JP5887979B2 - アパタイト被覆炭素系材料及びその製造方法 - Google Patents

アパタイト被覆炭素系材料及びその製造方法 Download PDF

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本発明は、炭素の線状構造体がアパタイトで被覆されたアパタイト被覆炭素系材料及びその製造方法に関する。
水酸化アパタイト（Ｈａｐ）は、天然の骨や歯の無機質成分とほぼ同じ化学組成を有するイオン結晶であり、骨などの生体組織との結合性に優れていることから、バイオセンサへの適用等が検討されている。
一方、Ｈａｐ系材料をウィルスセンサ等のセンサデバイスに適用するためには、Ｈａｐ系材料を導電材料により担持する必要がある。Ｈａｐ系材料は５００℃程度以上の温度で焼成することにより形成されるため、Ｈａｐ系材料を担持する導電材料には高い耐熱性を有することが求められる。
このような観点から、耐熱性及び導電性に優れたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）へのＨａｐ系材料のコーティングが検討されている。カーボンナノチューブは、比面積を大きくできることや軽量化の観点からもＨａｐ系材料を担持する電材料として好ましい。
特開２００９−０１９３０７号公報
Ｈａｐ系材料は、通常、カルシウムイオン源を溶解した水溶液中にリン酸イオン源を投入する方法により、液相合成される。しかしながら、カーボンナノチューブの表面上にＨａｐ系材料を液相中で合成すると、カーボンナノチューブ束のシュリンクが起こり、カーボンナノチューブの一本一本の表面にＨａｐ系材料をコーティングすることが困難であった。また、Ｈａｐ系材料のみならず、他のアパタイト系材料の場合も同様であった。
本発明の目的は、炭素の線状構造体の一本一本の表面をアパタイトで被覆しうるアパタイト被覆炭素系材料の製造方法並びにこれにより製造されるアパタイト被覆炭素系材料を提供することにある。
実施形態の一観点によれば、基板上に、炭素元素の線状構造体を成長する工程と、前記線状構造体の表面に、金属膜を形成する工程と、前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面に、形成しようとするアパタイトの陰イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程と、前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面に、前記形成しようとするアパタイトの陽イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程と、前記陰イオン源と前記陽イオン源とを反応させ、前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面にアパタイト膜を形成する工程とを有するアパタイト被覆炭素系材料の製造方法が提供される。
また、実施形態の他の観点によれば、炭素元素の線状構造体と、前記線状構造体を被覆するアパタイト膜と、前記線状構造体と前記アパタイト膜との間に形成された金属膜とを有するアパタイト被覆炭素系材料が提供される。
開示のアパタイト被覆炭素系材料及びその製造方法によれば、炭素元素の線状構造体が凝集することなしに、炭素元素の線状構造体の表面に均一にアパタイト膜を形成することができる。これにより、微細なアパタイト被覆炭素系材料を高密度で形成することができる。
図１は、第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの構造を示す概略断面図である。 図２は、第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの製造方法を示すフローチャートである。 図３は、第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの製造方法を示す工程断面図（その１）である。 図４は、第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの製造方法を示す工程断面図（その２）である。 図５は、第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの製造方法を示す工程断面図（その３）である。 図６は、第２実施形態によるウィルスセンサの構造を示す斜視図である。 図７は、第２実施形態によるウィルスセンサの構造を示す概略断面図である。 図８は、第２実施形態によるウィルスセンサの動作を示す概略断面図である。
［第１実施形態］
第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブ及びその製造方法について図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの構造を示す概略断面図である。図２は、本実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの製造方法を示すフローチャートである。図３乃至図５は、本実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの製造方法を示す工程断面図である。
はじめに、本実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの構造について図１を用いて説明する。
本実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブ３０は、図１に示すように、カーボンナノチューブ１４の表面に、金属膜１６を介してアパタイト膜２２が形成されたものである。
カーボンナノチューブ１４は単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブのいずれでもよい。カーボンナノチューブ１４の直径及び長さは、アパタイト被覆カーボンナノチューブの使用目的に応じて適宜選択することができる。
