JP2019181714A - 構造体、センサ、及び構造体の製造方法 - Google Patents

構造体、センサ、及び構造体の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シロキサン系分子膜に凝集が生じ難い構造体、センサ、及び構造体の製造方法を提供すること。【解決手段】構造体１は、基材３と、シロキサン系分子膜５とを備える。シロキサン系分子膜は、ｐ−アミノフェニルトリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ），ｐ−アミノフェニルシラントリオール，４−［２−（トリエトキシシリル）エチル］−ベンゼンアミン等から選択される１以上の有機化合物を用いて基材の表面に形成された膜である。【選択図】図１

Description

本開示は構造体、センサ、及び構造体の製造方法に関する。
従来、シリコンやガラスから成る基板の表面に、シロキサン系分子膜を形成する技術が知られている。シロキサン系分子膜は、有機シラン分子を、シランカップリング反応を用いて基板の表面上に化学吸着させる方法で形成できる。有機シラン分子は、シロキサンネットワークによって基板に固定化される。シロキサン系分子膜は特許文献１に開示されている。
特開２００２−３５６６５１号公報
有機シラン分子として、3-アミノプロピルトリエトキシシラン（以下ではＡＰＴＥＳとする）が知られている。ＡＰＴＥＳは、それが備えるアミノ基によって生体分子と結合することができる。そのため、ＡＰＴＥＳを用いて形成されたシロキサン系分子膜を、マルチアレイバイオチップに利用することが考えられる。
ＡＰＴＥＳを用いてシロキサン系分子膜を形成すると、凝集が生じ易い。シロキサン系分子膜に凝集が生じると、マルチアレイバイオチップにおいて、単位面積当たりのＡＰＴＥＳの量、及び単位面積当たりのアミノ基の量が、場所ごとに異なってしまう。その結果、マルチアレイバイオチップの検出精度が低下してしまう。
本開示は、シロキサン系分子膜に凝集が生じ難い構造体、センサ、及び構造体の製造方法を提供する。
本開示の一局面は、基材（３）と、以下の式（１）又は式（２）で表される有機化合物を用いて前記基板の表面に形成されたシロキサン系分子膜（５）と、を備える構造体（１、１０１）である。
前記式（１）及び前記式（２）において、Ｒ１〜Ｒ５のうち、いずれか１つはアミノ基である。Ｒ１〜Ｒ５のうち、アミノ基でないものは、それぞれ独立に、水素又はアルキル基である。Ｒ７〜Ｒ９は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、及びフェニル基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ７〜Ｒ９のうち、１以上は、ヒドロキシ基又はアルコキシ基である。前記式（１）において、Ｒ６はアルキル基である。
本開示の一局面である構造体は、シロキサン系分子膜に凝集が生じ難い。
本開示の別の局面は、基材（３）と、前記基材の表面に形成されたシロキサン系分子膜（５）とを備える構造体（１、１０１）の製造方法であって、前記基材の表面を親水化し、以下の式（１）又は式（２）で表される有機化合物を前記基材の表面に接触させ、５０℃以下の温度の下で、前記有機化合物の加水分解反応及び脱水縮合反応を生じさせ、前記基材の表面にシロキサン系分子膜を形成する構造体の製造方法である。
前記式（１）及び前記式（２）において、Ｒ１〜Ｒ５のうち、いずれか１つはアミノ基である。Ｒ１〜Ｒ５のうち、アミノ基でないものは、それぞれ独立に、水素又はアルキル基である。Ｒ７〜Ｒ９は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、及びフェニル基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ７〜Ｒ９のうち、１以上は、ヒドロキシ基又はアルコキシ基である。前記式（１）において、Ｒ６はアルキル基である。
本開示の別の局面である構造体の製造方法によれば、シロキサン系分子膜に凝集が生じ難い。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
