Ａ及びＢの均一分布を確実に得るために、さらに、これを基板上に塗布する。
【００３４】
懸濁物中には、異なる形態及び／又は大きさ及び／又は材料による二つ又は三つ以上の粒子種が存在する。
【００３５】
懸濁のための、そして懸濁に必要な溶解性及び粘度を得るための溶媒又はバインダーとして様々な溶媒あるいはバインダーが利用される。適切なのは、特に水、エタノール、メタノール、イソプロパノール、ヘキサン、トルエン、ベンゼン、Ａ−テルピネオール、ジメチルスルホキシド、グリセリン、ポリビニルピロリドン、並びに電解質及びＰＢＳ、ＨＥＰＥＳのような生理的緩衝液、及びその他の当業者に慣用的な懸濁剤及び溶剤である。溶媒は、使用する粒子Ａ及びＢの材料に応じて当業者によって適宜選択される。
【００３６】
ｃ）について
基板としては、焼結されるナノ粒子に対して良好な接着性を有する表面が選択される。基板は、施用される懸濁物にそして更に使用される焼結に十分に安定である。ここで、金、銀、白金、銅などの特別な金属が適している。しかしながら、炭素及びその変異物、例えば、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素及びその他のセラミック、ポリマー、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエステル、Ｓｕｒｌｙｎ（商標）などが、基板として特に適切である。ポリマーでコーティングされるか又はされていない紙、ポリマーでコーティングされるか又はされていないテキスタイル材、ポリマーでコーティングされるか又はされていない木材もまた、基板として適している。基板の厚さは、後で他の層上への接着が行われるか否かに依存して、用途に応じて０．０１μｍ〜０．１ｍの範囲内で自由に選択される。粒子Ａ及びＢを有する懸濁物を基板上に施用するために、様々な技術、すなわち、スピンコート法、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、エア・ジェット印刷法、並びにマイクロ流体法が使用できる。方法のパラメータ、例えば、スピンコーティングの際の回転数又はインクジェット印刷法の際の液滴の体積の設定によって、そして、懸濁物の準備時における粘度の制御によって、基板上に懸濁させた粒子を堆積させる層の厚さを正確に制御する。懸濁させた粒子Ａ及びＢの施用後、層の厚さは、有利に、約１ｎｍ（ナノ粒子Ａ及びＢからなる単層）〜約１０ｍｍの範囲内にある。
【００３７】
任意に、懸濁した粒子をその上に有する該基板を加熱することができる。この工程は、より低温で溶融する粒子Ｂの融点ＳｍＢよりもはるかに低い温度で懸濁剤又は溶媒を有利に蒸発させる。この任意に行われる加熱は、基板上に堆積させた層から溶媒及び／又はバインダーの残留物を除去するために、粒子Ａ及びＢを含む所定の懸濁物の場合に必要とされる可能性がある。
【００３８】
ｄ）について
ナノ粒子Ａ及びＢを有する懸濁物を基板上に施用した後、これは制御下で加熱又は焼結される。焼結は、様々な方法を用いて行うことができる。特に適しているのは、熱勾配及び温度勾配、電磁放射（ＥＭ放射）、様々な種類の様々な波長、例えば、ＵＶ光（波長＝１０〜４００ｎｍ）、可視光（波長＝４００〜８００ｎｍ）及び遠赤外光（波長０．８〜３００μｍ）で構造物を処理すること、並びに、連続方式又はプラズマ方式の、非コヒーレント光源及びコヒーレント光源（レーザー照射）によって、又はマイクロ波照射（周波数＝０．３〜３００ＧＨｚ）によって処理することである。パルス電流又は高温プラズマ焼結を用いても、制御下での焼結は可能である。制御されたエネルギー供給及び焼結時間によって、温度を正確に制御することができるため、より低い融点ＳｍＢを有するナノ粒子だけが焼結されて液状化される。
【００３９】
