바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")고급 제조 프로세스 연구 부서[Research Department Head Murayama Nobumitsu] 다양한 반도체 바카라 족보물의 다공성 박막을 생산할 수있는 일반적인 유형Macroporous전환 기술 개발 이 기술은 반도체 프로세스에 적용 할 수 있습니다스핀 코트 방법를 사용한 1 단계 프로세스 다층화 및 연결 제어가 가능하며 지금까지 어려웠습니다
이 기술은입니다폴리스티렌 (PS) 계면 활성제극성 용매를 구형으로 조립하려면 계면 활성제의 소수성 부분 인 PS 단위가 내부에 배치되고 친수성 부분 예를 들어 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO)코어 쉘 구조의 구형 몸체 형성됩니다 이 극성 용매는 다양한 반도체 바카라 족보물의 전구체입니다금속 황소필름 형성 과정에서 용매가 변동이 발생함에 따라, 구형 어셈블리가 인접 해지고, 용해 된 바카라 족보물 전구체는 친수성 단위와 상호 작용하고 껍질 근처에서 수집한다 이 박막은 계면 활성제를 제거하기 위해 소결되고, 얇은 거대 다공성 반도체 바카라 족보물 필름이 수득된다 (도 1) 이 기술은 반도체 바카라 족보물과 거대 기둥의 전기적 특성을 동시에 활용하는 새로운 장치의 개발로 이어질 것으로 예상됩니다
또한 Toto Corporation [CEO 및 CEO, Harimoto Kunio],염료 감작 태양 전지의 원리를 사용하는 새로운 센서를 제안했습니다 거대 다공성 반도체 옥사이드 박막이 전극으로 사용될 때, 염료 표지 된 생체 분자가 거대 기공 내에서 고정화되면, 그것들은 매우 선택적이다분자 인식 기능를 나타내는 높은 감도 센서 얻었습니다
이 기술 중 일부는 Nano 지역의 콜로이드 및 표면 과학에 관한 국제 회의 (NCSS2010)에서 9 월 19 일부터 22 일까지 Chiba 현 마쿠 하리에서 개최 될 예정입니다
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그림 1 : PS 기반 계면 활성제를 사용한 거대 다공성 박막을위한 제조 기술 |
다공성 구조는 분자의 확산을 개선하고 기공 내부에 단수 반응 필드를 구성함으로써 물질의 기능을 극적으로 개선 할 수있는 잠재력을 갖는다 다공성 구조를 정확하게 설계하려면 유기 분자가 사용됩니다구조 규제 자료| 유용하고 균일 한 일반 기공 구조를 갖는 다공성 물질을 생산할 수 있습니다 PS와 같은 구형 입자의 일반 라미네이트 구조를 전달하여 큰 매크로 스페이스를 갖는 다공성 물질을 생산하는 방법이 있지만 다단계 합성 공정이 필요합니다 또한, 스핀 코팅 방법에 의해 필름이 형성 될 때, 용매 휘발 속도가 높기 때문에, 구형 입자가 정기적으로 쌓기 전에 박막이 형성되고, 구형 입자는 종종 분리되어 박막에 도입된다
최근에, PS 기반 계면 활성제를 사용한 합성이 또한보고되었지만, 기공 크기는 최대 약 30 nm이며, 단지 약 몇 개의 NM의 작은 구멍에 의해 연결되어있다 또한, PS 계면 활성제를 사용하여 합성 된 티타늄 바카라 족보 티프 박막에서, 분화구 유사 고르지 않은 구조가 생성되고, 다공성 구조는 얻지 못한다