構造体の構成を表す説明図である。 機能性分子をさらに備える構造体の構成を表す説明図である。 センサ２０１の構成を表す説明図である。 実施例の構造体におけるＳＥＭ観察像である。 比較例の構造体におけるＳＥＭ観察像である。 実施例の構造体のＸＰＳスペクトルのうち、Ｃのピーク付近を表す説明図である。 比較例の構造体のＸＰＳスペクトルのうち、Ｃのピーク付近を表す説明図である。 シリコンウエハのＸＰＳスペクトルのうち、Ｃのピーク付近を表す説明図である。 実施例の構造体のＸＰＳスペクトルのうち、Ｎのピーク付近を表す説明図である。 比較例の構造体のＸＰＳスペクトルのうち、Ｎのピーク付近を表す説明図である。 シリコンウエハのＸＰＳスペクトルのうち、Ｎのピーク付近を表す説明図である。 ＤＢＣＯ基導入構造体と、Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体との蛍光イメージを表す画像である。
本開示の例示的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
１．構造体
本開示の構造体は、基材と、シロキサン系分子膜とを備える。基材の材質は特に限定されない。基材として、例えば、シリコンウエハ等が挙げられる。シロキサン系分子膜を形成し易くするために、基材の表面にＯＨ基が存在することが好ましい。基材は、例えばＳｉＮ膜を表面に備える。ＳｉＮ膜の表面にはＯＨ基が存在する。ＳｉＮ膜は、例えば、低圧化気相成長（ＬＰＣＶＤ）の方法により形成できる。基材の形態は、基板であってもよいし、それ以外の形態であってもよい。
シロキサン系分子膜は、以下の式（１）又は式（２）で表される有機化合物を用いて基材の表面に形成された膜である。
前記式（１）及び前記式（２）において、Ｒ１〜Ｒ５のうち、いずれか１つはアミノ基である。Ｒ１〜Ｒ５のうち、アミノ基でないものは、それぞれ独立に、水素又はアルキル基である。Ｒ７〜Ｒ９は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、及びフェニル基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ７〜Ｒ９のうち、１以上は、ヒドロキシ基又はアルコキシ基である。前記式（１）において、Ｒ６はアルキル基である。
Ｒ１〜Ｒ５のうちのいずれかがアルキル基である場合、そのアルキル基の炭素数は、１〜２の範囲が好ましい。Ｒ６の炭素数は、１〜２の範囲が好ましい。
有機化合物は、例えば、有機シラン分子である。有機化合物として、例えば、式（３）で表されるp-アミノフェニルトリメトキシシラン（以下ではＡＰＴＭＳとする）、式（４）で表されるp-アミノフェニルシラントリオール、式（５）で表されるp-アミノフェニルトリエトキシシラン、式（６）で表されるp-アミノフェニルトリプロポキシシラン、式（７）で表されるm-アミノフェニルトリメトキシシラン、式（８）で表されるo-アミノフェニルトリメトキシシラン、式（９）で表される4-[2-(トリエトキシシリル)エチル]-ベンゼンアミン、式（１０）で表される4-[(トリエトキシシリル)メチル]-ベンゼンアミン、式（１１）で表される4-[ジメチル[2-(トリメトキシシリル)エチル]シリル]-ベンゼンアミン、式（１２）で表されるbis(p-アミノフェニル)-シランジオール、式（１３）で表されるbis(p-アミノフェニル)-ジエトキシシラン、式（１４）で表される4-(ジメトキシシリル)-ベンゼンアミン、式（１５）で表される4-(ジメトキシメチルシリル)-ベンゼンアミン、式（１６）で表される4-(ジエトキシメチルシリル)-ベンゼンアミン、式（１７）で表される4-[(ジメトキシシリル)メチル]-ベンゼンアミン、式（１８）で表される1-(p-アミノフェニル)-1,1-ジメチル-シラノール、式（１９）で表される4-(メトキシシリル)-ベンゼンアミン、式（２０）で表される4-(メトキシジメチルシリル)-ベンゼンアミン、式（２１）で表される4-(エトキシジメチルシリル)-ベンゼンアミン、式（２２）で表されるp-(ジメチルプロポキシシリル)-ベンゼンアミン、式（２３）で表される4-[(2-プロポキシ)シリル]-ベンゼンアミン、及び式（２４）で表される4-(メトキシメチルフェニルシリル)-ベンゼンアミンから成る群から選択される１以上が挙げられる。
本開示の構造体は、シロキサン系分子膜に凝集が生じ難い。本開示の構造体は、例えば、シロキサン系分子膜と結合した機能性分子をさらに備えていてもよい。機能性分子は、例えば、有機化合物が備えるアミノ基と直接的に又は間接的に結合している。機能性分子は、例えば、特定の分子と化学的に又は物理的に結合する機能、撥水性を発現する機能、触媒の機能等を有する。機能性分子は、例えば、低分子、錯体、ＤＮＡ、ペプチド、抗体、及び糖鎖から成る群から選択される１以上である。