その場で、より高い融点ＳｍＡを有する溶融しない粒子はマトリクス中に多孔性の構造を形成する。より高い融点ＳｍＡを有する溶融しない粒子からなるマトリクス中に溶融した粒子が細孔を形成し、これは基板全体に及ぶため、形成した層は全体として多孔性である。種Ａの粒子はそのままであり、より高い温度ＳｍＡで初めて溶融し、それまでは完全なままである。より低い融点ＳｍＢを有する粒子Ｂへの接点において、局所的なナノ粒子のシェルの溶融によって、そして、より高い融点ＳｍＡを有する粒子の表面の溶融により一緒に橋を形成する。
【００４０】
異なる融点ＳｍＡ及びＳｍＢを有するナノ粒子によって、相当する一種又は二種以上の化学材料からなる、多くの異なる用途に使用される材料の薄層が形成される。形成されたナノ多孔性層の薄層の厚さ並びに孔径は、ナノ粒子Ａ及びＢの形態及び大きさなどによって、そして、それらの重量比によって基本的に決定される。焼結プログラムもまた、厚さ及び孔径に影響を及ぼす。温度ＳｍＡにおける長い焼結時間により、より低い融点ＳｍＢを有する粒子Ｂは完全に溶融する。
【００４１】
選択したナノ粒子Ａ及びＢ上に可能な溶融しない機能層の特性は、粒子の部分的な焼結時に当然ながら変化しないため、その機能が完全に得られる。温度感受性の粒子核、例えば、金からなる核は抗体で機能化されて焼結方法に利用される。マイクロ波照射を用いて熱を導入することによって、核だけが溶融する。有機抗体は、金と比べて、この波長領域においてエネルギーを吸収することがない。形成された多孔性の材料の電気的特性は、ナノ粒子の適切な選択によって変更することができる。
【００４２】
熱の導入は、標準的な又は対流式オーブンにおける、又は誘導式オーブンにおける温度ランプによって行うことができる。さらに、電磁放射（ＥＭ放射）によって、非コヒーレント光源を用いて、又は波長（ＵＶ光＝１０〜４００ｎｍ）、可視光（波長＝４００〜８００ｎｍ）及び遠赤外光（波長＝０．８〜３００μｍ）、連続方式及びパルス電流方式によるレーザー照射により、マイクロ波照射（周波数＝０．３〜３００ＧＨｚ）により、高温プラズマ焼結又は所望温度の、高温、不活性又は活性の溶液（ナノ粒子表面に反応をもたらす）により、処理を行うことができる。
【００４３】
焼結方法の時間、性能及び正確な種類は、ナノ粒子の種類（材料、ナノ粒子の大きさ及び形態、懸濁物中の異なるナノ粒子の数）及びその特性、つまり特に融点に依存して設定される。それにより、所望の孔径及び形状が画定的に調整され、そして、孔の均一な分布が得られる。ナノ粒子の表面又は焼結されなかった粒子の核における機能性は維持される。
【００４４】
ｅ）について
形成されたナノ多孔性層は、例えば、走査型電子顕微鏡又はその他の光学的な方法で検査される。
【００４５】
本発明の方法は、公知の方法に対抗する利点を有する。
・方法の間にエッチング工程及び洗浄工程（Ｌｉｆｔ  Ｏｆｆ等）が使用されないため、方法の間で材料の損失がない。
・ナノ粒子の大きさ及び種類の選択によって、ナノ孔の大きさ及び形状を直接制御できる。
・二つ又は三つ以上の異なる材料（合金）からなるナノ孔は、様々な材料からなるナノ粒子の選択によって製造できる。
・ナノ多孔性層は、いかなる基板上に施用することができる。というのも、ナノ粒子の基板に対する結合は、溶媒もナノ粒子のシェルによって調整できるからである。
・本発明の方法は、印刷可能なインキによって“プリンテッドエレクトロニクス”法に統合させることができる。すなわち、この技術に基づいて、非常に柔軟にかつ費用効率よく製造できる。
【００４６】
異なる厚さ又は機能性を有する薄層を生じさせるために、全ての工程は複数回遂行できる。
【００４７】
このように製造されたナノ多孔性層は、従来技術において知られているナノ多孔性の構造物とは異なる。
・本発明の構造物は、大きさ及び形態に関して有利である。すなわち、画定された大きさ及び形態のナノ孔又はナノチャンネルが存在する。この孔径の分布は、例えば、正確なリソグラフ法によって得られるものよりも広い。