金属膜１６は、カーボンナノチューブ１４上にアパタイト膜２２を形成する際にアパタイトを構成するイオンが付着しやすくするためのものであり、金属膜１６構成する金属材料としては、アパタイト膜２２のアパタイト系材料に対して親和性の高い金属材料が選択される。例えば、アパタイトの一般式をＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸで表したとき、金属Ａを含む金属材料を選択することができる。
例えば、構造式Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２で表される水酸化アパタイトや、構造式Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｆ２で表される弗化アパタイトでは、例えば、Ｃａ（カルシウム）膜や、Ｃａを含有する合金膜を適用することができる、一般式ＴｉｘＣａ１０−２ｘ（ＰＯ４）６（ＯＨ）２で表される光触媒系のチタン含有水酸化アパタイトでは、例えば、Ｃａ膜や、Ｔｉ（チタン）膜や、Ｃａ又はＴｉを含む合金膜を適用することができる。金属膜１６を構成する金属材料は、アパタイトに対して親和性の高い金属材料であれば、必ずしも金属Ａを含むものである必要はない。
カーボンナノチューブ１４とアパタイト膜２２との間に金属膜１６を設けることには、カーボンナノチューブ１４とアパタイト膜２２との間の密着性を向上する効果もある。
金属膜１６は、必ずしもカーボンナノチューブ１４の表面の全体を覆う薄膜状である必要はなく、カーボンナノチューブ１４の表面に粒子状の金属材料が散在して形成されていてもよい。なお、本願明細書では、カーボンナノチューブ１４の表面に粒子状の金属材料が散在して形成されている状態をも含めて、金属膜１６と呼ぶものとする。
アパタイト膜２２は、カーボンナノチューブ１４の表面を均一に覆うように形成されている。アパタイト膜２２を形成するアパタイトは、上記一般式で記述されるものであり特に限定されるものではなく、例えば、上述の水酸化アパタイト、弗化アパタイト、チタン含有水酸化アパタイト、水酸化アパタイトのＯＨ基の一部をＣＯ３基で置換した炭酸含有水酸化アパタイト等が挙げられる。
次に、本実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの製造方法について図２乃至図５を用いて説明する。
本実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブの製造方法は、図２に示すように、ステップＳ１１〜ステップＳ１６を有している。以下、これらのステップについて具体的に説明する。
まず、カーボンナノチューブを成長するための土台として用いる基板１０を用意する。基板１０は、カーボンナノチューブの成長温度において変質しないものであれば特に限定されるものではなく、例えば、シリコン基板などの半導体基板、アルミナ（サファイア）基板、ＭｇＯ基板、ガラス基板などの絶縁性基板、金属基板などを用いることができる。また、これら基板上に薄膜が形成されたものでもよい。例えば、シリコン基板上に膜厚３００ｎｍ程度のシリコン酸化膜が形成されたものを用いることができる。
次いで、基板１０上に、例えばスパッタ法によりＮｉ（ニッケル鉄）膜を堆積し、Ｎｉの触媒金属膜１２を形成する（図３（ａ））。
触媒金属としては、Ｎｉのほか、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）又はこれらのうち少なくとも一の材料を含む合金を用いてもよい。また、触媒として、金属膜以外に、微分型静電分級器（ＤＭＡ：differential mobility analyzer）等を用い、予めサイズを制御して作製した金属微粒子を用いてもよい。この場合も、金属種については薄膜の場合と同様でよい。
また、これら触媒金属の下地膜として、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）、ＴａＮ（窒化タンタル）、ＴｉＳｉｘ（チタンシリサイド）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＴｉＯｘ（酸化チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、ＴｉＮ（窒化チタン）などの膜又はこれらのうち少なくとも一の材料を含む合金からなる膜を形成してもよい。
次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、触媒金属膜１２をパターニングし、カーボンナノチューブを形成する領域に選択的に触媒金属膜を残存させる。なお、パターニングされた触媒金属膜１２は、リフトオフ法その他の方法により形成してもよい。
次いで、基板１０上に、例えばＣＶＤ法により、触媒金属膜１２を触媒としてカーボンナノチューブ１４を成長する（図３（ｂ）、ステップＳ１１）。カーボンナノチューブ１４の成長条件は、例えば、炭素源としてエタノールを、還元剤としてＨ２（水素）ガスを、キャリアガスとしてＡｒ（アルゴン）ガスを用い、成長温度を６５０℃とする。これにより、高さが例えば１．５μｍ、直径が例えば１００ｎｍの多層カーボンナノチューブを、例えば１ｃｍ２当たり約１０９本／ｃｍ２の面密度で成長する。カーボンナノチューブ１４は、単層カーボンナノチューブでもよく、また、長さ、直径、面密度は、使用目的等に応じて適宜選択することができる。
なお、図には１本のカーボンナノチューブ１４のみを示しているが、基板１０の触媒金属膜１２が形成された領域には、基板１０の法線方向に配向した複数のカーボンナノチューブが成長される。