本開示の構造体は、例えば、図１に示す形態を有する。構造体１は、基材３と、シロキサン系分子膜５とを備える。シロキサン系分子膜５は基材３の表面に形成されている。
本開示の構造体は、例えば、図２に示す形態を有する。構造体１０１は、基材３と、シロキサン系分子膜５と、機能性分子７と、を備える。シロキサン系分子膜５は基材３の表面に形成されている。機能性分子７はシロキサン系分子膜５と結合している。
機能性分子として、例えば、低分子、錯体、ＤＮＡ、ペプチド、抗体、及び糖鎖から成る群から選択される１以上が挙げられる。機能性分子として、例えば、式（２５）に示すＤＢＣＯ−ＮＨＳ、式（２６）に示すＣｙａｎｉｎｅ３アジド等が挙げられる。
シロキサン系分子膜は、凝集が生じ難い。そのため、単位面積当たりの機能性分子の量が場所ごとにばらついてしまうことを抑制できる。
２．センサ
本開示のセンサは、構造体を備える。本開示のセンサは、構造体に加えて他の構成を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。センサが備える構造体は、前記「１．構造体」の項で述べた構造体のうち、機能性分子をさらに備えるものである。機能性分子は、例えば、特定の分子と化学的に又は物理的に結合する機能を有する分子である。本開示のセンサは、例えば、機能性分子に特定の分子を結合させることにより、特定の分子を検出したり、特定の分子を定量したりすることができる。
本開示のセンサにおいて、例えば、シロキサン系分子膜と結合している機能性分子は、シロキサン系分子膜における領域ごとに異なる。この場合、例えば、機能性分子を、シロキサン系分子膜における領域ごとに異なる分子と結合させることができる。そのため、本開示のセンサは複数の種類の分子を検出したり、定量したりすることができる。
本開示のセンサは、シロキサン系分子膜に凝集が生じ難い。そのため、本開示のセンサは、検出精度が高い。本開示のセンサは、例えば、図３に示す構成を有する。センサ２０１はマルチアレイ型センサデバイスである。センサ２０１は基材３を備える。基材３の表面は、４つの領域９、１１、１３、１５に分割される。各領域には、シロキサン系分子膜５が形成されている。各領域において、シロキサン系分子膜５は、複数存在する。
領域９において、シロキサン系分子膜５に、機能性分子７Ａが結合している。機能性分子７Ａは、特定の分子１７Ａと化学的に又は物理的に結合する機能を有する。領域１１において、シロキサン系分子膜５に、機能性分子７Ｂが結合している。機能性分子７Ｂは、特定の分子１７Ｂと化学的に又は物理的に結合する機能を有する。領域１３において、シロキサン系分子膜５に、機能性分子７Ｃが結合している。機能性分子７Ｃは、特定の分子１７Ｃと化学的に又は物理的に結合する機能を有する。領域１５において、シロキサン系分子膜５に、機能性分子７Ｄが結合している。機能性分子７Ｄは、特定の分子１７Ｄと化学的に又は物理的に結合する機能を有する。
センサ２０１は、特定の分子１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄを検出することができる。また、センサ２０１は、例えば、特定の分子１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄを定量することができる。
シロキサン系分子膜５は、凝集が生じ難い。そのため、単位面積当たりの機能性分子７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの量が場所ごとにばらついてしまうことを抑制できる。その結果、センサ２０１の検出精度が高い。
３．構造体の製造方法
本開示の構造体の製造方法は、基材と、その基材の表面に形成されたシロキサン系分子膜とを備える構造体の製造方法である。
本開示の構造体の製造方法は、基材の表面を親水化する工程を有する。親水化処理の後における基材の表面の状態は、ヒドロキシ基が導入されている状態であることが好ましい。親水化する方法として、例えば、アルカリ処理、ＵＶ処理等が挙げられる。