・ナノ孔の大きさ及び形状は、ナノ粒子の大きさ及び種類の選択によって直接制御される。
・二つ又は三つ以上の異なる材料（合金）からなるナノ孔は、様々な材料からなるナノ粒子の選択によって製造できる。
【００４８】
粒子Ａは、溶融した粒子Ｂによって、それを介して電気的に互いに結合するため、ナノ多孔性電極が形成される。
【００４９】
本発明の方法はそれらに限定されない。むしろ、本発明のさらなる目的は、工程ａ）〜ｅ）による本発明方法をさらに変更することである。所定の機能性を得るために、堆積させ、そして焼結させた多孔質の薄層の所望の化学的、生物学的、又は物理的特性をもたらすべく、製造した薄層又は電極を、湿式化学的に、又はその他の方法、例えば、プラズマ応用によって、電解法によってなど、更に改質させることができる。
【００５０】
免疫センサーを提供するために、ナノ多孔性層に抗原又は抗体を負荷させることを特に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の方法を図式的に示す図である。
【図２】異なる大きさの金ナノ粒子からなる薄層の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
さらに本発明を実施形態により説明するが、本発明はそれによって限定されない。
【００５３】
図１において、図の指示部分に、基板上に設けられた懸濁物を示す。
【００５４】
ナノ多孔性層を製造するために二つの異なる粒子Ａ及びＢを選択する。一つ目の種類のナノ粒子Ｂは、１０ｎｍの平均粒径、及びオレイルアミンからなる保護層を有する丸い均一な金ナノ粒子である。このナノ粒子Ｂは、Ｋｉｓｎｅｒ等による方法（Ｋｉｓｎｅｒ，  Ａ．；  Ｌｅｎｋ，  Ｓ．；  Ｍａｙｅｒ，  Ｄ．；  Ｍｏｕｒｚｉｎａ，  Ｙ．；  Ｏｆｆｅｎｈａｅｕｓｓｅｒ，  Ａ．  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｃ  ２００９，  １１３，  ２０１４３-２０１４７（非特許文献６）によって製造する。
【００５５】
二つ目の種類のナノ粒子Ａは、１２５ｎｍの平均粒径、及びアルカニルアミンからなる保護層を有する、丸い均一な金ナノ粒子である。該金粒子は、購入したものである（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｎｏｐａｒｔｚ．ｃｏｍ／（ｐａｒｔ  ＃  Ｅ１１−１２５）．
これら二つの異なる種類のナノ粒子Ａ及びＢの均一な混合物を準備する。この混合物の溶媒としてトルエンを使用する。実際に測定した２８０℃の融点ＳｍＢを有するより小さいナノ粒子Ｂ（１０ｎｍ）のその混合物における重量百分率は０．２４％である。実際に測定した３５０℃の融点ＳｍＡを有するより大きいナノ粒子Ａ（１２５ｎｍ）のその混合物における重量百分率は５．６７％である。二つの粒子種Ａ：Ｂの重量比は約２３：１ｗｔ／ｗｔである。
【００５６】
実験用ピペットを用いて１マイクロリットルの体積の液滴をガラス基板（Ｏｂｊｅｋｔｒａｅｇｅｒ  ｖｏｎ  ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｅｎ：  ７６×２６×１（高さ）ｍｍ）上に塗布する。溶媒は、室温で５分以内に蒸発する。
【００５７】
その乾燥させたナノ粒子混合物の液滴を有するガラス基板を、ナノ粒子Ａを溶融させずに、ナノ粒子Ｂを焼結させるために３００℃で５分間、ホットプレート上で加熱する。それから結果物を検査する。
【００５８】
図２は、ナノ多孔性層のＲＥＭ写真を示している。横方向の孔は均一に分布しており、縦方向の孔は、密なスポンジ状の構造を形成している。孔は、基板の表面上まで到達していることがわかる。焼結によって、残留物が、１０〜６０ｎｍの範囲内の様々な孔径を有するナノ多孔性層に変える。孔径は予測される範囲に存在する。理想化された六角形の密な球充填物の場合、空隙の大きさは２８ｎｍ〜５２ｎｍ（四面体の中間領域の場合０．２２５＊ｒであり、八面体の中間領域の場合０．４１４＊ｒである）であると予測される。粒径によって、ナノ多孔性層中で相当する孔の大きさが決定される。