次いで、カーボンナノチューブ１４の表面に、形成しようとするアパタイトに対して親和性の高い金属材料を修飾させ、金属膜１６を形成する（図４（ａ）、ステップＳ１２）。カーボンナノチューブ１４の表面に修飾させる金属材料としては、例えば、形成しようとするアパタイトの構成元素が挙げられる。アパタイトの一般式をＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸで表したとき、金属Ａを含む金属材料を選択することができる。例えば、水酸化アパタイトや弗化アパタイトを形成する場合にあっては、Ｃａを適用することができる。また、チタン含有水酸化アパタイトを形成する場合にあっては、ＣａやＴｉを適用することができる。なお、カーボンナノチューブ１４の表面に修飾させる金属材料は、アパタイトに対して親和性の高い材料であればよく、必ずしも形成しようとするアパタイトを構成する金属材料である必要はない。
カーボンナノチューブ１４の表面に金属材料を修飾させる方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の方法を用いることができる。ここでは、金属材料としてＣａを用いた場合の例を説明する。
カーボンナノチューブ１４を成長した基板１０を処理チャンバ内に導入し、例えば２５０℃に加熱する。次いで、基板１０を導入した処理チャンバ内に、例えば４ＭＨｚの高周波熱プラズマ装置により作製した平均粒径が例えば５ｎｍのＣａナノ粒子を、キャリアガスとしてのＡｒガスとともに導入する。次いで、ＸｅエキシマＵＶランプ（中心波長１７２ｎｍ、出力３０ｍＷ／ｃｍ２、有効発光波長５００ｎｍ）を使用し、ＶＵＶ（真空紫外線）を例えば１０分間照射し、カーボンナノチューブ１４の表面を活性化する。これにより、活性化したカーボンナノチューブ１４の表面に、Ｃａナノ粒子を結合させる。こうして、カーボンナノチューブ１４の表面に、Ｃａの金属膜１６を形成する。
カーボンナノチューブ１４の表面の活性化は、ＶＵＶの照射に限定されるものではなく、レーザ光の照射等により行うことも可能である。また、処理チャンバ内に導入する金属材料源はナノ粒子に限定されるものではなく、イオン（例えばＣａイオン（Ｃａ２＋））を用いてもよい。
カーボンナノチューブ１４の表面を活性化することにより、カーボンナノチューブ１４の表面に金属材料を修飾させやすくすることができる。また、カーボンナノチューブ１４の表面にアパタイトに対して親和性の高い金属膜１６を形成することにより、アパタイト膜を形成しやすくすることができる。
次いで、金属材料で修飾したカーボンナノチューブ１４の表面に陰イオン源ミストを付着させ、陰イオン源含有層１８を形成する（図４（ｂ）、ステップＳ１３）。陰イオン源ミストとは、アパタイトを形成する陰イオン源を含有する水溶液のミストである。アパタイトを形成する陰イオン源としては、ＰＯ４ ３−イオン源として、例えばリン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、リン酸アンモニウム（（ＮＨ４）３ＰＯ４）等が挙げられ、また、Ｆ−イオン源としては、例えば弗化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）が挙げられる。ミストの粒径は、カーボンナノチューブ１４の径に比べて十分に小さいものとする。
カーボンナノチューブ１４の表面に陰イオン源含有層１８を形成する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の方法を用いることができる。ここでは、陰イオン源としてリン酸水素二アンモニウムを用いた場合の例を説明する。なお、水酸化アパタイトを形成する場合にあっては、陰イオン源として、例えば、リン酸水素二アンモニウムやリン酸水素二ナトリウムを用いる。チタン含有水酸化アパタイトを形成する場合にあっては、陰イオン源として、例えば、リン酸を用いる。弗化アパタイトを用いる場合にあっては、陰イオン源として、例えば、リン酸アンモニウムと弗化アンモニウムとを用いる。
金属膜１６で被覆されたカーボンナノチューブ１４が形成された基板１０を、処理チャンバ内に導入する。次いで、処理チャンバ内に、超音波霧化装置（ミスト化・フィルタリング）により作製した０．３ｍｏｌ／リットルのリン酸水素二アンモニウム水溶液を含む平均粒径約２０ｎｍのナノミストを、水蒸気を飽和させた雰囲気ガスとともに導入する。雰囲気ガスとしては、Ａｒや窒素など、反応性のない一般的なガスを使用する。これにより、金属膜１６が形成されたカーボンナノチューブ１４の表面に、陰イオン源含有層１８を形成することができる。
この際、金属膜１６を、例えばＣａの場合など、陽イオンのかたちでカーボンナノチューブ１４の表面に存在する金属材料により形成すれば、陰イオン源ミストが金属膜１６に引き寄せられるため、より好ましい。金属膜１６が形成されたカーボンナノチューブ１４を予め正に帯電しておくようにしてもよい。
次いで、金属膜１６及び陰イオン源含有層１８を形成したカーボンナノチューブ１４の表面に陽イオン源ミストを付着させ、陰イオン含有層１８内に陽イオン源を導入し、陰イオン源及び陽イオン源を含有する水溶液の層２０（以下、イオン含有層２０という）を形成する（図５（ａ）、ステップＳ１４）。陽イオン源ミストとは、アパタイトを形成する陽イオン源を含有する水溶液のミストである。アパタイトを形成する陽イオン源としては、Ｃａ２＋イオン源として、例えば硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ３）２）や塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）が挙げられ、Ｔｉ４＋イオン源として、例えば硫酸チタン（Ｔｉ（ＳＯ４）２）が挙げられる。ミストの粒径は、カーボンナノチューブ１４の径に比べて十分に小さいものとする。