本開示の構造体の製造方法は、基材の表面を親水化した後に、以下の式（１）又は式（２）で表される有機化合物を基材の表面に接触させ、５０℃以下の温度の下で、有機化合物の加水分解反応及び脱水縮合反応を生じさせ、基材の表面にシロキサン系分子膜を形成する。
前記式（１）及び前記式（２）において、Ｒ１〜Ｒ５のうち、いずれか１つはアミノ基である。Ｒ１〜Ｒ５のうち、アミノ基でないものは、それぞれ独立に、水素又はアルキル基である。Ｒ７〜Ｒ９は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、及びフェニル基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ７〜Ｒ９のうち、１以上は、ヒドロキシ基又はアルコキシ基である。前記式（１）において、Ｒ６はアルキル基である。
Ｒ１〜Ｒ５のうちのいずれかがアルキル基である場合、そのアルキル基の炭素数は、１〜２の範囲が好ましい。Ｒ６の炭素数は、１〜２の範囲が好ましい。
本開示の構造体の製造方法によれば、シロキサン系分子膜に凝集が生じ難い。有機化合物は、例えば、有機シラン分子である。有機化合物として、例えば、式（３）〜式（２４）のうちのいずれかで表される有機化合物が挙げられる。
有機化合物の加水分解反応及び脱水縮合反応を生じさせるときの温度は、４０℃以下が好ましく、３０℃以下がさらに好ましい。有機化合物の加水分解反応及び脱水縮合反応を生じさせるときの温度が４０℃である場合、シロキサン系分子膜に凝集が一層生じ難い。
有機化合物を基材の表面に接触させる方法として、例えば、有機化合物の飽和溶液を基材の表面に接触させる方法が挙げられる。飽和溶液の温度は、５０℃以下である。飽和溶液の温度は、４０℃以下であることが好ましく、３０℃以下であることがさらに好ましい。飽和溶液の温度が４０℃以下である場合、シロキサン系分子膜に凝集が一層生じ難い。
４．実施例
（４−１）実施例の構造体の製造
(i)基材の親水化
シリコンウエハを用意した。このシリコンウエハは基材に対応する。シリコンウエハの表面には、低圧化気相成長の方法により、ＳｉＮ膜が形成されている。ＳｉＮ膜はＯＨ基を備える。
シリコンウエハに対し、アルカリ処理を行った。アルカリ処理は親水化に対応する。処理液の組成は、濃度が０．１ＭであるＮａＯＨ水溶液である。処理液の温度は２０〜６０℃である。アルカリ処理の時間は１時間である。
(ii)有機シラン分子溶液の調製
ＡＰＴＭＳ１０mgを、ＴＨＦ２mlに溶解して有機シラン分子溶液を調製した。この有機シラン分子溶液は飽和溶液である。
(iii)シロキサン系分子膜の形成
前記（i）で親水化したシリコンウエハと、前記（ii）で調製した有機シラン分子溶液とを、密閉可能なスクリュー瓶に入れた。スクリュー瓶の中で、シリコンウエハは有機シラン分子溶液に浸漬された。スクリュー瓶を密閉し、室温で１時間静置した。スクリュー瓶を密閉することで、溶媒の蒸発を抑制できる。このとき、ＡＰＴＭＳの加水分解反応及び脱水縮合反応が生じ、シリコンウエハの表面にシロキサン系分子膜が形成された。
（iv）洗浄
シリコンウエハを有機シラン分子溶液から取り出し、ＴＨＦを用いて洗浄した。この洗浄により、シリコンウエハの表面に結合しなかったＡＰＴＭＳが除去された。
次に、シリコンウエハを脱イオン水で洗浄し、ＴＨＦを除去した。次に、窒素ブローにより脱イオン水を除去し、シリコンウエハを乾燥させた。以上の工程により、構造体（以下では実施例の構造体とする）が完成した。実施例の構造体は、シリコンウエハと、そのシリコンウエハの表面に形成されたシロキサン系分子膜とを備える。シロキサン系分子膜は、ＡＰＴＭＳを用いて形成された膜である。
（４−２）比較例の構造体の製造
基本的には実施例の構造体と同様にして、比較例の構造体を製造した。ただし、シロキサン系分子膜の形成に用いる有機シラン分子として、ＡＰＴＭＳの代わりに、ＡＰＴＥＳを用いた。
（４−３）構造体の評価
実施例の構造体、及び比較例の構造体のそれぞれについて、ＳＥＭを用いてシロキサン系分子膜を観察した。実施例の構造体におけるＳＥＭ観察像を図４に示す。比較例の構造体におけるＳＥＭ観察像を図５に示す。
実施例の構造体では、シロキサン系分子膜に島状の部分は見られなかった。それに対し、比較例の構造体では、シロキサン系分子膜に島状の部分が多数見られた。島状の部分は、シロキサン系分子膜の凝集部である。