【００５９】
図１の方法によって製造されたナノ多孔性層は、さらに機能化され、そして、第一の代替案において免疫センサーとして利用される。そのために、製造されたナノ多孔性の電極を、チオール結合、又はアミン結合、又は例えば、物理吸着のような物理的な方法によって、特定の抗原又は抗体で機能化させる。その機能化は、焼結前に、又は焼結後に、工程ｄ）において行われる。最初に、検体が機能化された層に結合した後の電気信号を読み取らせるために、形成した電極を電気的に接触させる。これは、導電性の金ナノ粒子を用いたインキ印刷法によって達成される。
【００６０】
免疫感受性の検査のために、液滴の血液又は血清をその電極上に塗布する。センサーのキャパシタンス、又は抵抗、又はインピーダンスの変化は、電気化学的インピーダンス分光法によって読み取られ、そして判断される。
【００６１】
図１に従って製造されたナノ多孔性層は、更に機能化され、そして、第二の代替案においてマラリアに利用する免疫センサーとして利用される。そのために、製造したナノ多孔性電極は、更なる工程によって改質される。
【００６２】
インターフェースに電気的接触を設けるために、製造したナノ多孔性層を、銀接着剤（Ｅｐｏ−Ｔｅｋ  Ｈ２０Ｅ−ＰＦＣ）からなる導電板と接触させる。その後、そのセンサーを１５０℃で１時間乾燥させる。
【００６３】
ガラスリング（平均径５ｍｍ、高さ１ｍｍ）を、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４）で上記のナノ多孔性構造体上に貼り付けて、貯留部を形成させる。その後、そのセンサーを１５０℃で１時間乾燥させる。
【００６４】
その後、マラリアに対する抗原、すなわち、ヒスチジンリッチのプロテイン２（ＨＲＰ−２）を、そのナノ多孔性層の上に物理的吸着によって固定する。
【００６５】
具体的にはこのために、ＰＢＳ−緩衝液（リン酸で緩衝した生理食塩水）中の５０μＬのＨＲＰ−２抗原の溶液（濃度＝１０ｎｇ／μｌ）を、ナノ多孔性層上に塗布し、そして１００％の湿度の培養器中において３７℃で１時間培養する。その後、脱イオンした水で該センサーを３回リンスして結合していない抗原を除去する。
【００６６】
その後、該センサー上の占有されていない箇所を、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）でブロックする。具体的には、ＰＢＳ緩衝液中のＢＳＡの３％溶液５０μＬをセンサー上に塗布し、３７℃で１時間、１００％湿度の培養器中で培養する。その後、脱イオンした水でそのセンサーを３回リンスして、結合していないＢＳＡを除去する。次いで該センサーを乾燥させる。
【００６７】
血液中のマラリア抗体を検査するための測定器を実現するためには、インピーダンス分光法測定を行うための電気的な増幅器（ＢｉｏＬｏｇｉｃ社のＶＳＰ−３００、ＡｕｔｏｌａｂのＰＧＳＴＡＴ、ＣＨ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＣＨＩ８３２Ｂ）が必要である。電気回路を閉じるために、最初に、参照電極、例えば、Ａｇ／ＡｇＣｌが必要である。
【００６８】
１〜５０μＬの体積の、希釈した又は希釈していない一滴の血液をセンサー上に塗布する。改質したナノ多孔性電極及びＡｇ／ＡｇＣｌの参照電極の閉回路によって電気化学的インピーダンス測定法を行い、そして実際に、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲である。参照測定値として、同じ患者からの一滴の血液（１〜５０μＬ）を、工程３以外、つまり、特定のマラリアに対するＨＲＰ−２抗原を用いない他は同様に製造したセンサーで測定する。