陰イオン源含有層１８内に陽イオン源を導入する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の方法を用いることができる。ここでは、陽イオン源として硝酸カルシウムを用いた場合の例を説明する。なお、水酸化アパタイトを形成する場合にあっては、陽イオン源として、例えば、硝酸カルシウムや塩化カルシウムを用いる。チタン含有水酸化アパタイトを形成する場合にあっては、陽イオン源として、例えば、硝酸カルシウムと硫酸チタンとを用いる。弗化アパタイトを形成する場合にあっては、陽イオン源として、例えば、硝酸カルシウムを用いる。
金属膜１６及び陰イオン含有層１８を形成したカーボンナノチューブ１４が形成された基板１０を処理チャンバ内に導入する。次いで、処理チャンバ内に、超音波霧化装置（ミスト化・フィルタリング）により作製した０．５ｍｏｌ／リットルの硝酸カルシウム水溶液を含む平均粒径約２０ｎｍのナノミストを、水蒸気を飽和させた雰囲気ガスとともに導入する。雰囲気ガスとしては、Ａｒや窒素など、反応性のない一般的なガスを使用する。これにより、陰イオン源含有層１８内に陽イオン源含有ミストが導入され、イオン源含有層２０を形成することができる。
この際、陰イオン含有層１８内に陰イオンが存在するため、陰イオン含有層１８に陽イオン含有ミストが引き寄せられる。陰イオン含有層１８が形成されたカーボンナノチューブ１４を予め負に帯電しておくようにしてもよい。
次いで、イオン源含有層２０を反応させ、アパタイト膜２２を形成する（図５（ｂ）、ステップＳ１５）。処理チャンバ内に、アルカリ性の雰囲気を形成するガス、例えばアンモニアガスを導入して雰囲気を例えばｐＨ９以上のアルカリ性とすることにより、イオン源含有層２０内で反応が生じ、アパタイト膜２２が形成される。
次いで、必要に応じて、陰イオン含有ミストを導入するステップと陽イオン含有ミストを導入するステップとを繰り返し行う。陰イオン含有ミストを導入するステップと陽イオン含有ミストを導入するステップとを繰り返すことにより、所望の厚さのアパタイト膜を形成することができる。なお、上記条件で陰イオン含有ミストを導入するステップと陽イオン含有ミストを導入するステップとを一度ずつ行った場合には、膜厚１０ｎｍ程度のアパタイト膜２２が形成された。
次いで、必要に応じて、金属膜１６及びアパタイト膜２２で被覆されたカーボンナノチューブ１４を純水で洗浄し、表面の反応残渣を除去する。
次いで、金属膜１６及びアパタイト膜２２で被覆されたカーボンナノチューブ１４が形成された基板１０を、例えば大気中において５００℃の温度で焼成し、アパタイト膜２２の結晶性を向上させる（ステップＳ１６）。
こうして、カーボンナノチューブ１４の表面がアパタイト膜２２で被覆された本実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブ３０を形成する。
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブが凝集することなしに、カーボンナノチューブの一本一本の表面に均一にアパタイト膜を形成することができる。これにより、微細なアパタイト被覆カーボンナノチューブを高密度で形成することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態によるウィルスセンサについて図６乃至図８を用いて説明する。図１乃至図５に示す第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブと同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡潔にする。
図６は、本実施形態によるウィルスセンサの構造を示す斜視図である。図７は、本実施形態によるウィルスセンサの構造を示す概略断面図である。図８は、本実施形態によるウィルスセンサの動作を示す概略断面図である。
本実施形態では、第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブを用いたウィルスセンサの一例を示す。
図６に示すように、センサ基板４０上には、複数の電極４２が設けられている。各電極４２上には、カンチレバー４４がそれぞれ設けられている。センサ基板４０上には、また、カンチレバー４４に対向するように電極４６が設けられている。カンチレバー４４は、図７に示すように、第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブ３０の表面のアパタイト膜２２上に、検出対象である特定ウィルスの抗体２４が設けられたものである。
本実施形態によるウィルスセンサでは、例えば図８に示すように、カンチレバー４４と４６との間の容量を電気的に測定し或いは共振周波数の変化を検出することで、抗体２４に捕獲されたウィルスの有無やその量を測定するものである。
本実施形態によるウィルスセンサを、ウィルスが存在しない参照エリアと測定対象のセンシングエリアとに設置し、それぞれのエリアにおける測定結果を比較することで、センシングエリア内におけるウィルスの有無を調査することができる。
なお、光触媒系の水酸化アパタイト、例えばチタン含有水酸化アパタイトで被覆したアパタイト被覆カーボンナノチューブ３０では、使用後に紫外線を照射することにより抗体からウィルスを分解除去（滅菌）することができ、再利用することが可能である。
カンチレバー４４にアパタイト被覆カーボンナノチューブを用いるメリットとしては、導電性及び耐熱性を有することに加え、微細なサイズのカンチレバーを高密度で形成できることが挙げられる。アパタイト被覆カーボンナノチューブを用いたカンチレバー４４を適用することにより、高感度のウィルスセンサを実現することができる。
このように、本実施形態によれば、第１実施形態によるアパタイト被覆カーボンナノチューブを用いてウィルスセンサを形成するので、高感度のウィルスセンサを実現することができる。
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、カーボンナノチューブを被覆するアパタイトの例として、水酸化アパタイト、チタン含有水酸化アパタイト及び弗化アパタイトを示したが、アパタイトの種類はこれに限定されるものではない。