実施例の構造体、及び比較例の構造体のそれぞれについて、シロキサン系分子膜のＸＰＳスペクトルを取得した。また、シリコンウエハのＸＰＳスペクトルも取得した。ＸＰＳスペクトルは、Ｘ線の入射角が１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、９０°の場合にそれぞれ取得した。
実施例の構造体、比較例の構造体、及びシリコンウエハのそれぞれについて、Ｘ線の入射角が９０°の場合のＸＰＳスペクトルにおけるＣのピーク高さを測定した。Ｃのピーク高さが大きいほど、シリコンウエハに結合している有機シラン分子の量が多い。
実施例の構造体のＸＰＳスペクトルのうち、Ｃのピーク付近を図６に示す。実施例の構造体におけるＣのピーク高さは２７４１であった。比較例の構造体のＸＰＳスペクトルのうち、Ｃのピーク付近を図７に示す。比較例の構造体におけるＣのピーク高さは６３２３であった。シリコンウエハのＸＰＳスペクトルのうち、Ｃのピーク付近を図８に示す。シリコンウエハにおけるＣのピーク高さは４７５であった。
実施例の構造体及び比較例の構造体におけるＣのピーク高さは、シリコンウエハにおけるＣのピーク高さより大きかった。このことから、実施例の構造体及び比較例の構造体では、シロキサン系分子膜が形成されていることが確認できた。
実施例の構造体におけるＣのピーク高さは、比較例の構造体におけるＣのピーク高さより小さかった。このことから、実施例の構造体では、比較例の構造体に比べて、シロキサン系分子膜の凝集が少ないことが確認できた。
また、実施例の構造体、比較例の構造体、及びシリコンウエハのそれぞれについて、ＮＨ２／ＳｉＮ比を測定した。ＮＨ２／ＳｉＮ比とは、ＳｉＮ由来のＮのピーク高さに対する、ＮＨ２由来のＮのピーク高さの比である。ＮＨ２／ＳｉＮ比が大きいほど、シリコンウエハに結合している有機シラン分子の量が多い。ＮＨ２／ＳｉＮ比は、Ｘ線の入射角が１５°の場合と、９０°の場合とでそれぞれ測定した。
実施例の構造体のＸＰＳスペクトルのうち、Ｎのピーク付近を図９に示す。実施例の構造体において、Ｘ線の入射角が９０°の場合のＮＨ２／ＳｉＮ比は０．１１８であり、Ｘ線の入射角が１５°の場合のＮＨ２／ＳｉＮ比は０．７７８であった。
比較例の構造体のＸＰＳスペクトルのうち、Ｎのピーク付近を図１０に示す。比較例の構造体において、Ｘ線の入射角が９０°の場合のＮＨ２／ＳｉＮ比は１．４３であり、Ｘ線の入射角が１５°の場合のＮＨ２／ＳｉＮ比は４．８３であった。
シリコンウエハのＸＰＳスペクトルのうち、Ｎのピーク付近を図１１に示す。シリコンウエハにおいて、Ｘ線の入射角が９０°の場合のＮＨ２／ＳｉＮ比は０であり、Ｘ線の入射角が１５°の場合のＮＨ２／ＳｉＮ比も０であった。
実施例の構造体におけるＮＨ２／ＳｉＮ比は、比較例の構造体におけるＮＨ２／ＳｉＮ比より小さかった。このことから、実施例の構造体では、比較例の構造体に比べて、シロキサン系分子膜の凝集が少ないことが確認できた。
（４−４）ＤＢＣＯ基導入構造体の製造
濃度が１０ｍＭであるＤＢＣＯ−ＮＨＳ溶液５μｌと、濃度が０．１ＭであるＮａＨＣＯ３水溶液４９５μｌとを混合し、濃度が１００μＭであるＤＢＣＯ−ＮＨＳ溶液（以下では、１００μＭＤＢＣＯ−ＮＨＳ溶液とする）を作成した。濃度が１０ｍＭであるＤＢＣＯ−ＮＨＳ溶液は、以下の市販品である。
販売元：Sigma-Aldrich
Product Code：761524
CAS No.：1353016-71-3
次に、実施例の構造体と、上記のように作成した１００μＭＤＢＣＯ−ＮＨＳ溶液とを、密閉可能なスクリュー瓶に入れた。スクリュー瓶の中で、実施例の構造体は１００μＭＤＢＣＯ−ＮＨＳ溶液に浸漬された。スクリュー瓶を密閉し、室温で１時間静置した。スクリュー瓶を密閉することで、溶媒の蒸発を抑制できる。このとき、ＡＰＴＭＳのＮＨ２基とＤＢＣＯ−ＮＨＳのＮＨＳ基とが反応し、ＤＢＣＯ−ＮＨＳはシロキサン系分子膜と結合した。ＤＢＣＯ基は、ＡＰＴＭＳを介してシリコンウエハの表面に導入された。ＤＢＣＯ−ＮＨＳがシロキサン系分子膜と結合した実施例の構造体を、以下では、ＤＢＣＯ基導入構造体とする。ＤＢＣＯ基導入構造体は、機能性分子を備える構造体に対応する。
ＤＢＣＯ基導入構造体を１００μＭＤＢＣＯ−ＮＨＳ溶液から取り出し、濃度が０．１ＭであるＮａＨＣＯ３水溶液により溶解洗浄した。この溶解洗浄により、ＡＰＴＭＳのＮＨ２基と結合せずに残っていたＤＢＣＯ−ＮＨＳが除去された。
次に、ＤＢＣＯ基導入構造体を脱イオン水で洗浄し、ＮａＨＣＯ３を除去した。次に、窒素ブローにより脱イオン水を除去し、ＤＢＣＯ基導入構造体を乾燥させた。