【００６９】
参照センサー（ＨＲＰ−２抗原なし）の結果を、特別に改質したセンサー（ＨＲＰ−２抗原あり）と比較し、その際に両者の間に差異があれば、ＨＲＰ−２マラリア抗原についての試験はポジティブであることになる。様々な抗原に対するマイクロセンサーを基板上で実現できる。
【００７０】
更なる実施形態を提供する。
【００７１】
異なるナノ粒度による実施形態：
二つの種類のナノ粒子を、ナノ多孔性層を製造するために選択する。一つ目の種類のナノ粒子は、１０ｎｍの平均径、及びオレイルアミン（Ｋｉｓｎｅｒ等（１）の開示のような方法によって製造）からなる保護層を有する、丸い、均一な導電性の金ナノ粒子である。二つ目の種類のナノ粒子は、４０／６０／８０／１００又は１２５ｎｍの平均径のいずれか、及びオレイルアミン（Ｋｉｓｎｅｒ等（１）の開示のような方法によって製造）からなる保護層を有する、丸い、均一な金ナノ粒子である（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｎｏｐａｒｔｚ．ｃｏｍから購入（Ｐｒｏｄｕｋｔ  ＃Ｅ１１））。
【００７２】
これら二つの異なる種類のナノ粒子の混合物を準備する。この混合物における溶媒としてトルエンを利用する。実際に測定した２８０℃の融点Ｓｍ１を有するより小さい金ナノ粒子（１０ｎｍ）のその混合物における重量百分率は０．２４％である。実際に測定した３２０〜３５０℃の融点Ｓｍ２を有するより大きいナノ粒子（４０〜１２５ｎｍ）のその混合物における重量百分率は５．６７％である。
【００７３】
実験用ピペットを用いて１マイクロリットルの体積の液滴をガラス基板（Ｏｂｊｅｋｔｒａｅｇｅｒ  ｖｏｎ  ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｅｎ：  ７６×２６×１（高さ）ｍｍ）上に塗布する。溶媒は、室温で５分以内に蒸発する。
【００７４】
その乾燥させたナノ粒子混合物の液滴を有するガラス基板を、ナノ粒子を焼結させるために３００℃で５分間、ホットプレート上で加熱する。
【００７５】
形成したナノ多孔性層は走査型電子顕微鏡で検査する。焼結によって、乾燥した液滴は、２０〜１００ｎｍの範囲内の様々な孔径（二つのナノ粒子の選択した種類に応じて、平均約５０ｎｍ）を有するナノ多孔性層に変わる。
【００７６】
このナノ多孔性層は、読み取り法として電気化学的インピーダンス分光法による免疫センサーとしての使用にさらに利用できる。
【００７７】
異なるナノ粒子の形状による実施形態：
二つの種類のナノ粒子を、ナノ多孔性層を製造するために選択する。一つ目の種類のナノ粒子は、１０ｎｍの平均径、及びオレイルアミン（Ｋｉｓｎｅｒ等（１）の開示のような方法によって製造）からなる保護層を有する、丸い、均一な導電性の金ナノ粒子である。二つ目の種類のナノ粒子は、２５／４０／又は５０ｎｍの平均径のいずれか、及び、１００／１１５／１４５／１６５／２５０±１０ｎｍの長さのいずれか、及びアルカニルアミンからなる保護層を有する、ロッド形状の金ナノ粒子である（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｎｏｐａｒｔｚ．ｃｏｍから購入（Ｐａｒｔ  ＃Ａ１２））。
【００７８】
これら二つの異なる種類のナノ粒子の混合物を準備する。この混合物における溶媒としてトルエンを利用する。実際に測定した２８０℃の融点Ｓｍ１を有する丸い金ナノ粒子（１０ｎｍ）のその混合物における重量百分率は０．２５％である。実際に測定した３２０〜３５０℃の融点Ｓｍ２を有するロッド形状のナノ粒子（平均径２５／４０／又は５０ｎｍ及び長さ１００／１１５／１４５／１６５／２５０±１０ｎｍ）のその混合物における重量百分率は６％である。
【００７９】