우리가 바카라 족보 반도체 바카라 족보물의 거대 다공성 박막을 제조 할 수 있다면, 우리는 DNA 및 단백질과 같은 다량의 거대한 생체 분자를 처리 할 수있는 마크로 스페이스를 얻을 수있을 것이며, 세포질 바카라 족보물의 전기적 특성을 결합하여 바이오 올레질의 선택적 화학 반응을 결합한 새로운 장치의 발달로 이어질 것으로 예상된다
AIST는 다공성 구조를 제어하여 고 부가가치 특성을 제공하기 위해 다공성 구조를 제어하는 다양한 바카라 족보물 재료에 대한 제조 기술을 개발했으며 다양한 장치의 재료로서의 사용을 적극적으로 홍보했습니다 특히, 계면 활성제를 사용한 다공성 구조의 나노 구조 제어와 관련하여 고급 구조 제어 및 조성 제어 기술이 개발되었다
2006 년부터, 우리는 반도체 바카라 족보물의 거대 다공성 박막을위한 제조 기술 개발 및 전극 재료로서의 응용에 대한 연구 및 개발을 위해 노력해 왔으며, 계면 활성제를 사용하여 100 nm를 초과하는 거대 스페이스를 가진 박막을위한 제조 기술을 개발하고있다 이번에는 다층 연결 및 마크로 포어 연결 제어의 어려움은 반도체 프로세스에 적용될 수있는 스핀 코팅 방법을 사용하여 1 단계 프로세스를 사용하여 달성되었다
이 연구 개발은 전략 기술 개발을위한 경제 산업 계약, "매우 민감한 환경 센서 구성 요소 개발 (FY2006-2000)의 개발에 따라 수행되었습니다
이 기술은 PS 기반 계면 활성제가 극성 용매에서 구형 모양으로 조립하는 경향이있는 특성을 활용합니다 PS- 기반 계면 활성제는 PS 단위와 함께 코어-쉘 구조의 구형 어셈블리를 형성하며, 이는 극성 용매, 내부 및 친수성 부분 (예 : PEO) 단위 외부의 소수성 부분이다 표적 반도체 바카라 족보물의 전구체 인 금속 옥소 종이이 극 용매에 균일하게 용해되는 경우, 스핀 코팅에 의한 필름 형성 공정 동안 용매 휘발이 서로 인접 해지고, 바카라 족보물이 분산 된 바카라 족보물 전구체 및 친수성 단위 상호 작용함에 따라 서로 인접해진다 바카라 족보물 전구체는 구형 어셈블리의 친수성 단위가 구형 조립의 친수성 단위 근처에서 수집되는 구조를 갖는 박막을 생성하고, 구형 조립을 제거하기 위해 소결 될 때, 부분이 비어 있고, 대 식세포 반도체의 박막이 수득된다 (도 1)
이 방법은 다층 구형 어셈블리, 즉 voids에도 사용될 수 있습니다 또한, 기공의 직경은 PS 계면 활성제의 분자량에 의해 제어 될 수있다 또한, PS 계면 활성제 및 바카라 족보물 전구체의 양은 공극을 분리하거나 연결하기 위해 변화 될 수있다 또한 10nm에 걸쳐 큰 연계 기공이있어 DNA 및 단백질과 같은 거대한 생체 분자가 통과 할 수 있습니다 이 방법은 티타늄 바카라 족보물, 주석 바카라 족보물 및 바카라 족보 아연과 같은 전형적인 다양한 반도체 바카라 족보물의 거대 다공성 박막의 생산을 허용했습니다 (그림 2) 거대 다공성 구조는 높은 내열성을 가지며,이 바카라 족보물은 발사 공정 동안 투명성을 유지하면서 결정화 될 수 있으며, 염료 감작 태양 전지 및 가스 센서와 같은 광전 변환 장치의 전극 재료로 사용될 수 있습니다
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그림 2 발사 후 다양한 거대 다공성 박막의 스캐닝 전자 현미경 이미지 |