（４−５）Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体の製造
濃度が１００μＭであるＣｙａｎｉｎｅ３アジド溶液４μｌと、ＰＢＳ３９６μｌとを混合し、濃度が１μＭであるＣｙａｎｉｎｅ３アジド溶液（以下では、１μＭＣｙａｎｉｎｅ３アジド溶液とする）を作成した。ＰＢＳは、１３７ｍＭのＮａＣｌと、２．７ｍＭのＫＣｌと、１０ｍＭのリン酸とを含む緩衝液である。ＰＢＳのｐＨは７．４である。濃度が１００μＭであるＣｙａｎｉｎｅ３アジド溶液は、以下の市販品である。
販売元：Lumiprobe
Product Code：B1030
CAS No.：なし
次に、ＤＢＣＯ基導入構造体と、上記のように作成した１μＭＣｙａｎｉｎｅ３アジド溶液とを、密閉可能なスクリュー瓶に入れた。スクリュー瓶の中で、ＤＢＣＯ基導入構造体は１μＭＣｙａｎｉｎｅ３アジド溶液に浸漬された。スクリュー瓶を密閉し、室温で１時間静置した。スクリュー瓶を密閉することで、溶媒の蒸発を抑制できる。このとき、ＤＢＣＯ基とアジド基とが反応し、Ｃｙａｎｉｎｅ３アジドは、ＤＢＣＯ−ＮＨＳと結合した。Ｃｙａｎｉｎｅ３は、ＡＰＴＭＳ及びＤＢＣＯ−ＮＨＳを介してシリコンウエハの表面に導入された。Ｃｙａｎｉｎｅ３が導入された構造体を、以下では、Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体とする。Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体は、機能性分子を備える構造体に対応する。
Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体を１μＭＣｙａｎｉｎｅ３アジド溶液から取り出し、メタノール及びアセトンにより洗浄した。この洗浄により、ＤＢＣＯ基と結合せずに残っていたＣｙａｎｉｎｅ３アジドが除去された。
次に、Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体を脱イオン水で洗浄し、メタノール及びアセトンを除去した。次に、窒素ブローにより脱イオン水を除去し、Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体を乾燥させた。
（４−６）機能性分子を備える構造体の評価
ＤＢＣＯ基導入構造体と、Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体との蛍光イメージを図１２に示す。図１２において「ＡＰＴＭＳ＞ＤＢＣＯ−ＮＨＳ」はＤＢＣＯ基導入構造体を示す。図１２において「ＡＰＴＭＳ＞ＤＢＣＯ−ＮＨＳ＞Ｃｙ３−Ｎ３」はＣｙａｎｉｎｅ３導入構造体を示す。
ＤＢＣＯ基導入構造体の表面では蛍光が生じなかった。Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体の表面ではＣｙａｎｉｎｅ３に特有の蛍光が生じた。このことから、Ｃｙａｎｉｎｅ３導入構造体にＣｙａｎｉｎｅ３が導入されたことが確認できた。
５．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
（１）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
（２）上述した構造体の他、当該構造体を構成要素とする製品、シロキサン系分子膜の形成方法、構造体を備えたセンサを用いた分析方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
１、１０１…構造体、３…基材、５…シロキサン系分子膜、７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ…機能性分子、９、１１、１３、１５…領域、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ…特定の分子、２０１…センサ

Claims (10)

  1. 基材（３）と、
    以下の式（１）又は式（２）で表される有機化合物を用いて前記基材の表面に形成されたシロキサン系分子膜（５）と、