また、上記第１実施形態では、金属膜１６を形成したカーボンナノチューブ１４を、陰イオン源含有ミストに暴露した後に陽イオン源含有ミストに暴露しているが、陽イオン源含有ミストに暴露した後に陰イオン源含有ミストに暴露するようにしてもよい。すなわち、ステップＳ１３とステップＳ１４とを入れ替えてもよい。この場合、金属膜１６を形成したカーボンナノチューブ１４を負に帯電した状態で陽イオン源含有ミストに暴露し、陽イオン源含有層を形成したカーボンナノチューブ１４を正に帯電した状態で陰イオン源含有ミストに暴露するようにしてもよい。
また、上記第２実施形態では、第１実施形態のアパタイト被覆カーボンナノチューブをウィルスセンサに適用した例を示したが、ウィルスセンサの構造は、これに限定されるものではない。
また、第１実施形態のアパタイト被覆カーボンナノチューブの適用例は、ウィルスセンサに限定されるものではない。例えば、電子材料としては、生体用電極、電池用電極、配線等に適用することができる。各種センサとしては、化学物質センサ、匂いセンサ、バイオセンサ、ウィルスセンサ、生体内センサ等に適用することができる。或いは、骨の置換材料、生体部品等に適用することも可能である。
また、上記実施形態では、アパタイト被覆カーボンナノチューブ及びこれを用いたウィルスセンサを示したが、カーボンナノチューブのみならず、炭素元素からなる他の線状構造体、例えば、カーボンファイバやカーボンロッド等の表面をアパタイト膜で被覆する際にも、第１実施形態の製造方法を適用することができる。
また、上記実施形態に記載した構造、構成材料、製造条件等は、一例を示したものにすぎず、当業者の技術常識等に応じて適宜修正や変更が可能である。
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 基板上に、炭素元素の線状構造体を成長する工程と、
前記線状構造体の表面に、金属膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面に、形成しようとするアパタイトの陰イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程と、
前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面に、前記形成しようとするアパタイトの陽イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程と、
前記陰イオン源と前記陽イオン源とを反応させ、前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面にアパタイト膜を形成する工程と
を有することを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。

（付記２） 付記１記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記金属膜を形成する工程では、前記線状構造体の表面を活性化し、前記形成しようとするアパタイトと親和性の高い金属材料で修飾することにより、前記金属膜を形成する
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記３） 付記２記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記金属材料は、前記アパタイト膜の構成元素である
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記４） 付記１乃至３のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記陰イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程と、前記陽イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程とを繰り返し行う
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記陰イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程は、前記陽イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程の前に行う
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記６） 付記１乃至５のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記金属膜は、カルシウムを含み、
前記陰イオン源は、リン酸イオン源を含み、
前記陽イオン源は、カルシウムイオン源を含み、
前記アパタイト膜は、水酸化アパタイトである
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記７） 付記１乃至５のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記金属膜は、カルシウム又はチタンを含み、
前記陰イオン源は、リン酸イオン源を含み、
前記陽イオン源は、カルシウムイオン源及びチタンイオン源を含み、
前記アパタイト膜は、チタン含有水酸化アパタイトである
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記８） 付記１乃至５のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記金属膜は、カルシウムを含み、
前記陰イオン源は、リン酸イオン源及び弗素イオン源を含み、
前記陽イオン源は、カルシウムイオン源を含み、
前記アパタイト膜は、弗化アパタイトである
