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基板上へのナノ粒子の配列方法 新技術説明会

国内特許コード P150012294
整理番号 S2014-0078-N0
掲載日 2015年9月9日
出願番号 特願2013-241968
公開番号 特開2015-103609
出願日 平成25年11月22日(2013.11.22)
公開日 平成27年6月4日(2015.6.4)
発明者
  • 浦岡 行治
  • 上沼 睦典
出願人
  • 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学
発明の名称 基板上へのナノ粒子の配列方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】種々の基板上において、ナノ粒子を所望の間隔、かつ、略等間隔に配列させる方法を提供する。
【解決手段】ポリペプチドにより構成されたシェル部と、無機ナノ粒子により構成されたコア部とを有するコアシェル粒子であり、シェル部にポリマ鎖が結合しているポリマー鎖が結合したナノ粒子を含むナノ粒子溶液を、基板上に塗布し、隣接するナノ粒子の中心間距離が12~100nmの範囲にて、ナノ粒子が略等間隔で基板上に配列される塗布工程を備える、基板上へのナノ粒子の配列方法。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



近年、金属などを含むナノ粒子を表面上に配列した基板を、ナノデバイスに用いることが検討されている。このような基板を用いることにより、従来の3次元的なバルク状半導体とは異なる物性や機能が発揮されると考えられており、特に、熱電変換素子、太陽電池、ディスプレイ、メモリ、薄膜トランジスタ、LSIなどの半導体分野のナノデバイスへの応用が期待されている。ナノ粒子を表面上に配列した基板をこれらの分野へ応用する場合には、基板上におけるナノ粒子の配列を高い位置精度で行う必要がある。





ナノ粒子を高い位置精度で基板上に配列させる方法として、例えば特許文献1には、ナノ粒子としてフェリチンなどの金属内包タンパク質を用い、表面に絶縁層を有する基板表面上に、金属内包タンパク質のピッチで金属酸化物を二次元的に配列させる方法が開示されている。特許文献1に開示された方法においては、具体的には、金属内包タンパク質を含む水溶液中でポリペプチド膜などに金属内包タンパク質を付着させ、これを基板の上にのせた後、タンパク質を焼成により除去することにより、金属酸化物が、金属内包タンパク質のピッチで二次元的に配置された基板が得られる。





フェリチンの大きさは、ナノメートルオーダーで揃っていることから、特許文献1に開示された方法によれば、金属酸化物は非常に高い位置精度で等間隔に二次元配列される。しかしながら、この方法では、金属内包タンパク質のピッチでしかナノ粒子を配列させることができないという問題がある。





また、特許文献2には、フェリチンがpH7付近の溶媒中においてマイナスの電荷を表面に有していること、及びSiO2基板表面がマイナスの電荷を有していることを利用した、SiO2基板上へのフェリチンの配列方法が開示されている。特許文献2に開示された方法においては、具体的には、SiO2基板の表面にフェリチンとは反対のプラス電荷を有する膜(例えば、アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES))等を電子リソグラフィーなどの方法によりパターニングし、静電相互作用を利用して、この膜上のみにフェリチンを選択的に吸着・配置する方法が開示されている。





特許文献2に開示された方法によれば、SiO2基板上にパターン形成された膜上のみに、ナノ粒子であるフェリチンを高い位置精度で配置することができる。しかしながら、この方法では、ナノ粒子、基板、及びパターン形成された膜の静電相互作用を利用する必要があるため、ナノ粒子、基板、膜の種類が限定されるという問題がある。また、ナノ粒子の位置精度は、パターン形成された膜の形状精度に依存するため、基板上には、ナノ粒子と反対の電荷を有し、かつ、非常に高精度でパターン化された膜を形成する必要がある。

産業上の利用分野



本発明は、基板上へのナノ粒子の配列方法、及びナノ粒子が表面上に配列された基板に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ポリマー鎖が結合したナノ粒子を含むナノ粒子溶液を、基板上に塗布する塗布工程を備える、基板上へのナノ粒子の配列方法。

【請求項2】
隣接する前記ナノ粒子の中心間距離が12~100nmの範囲において、前記ナノ粒子が略等間隔で基板上に配列される、請求項1に記載の配列方法。

【請求項3】
前記ポリマー鎖が、ポリアルキレングリコール鎖を有する、請求項1または2に記載の配列方法。

【請求項4】
前記ポリマー鎖の最大長さが4nm以上である、請求項1~3のいずれかに記載の配列方法。

【請求項5】
前記ナノ粒子は、ポリペプチドにより構成されたシェル部と、無機ナノ粒子により構成されたコア部とを有するコアシェル粒子であり、前記シェル部に前記ポリマー鎖が結合している、請求項1~4のいずれかに記載の配列方法。

【請求項6】
前記ポリペプチドが、球殻状タンパク質である、請求項1~5のいずれかに記載の配列方法。

【請求項7】
前記コアシェル粒子がフェリチンである、請求項1~6のいずれかに記載の配列方法。

【請求項8】
前記塗布工程の後、前記基板上のナノ粒子溶液から溶媒を除去する乾燥工程をさらに備える、請求項1~7のいずれかに記載の配列方法。

【請求項9】
前記塗布工程の後、前記基板上の前記ポリマー鎖が結合したナノ粒子から前記ポリマー鎖を除去する除去工程をさらに備える、請求項1~8のいずれかに記載の配列方法。

【請求項10】
ポリマー鎖が結合したナノ粒子が表面上に配列された基板であって、
隣接する前記ナノ粒子の中心間距離が12~100nmの範囲において、前記ナノ粒子が略等間隔で基板上に配列されている、基板。

【請求項11】
ポリマー鎖が結合したナノ粒子を含むナノ粒子溶液を基板上に塗布した後、前記ポリマー鎖を除去することにより得られたナノ粒子が、表面上に配列された基板であって、
隣接する前記ナノ粒子の中心間距離が12~100nmの範囲において、前記ナノ粒子が略等間隔で基板上に配列されている、基板。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2013241968thum.jpg
出願権利状態 公開
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