実験用ピペットを用いて１マイクロリットルの体積の液滴をガラス基板（Ｏｂｊｅｋｔｒａｅｇｅｒ  ｖｏｎ  ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｅｎ：  ７６×２６×１（高さ）ｍｍ）上に塗布する。溶媒は、室温で５分以内に蒸発する。
【００８０】
その乾燥させたナノ粒子混合物の液滴を有するガラス基板を、ナノ粒子を焼結させるために３００℃で５分間、ホットプレート上で加熱する。。
【００８１】
形成したナノ多孔性層は走査型電子顕微鏡で検査する。焼結によって、乾燥した液滴は、２０〜１００ｎｍの範囲内の様々な孔径（二つのナノ粒子の選択した種類に応じて、平均約５０ｎｍ）を有するナノ多孔性層に変わる。更に、ロッド形状のナノ粒子由来のナノ孔は、その形態のために異方性である、つまり、細孔において幾分非対称である。
【００８２】
そのような異方性のナノ多孔性層は、文献から知られているような、所定のスペクトル特性を有するプラスモン共鳴を発生させるために、表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ）において利用できる。
【００８３】
機能性の免疫ＳＥＲＳセンサーを製造するための更なる工程：
ガラスリング（平均径５ｍｍ、高さ１ｍｍ）を、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４）で上記のナノ多孔性構造体上に貼り付けて、貯留部を形成する。その後、そのセンサーを１５０℃で１時間乾燥させる。次の任意の工程として、マラリアに対する抗原を固定する。このために、ヒスチジンリッチのプロテイン２（ＨＲＰ−２）を、そのナノ多孔性層の上に物理的吸着によって固定する。
【００８４】
詳細：
ＰＢＳ−緩衝液（リン酸塩で緩衝した生理食塩水）中の５０μＬのＨＲＰ−２抗原の溶液（濃度＝１０ｎｇ／μｌ）を、ナノ多孔性層上に塗布し、３７℃で１時間培養する（１００％湿度の培養器中）。その後、脱イオンした水で該センサーを３回リンスして結合していない抗原を除去する。代替法として、ｃＤＮＡフラグメントを、適当なプロテイン（ＨＲＰ−２）に固定することもできる。
【００８５】
次の工程として、該センサー上の占有されていない箇所を、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）でブロックする。具体的には、ＰＢＳ緩衝液中のＢＳＡの３％溶液５０μＬをセンサーに塗布し、３７℃で１時間、１００％湿度の培養器中で培養する。その後、脱イオンした水でそのセンサーを３回リンスして、結合していないＢＳＡを除去する。引き続いて、該センサーを乾燥させ、そして使用するまで保存する。
【００８６】
血液中のマラリア抗体／ｃＤＮＡを検査するための測定器を実現するために、ＳＥＲＳデバイス（例えば、Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒｓ，  Ｉｎｃ．のＰＳＡ）を採用する。
【００８７】
１〜５０μＬの体積を有する、好ましくは希釈した一滴の血液を、センサー上に塗布する。抗体ではなくｃＤＮＡが固定されている場合、血液中に存在するマラリア寄生虫が最初に溶解しなければならない。この工程には、例えば、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００を使用できる（５％の血液体積）。それから、血液溶解物をセンサー上に塗布し、更なる工程は、抗体を固定する手順に類似する。
【００８８】
１５分の培養時間後、ＰＢＳで３回、そして蒸留水で３回、センサーを洗浄する。センサーを、内部光源のＳＥＲＳデバイスで励起させ、そしてＳＥＲＳスペクトルを記録する。対照測定値として、同じ患者からの液滴血液（１〜５０μＬ、ｃＤＮＡ検査の場合における溶解のための追加の工程を含む）を、参照センサー上で測定する。この参照センサーは、工程２を省いて製造した以外は本発明のセンサーと類似する。すなわち、これは、マラリアに対する特定のＨＲＰ−２抗原／ｃＤＮＡを用いずに形成する。参照センサー（ＨＲＰ−２抗原／ｃＤＮＡなし）のスペクトルを、特別に変更したセンサー（ＨＲＰ−２抗原あり）と比較する。これら二つのセンサーの異なる応答は、ＨＲＰ−２のマラリア抗原の試験がポジティブであることを示している。