    を備える構造体（１、１０１）（前記式（１）及び前記式（２）において、Ｒ１〜Ｒ５のうち、いずれか１つはアミノ基である。Ｒ１〜Ｒ５のうち、アミノ基でないものは、それぞれ独立に、水素又はアルキル基である。Ｒ７〜Ｒ９は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、及びフェニル基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ７〜Ｒ９のうち、１以上は、ヒドロキシ基又はアルコキシ基である。前記式（１）において、Ｒ６はアルキル基である）。
  2. 請求項１に記載の構造体であって、
    前記有機化合物は、p-アミノフェニルトリメトキシシラン、p-アミノフェニルシラントリオール、p-アミノフェニルトリエトキシシラン、p-アミノフェニルトリプロポキシシラン、m-アミノフェニルトリメトキシシラン、o-アミノフェニルトリメトキシシラン、4-[2-(トリエトキシシリル)エチル]-ベンゼンアミン、4-[(トリエトキシシリル)メチル]-ベンゼンアミン、4-[ジメチル[2-(トリメトキシシリル)エチル]シリル]-ベンゼンアミン、bis(p-アミノフェニル)-シランジオール、bis(p-アミノフェニル)-ジエトキシシラン、4-(ジメトキシシリル)-ベンゼンアミン、4-(ジメトキシメチルシリル)-ベンゼンアミン、4-(ジエトキシメチルシリル)-ベンゼンアミン、4-[(ジメトキシシリル)メチル]-ベンゼンアミン、1-(p-アミノフェニル)-1,1-ジメチル-シラノール、4-(メトキシシリル)-ベンゼンアミン、4-(メトキシジメチルシリル)-ベンゼンアミン、4-(エトキシジメチルシリル)-ベンゼンアミン、p-(ジメチルプロポキシシリル)-ベンゼンアミン、4-[(2-プロポキシ)シリル]-ベンゼンアミン、及び4-(メトキシメチルフェニルシリル)-ベンゼンアミンから成る群から選択される１以上である構造体。
  3. 請求項１又は２に記載の構造体であって、
    前記シロキサン系分子膜と結合した機能性分子（７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）をさらに備える構造体。
  4. 請求項３に記載の構造体であって、
    前記機能性分子は、前記有機化合物が備えるアミノ基と直接的に又は間接的に結合している構造体。
  5. 請求項３又は４に記載の構造体であって、
    前記機能性分子は、特定の分子（１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ）と化学的に又は物理的に結合する機能を有する構造体。
  6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の構造体であって、
    前記機能性分子は、低分子、錯体、ＤＮＡ、ペプチド、抗体、及び糖鎖から成る群から選択される１以上である構造体。
  7. 請求項３〜６のいずれか１項に記載の構造体を備えるセンサ（２０１）。
  8. 請求項７に記載のセンサであって、
    前記シロキサン系分子膜と結合している前記機能性分子は、前記シロキサン系分子膜における領域（９、１１、１３、１５）ごとに異なるセンサ。
  9. 基材（３）と、前記基材の表面に形成されたシロキサン系分子膜（５）とを備える構造体（１、１０１）の製造方法であって、
    前記基材の表面を親水化し、
    以下の式（１）又は式（２）で表される有機化合物を前記基材の表面に接触させ、
    ５０℃以下の温度の下で、前記有機化合物の加水分解反応及び脱水縮合反応を生じさせ、前記基材の表面にシロキサン系分子膜を形成する構造体の製造方法（前記式（１）及び前記式（２）において、Ｒ１〜Ｒ５のうち、いずれか１つはアミノ基である。Ｒ１〜Ｒ５のうち、アミノ基でないものは、それぞれ独立に、水素又はアルキル基である。Ｒ７〜Ｒ９は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、及びフェニル基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ７〜Ｒ９のうち、１以上は、ヒドロキシ基又はアルコキシ基である。前記式（１）において、Ｒ６はアルキル基である）。
  10. 請求項９に記載の構造体の製造方法であって、
    前記有機化合物の飽和溶液を前記基材の表面に接触させる構造体の製造方法。
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