전극 부재로서 다양한 반도체 바카라 족보물의 거대 다공성 박막을 사용한 감지 메커니즘 생물학적 분자는 염료 분자로 표지되어 염료 감작 태양 전지의 에너지 전달 경로를 형성한다 빛이 조사 될 때, 염료 분자는 여기 상태에 있고, 광 실행 에너지가 전극으로 전달되면 전류로 감지 될 수있다 예를 들어, 하나의 염료 분자는 하나의 염료 분자로 표지되고, 제 1 형광은 염료 분자의 흡착 된 염료 분자 (= 흡착 된 생체 분자량)의 양을 정확하게 결정하기 위해 측정된다 흡착 된 염료의 양과 현재 값 사이의 관계가 미리 측정되는 경우, 현재 값으로부터 생물학적 분자의 흡착 된 양을 정량적으로 결정할 수있는 센서로 사용될 수있다 또한, 전류로 감지 될 수 있으므로 장치의 크기를 줄일 수 있습니다
대 식세포 티타늄 옥사이드 박막을 불소-도입 된 주석 바카라 족보 주석 (FTO) 기질 전극에 침착시키고, 염료로 표지 된 DNA 분자를 흡착하여 상기 언급 된 감지 메커니즘을 검증 하였다 FTO 기판 전극 (오목 및 볼록 표면) 자체 및 메조 포러스 티타늄 옥사이드 박막 (FTO 기판 전극 상에 필름 형성)은 박막에서 DNA 분자를 흡수하지만, 바카라 족보물 박막은 박막 내부의 기공 내부에 DNA 분자를 포함시킬 수있다 () 표지 된 염료의 광습에 의해 생성 된 광전류를 측정 한 결과, 거대 다공성 티타늄 바카라 족보물 박막의 광전류는 다른 박막의 것보다 100 배 이상 더 컸다 (도 3) 염료 표지 된 DNA의 양이 흡착 될뿐만 아니라, 거대 다공성 박막은 또한 FTO 기판 전극 근처의 DNA를 흡착하여 효율적인 에너지 전달 경로를 초래하여 현재 값의 극적인 개선을 초래한다
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그림 3 염료 감작 태양 전지 (오른쪽)의 원리를 사용하여 마크로 포르 (왼쪽) 및 광전류 측정으로 염료 표지 된 DNA의 흡착 실험 (오른쪽) |
이번에 생성 된 거대 다공성 박막의 기공은 또한 생체 분자를 포함하는보다 복잡하고 선택적인 반응 시스템에 적용될 수있다 약 5-10 nm의 3 개의 거대한 단백질이 관여한다 (1 차 항체 XG69, 2 차 항체 5A6, 항원 PSA 및 2 차 항체 표지 염색 Cy5)ImmunoAssay시스템은 거대 다공성 박막으로 구성되었습니다 (그림 4) 각 분자는 모공을 연결하는 모공을 통과 할 수 있으므로 3 개의 분자가 모공 내부의 매크로 스페이스에 관여합니다항원 항체 반응진보 할 수 있습니다 1 차 항체가 박막 전극의 표면에서 고정화되는 경우, 2 차 항체는 항원이 존재할 때만 결합 할 수있다 2 차 항체에 염료로 표지되고 상기 언급 된 항원-항체 반응 시스템이 전극 구성원으로서 대 식세포 틴 바카라 족보물 박막을 사용하여 구축되었을 때, 형광에 의해 측정 된 염료 흡착의 양 및 2 차 항체로 표지 된 염료 분자로부터 생성 된 광전류 값의 양을 구성 하였다 (도 4) 매크로 공간을 사용함으로써, 생체 분자의 매우 높은 분자 인식 기능을 활용하는 선택적 센서가 만들어 질 것으로 예상된다
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그림 4 매크로 포어에서 면역 분석 시스템의 구성 |
우리는 빈 구멍 내부의 매크로 공간을 사용하여 단일 반응 필드를 구성하여 새로운 장치를 개발하고 싶습니다 또한, 우리는 기공 크기의 범위를 확장하고 복합 조성물 재료를 개발하고, 다양한 응용 분야에서 그들의 기능을 향상시키기 위해 다공성 반도체 바카라 족보물 박막에 대한 최적의 구조 모델을 제안하고자한다