【００８９】
機能性の化学的ＳＥＲＳセンサーを製造するための更なる工程：
ガラスリング（平均径５ｍｍ、高さ１ｍｍ）を、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４）で上記のナノ多孔性構造体上に貼り付けて、貯留部を形成する。その後、そのセンサーを１５０℃で１時間乾燥させる。試験すべき化学物質（例えば、有毒なメタノールの残留物を有するエタノール）を含む溶液１〜５０μＬをチップ上に塗布する。
【００９０】
内部光源を有するＳＥＲＳデバイス中でセンサーを励起させ、そしてＳＥＲＳスペクトルを記録する。参照測定値として及びキャリブレーション目的で、同じ成分（エタノール／メタノール）及び所定の濃度を有する多数の溶液をチップ上に塗布し、試験する。
【００９１】
参照スペクトルから事前に得られたキャリブレーション曲線によって、記録したＳＥＲＳスペクトルに基づき、測定した試料中のエタノール中のメタノールの濃度を測定する。
【００９２】
導電性のナノ多孔性層の孔径及び異方性を適合させることによって、表面プラスモン共鳴の特性（表面プラスモン共鳴、ＳＰＲ）が変わり、それによって、ナノ多孔性層の光学的特性が変わる。これにより、プラスモン共鳴の周波数を適合させることが可能となり、そしてそれにより、検査した分子（抗体／ｃＤＮＡ／化学分子）のＳＥＲＳ信号が改善される。
（１）Ｋｉｓｎｅｒ，  Ａ．；  Ｌｅｎｋ，  Ｓ．；  Ｍａｙｅｒ，  Ｄ．；  Ｍｏｕｒｚｉｎａ，  Ｙ．；  Ｏｆｆｅｎｈａｅｕｓｓｅｒ，  Ａ．  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｃ  ２００９，  １１３，  ２０１４３-２０１４７．
（２）Ｈｓｕ，  Ｓ．−Ｗ．；  Ｏｎ，  Ｋ．；  Ｔａｏ，  Ａ．  Ｒ．  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．  ２０１１，  １３３，  １９０７２-１９０７５．
【００９３】
異なる化学組成のナノ粒子による実施形態：
二つの種類のナノ粒子を、ナノ多孔性層を製造するために選択する。一つ目の種類のナノ粒子は、１０ｎｍの平均径、及びオレイルアミン（Ｋｉｓｎｅｒ等（１）の開示のような方法によって製造）からなる保護層を有する、丸い、均一な導電性の金ナノ粒子である。二つ目の種類のナノ粒子は、３０ｎｍの平均径を有する、丸い、均一な半導体のシリコンナノ粒子である（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｌｉｏｒｕｍ．ｃｏｍから購入（Ｐｒｏｄｕｋｔ  ＃０９８２０））。
【００９４】
これら二つの異なる種類のナノ粒子の混合物を準備する。この混合物における溶媒としてトルエンを利用する。この混合物の溶媒として脱イオンした水を利用する。実際に測定した２８０℃の融点Ｓｍ１を有する丸い金ナノ粒子（１０ｎｍ）のその混合物における重量百分率は０．１％である。実際に測定した４００℃超の融点Ｓｍ２を有する丸いシリコンナノ粒子（３０ｎｍ）のその混合物における重量百分率は１０％である。
【００９５】
実験用ピペットを用いて１マイクロリットルの体積の液滴をガラス基板（Ｏｂｊｅｋｔｒａｅｇｅｒ  ｖｏｎ  ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｅｎ：  ７６×２６×１（高さ）ｍｍ）上に塗布する。溶媒は、室温で５分以内に蒸発する。
【００９６】
その乾燥させたナノ粒子混合物の液滴を有するガラス基板を、ナノ粒子を焼結させるために３００℃で５分間、ホットプレート上で加熱する。。
【００９７】
形成したナノ多孔性層は走査型電子顕微鏡で検査する。層は、焼結によって、乾燥した液滴は、１０ｎｍの平均孔径を有する不均一なナノ多孔性層に変わる。半導体のシリコンナノ粒子は、導電性の焼結した金ナノ粒子によって電気的に結合する。
【００９８】
このナノ多孔性層の組成物は、半導体のシリコンナノ結晶からなるマトリクスであり、これらの粒子は、金ナノ粒子によって互いに電気的に結合する。この層は、太陽電池における用途に利用できる。この方法により、低い焼結温度で、感光性の非常に薄く、乾燥した層が製造できる。ナノ多孔性によって、より深部のシリコン結晶に光が通り抜けて通過し、それにより、より多量の光が吸収され、太陽電池の効率がより高められる。
【００９９】
Ｋｉｓｎｅｒ，  Ａ．；  Ｌｅｎｋ，  Ｓ．；  Ｍａｙｅｒ，  Ｄ．；  Ｍｏｕｒｚｉｎａ，  Ｙ．；  Ｏｆｆｅｎｈａｅｕｓｓｅｒ，  Ａ．  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｃ  ２００９，  １１３，  ２０１４３-２０１４７（非特許文献６）．
【０１００】
異なる化学組成のナノ粒子による実施形態：
ナノ多孔性層を製造するために二つの異なる種類のナノ粒子を選択する。一つ目の種類のナノ粒子は、５ｎｍの平均径、及びクエン酸からなる保護層を有する、丸い、均一な導電性の金ナノ粒子である（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｎｏｐａｒｔｚ．ｃｏｍから購入（Ｐｒｏｄｕｋｔ  ＃  Ａ１１Ｃ−５））。二つ目の種類のナノ粒子は、１００ｎｍの平均径を有する、丸い、均一な導電性の銀ナノ粒子である（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｉｇｍａａｌｄｒｉｃｈ．ｃｏｍから購入（Ｐｒｏｄｕｋｔ  ＃  ７３０７７７））。
【０１０１】
これら二つの異なる種類のナノ粒子の混合物を準備する。この混合物の溶媒として脱イオンした水を利用する。実際に測定した１８０℃の融点Ｓｍ１を有する丸い金ナノ粒子（５ｎｍ）のその混合物における重量百分率は０．２５％である。実際に測定した３００℃の融点Ｓｍ２を有する丸い銀ナノ粒子（１００ｎｍ）のその混合物における重量百分率は５％である。
【０１０２】
溶解性の犠牲層を有する基板を準備する。例えば、４インチ（４−Ｚｏｌｌ）のガラス基板（Ｂｏｒｏｓｉｌｉｋａｔ−Ｗａｆｅｒ，  Ｃｏｌｌｅｇｅｗａｆｅｒｓ  Ｉｎｃ．）上に、ＰＶＤ蒸着法（物理気相蒸着）によって、１０ｎｍのクロム層を塗布する。
【０１０３】
クロム層を塗布した上記のガラス基板上に、スピンコーティングによって準備したナノ粒子混合物を塗工する。この場合、およそ１０ｍＬのナノ粒子溶液が必要とされ、４５秒間の３０００の回転数でスピニングさせることができる。溶媒は、室温で５分以内に蒸発する。
【０１０４】
ナノ粒子を焼結するために、ナノ粒子混合物が塗工され、乾燥させたガラス基板を、ホットプレートの上で２３０℃において５分間加熱する。
【０１０５】
そのようにして生じたナノ多孔性層を、走査型電子顕微鏡で検査する。上記の焼結によって乾燥した液滴のために、１０ｎｍの平均孔径を有する不均一なナノ多孔性層に変わる。導電性の銀ナノ粒子は、導電性の焼結させた金なの粒子によって電気的に結合している。
【０１０６】
このナノ多孔性層の組成物は、導電性の銀ナノ粒子からなるマトリクスであり、これらの粒子は、金ナノ粒子によって互いに電気的に結合している。この層は、活性のナノ多孔性膜における使用に利用できる。
【図１】
2016505391.tif 000003
【図２】
2016505391.tif 000004
【国際調査報告】
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