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記９） 付記１乃至８のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記線状構造体を成長する工程では、前記基板上に複数の前記線状構造体を成長し、
前記アパタイト膜を形成する工程では、複数の前記線状構造体のそれぞれの表面に前記アパタイト膜を形成する
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記１０） 付記１乃至９のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
前記線状構造体は、カーボンナノチューブである
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
（付記１１） 炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体を被覆するアパタイト膜と、
前記線状構造体と前記アパタイト膜との間に形成された金属膜と
を有することを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料。
（付記１２） 付記１１記載のアパタイト被覆炭素系材料において、
前記金属膜は、前記アパタイト膜の構成元素に含まれる金属材料からなる
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料。
（付記１３） 付記１１又は１２記載のアパタイト被覆炭素系材料において、
前記アパタイト膜は、水酸化アパタイトである
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料。
（付記１４） 付記１１又は１２記載のアパタイト被覆炭素系材料において、
前記アパタイト膜は、チタン含有水酸化アパタイトである
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料。
（付記１５） 付記１１又は１２記載のアパタイト被覆炭素系材料において、
前記アパタイト膜は、弗化アパタイトである
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料。
（付記１６） 付記１１乃至１５のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料において、
前記線状構造体は、カーボンナノチューブである
ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料。
（付記１７） 炭素元素の線状構造体と、前記線状構造体を被覆するアパタイト膜と、前記線状構造体と前記アパタイト膜との間に形成された金属膜とを含むアパタイト被覆炭素系材料を有することを特徴とするセンサ。
１０…基板
１２…触媒金属膜
１４…カーボンナノチューブ
１６…金属膜
１８…陰イオン源含有層
２０…イオン源含有層
２２…アパタイト膜
２４…ウィルス抗体
３０…アパタイト被覆カーボンナノチューブ
４０…センサ基板
４２，４６…電極
４４…カンチレバー

Claims (6)

  1. 基板上に、炭素元素の線状構造体を成長する工程と、
    前記線状構造体の表面に、金属膜を形成する工程と、
    前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面に、形成しようとするアパタイトの陰イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程と、
    前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面に、前記形成しようとするアパタイトの陽イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程と、
    前記陰イオン源と前記陽イオン源とを反応させ、前記金属膜が形成された前記線状構造体の表面にアパタイト膜を形成する工程と
    を有することを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
  2. 請求項１記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
    前記金属膜を形成する工程では、前記線状構造体の表面を活性化し、前記形成しようとするアパタイトと親和性の高い金属材料で修飾することにより、前記金属膜を形成する
    ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
  3. 請求項２記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
    前記金属材料は、前記アパタイト膜の構成元素である
    ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
    前記陰イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程と、前記陽イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程とを繰り返し行う
    ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアパタイト被覆炭素系材料の製造方法において、
    前記陰イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程は、前記陽イオン源を含有する水溶液のミストを付着させる工程の前に行う
    ことを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料の製造方法。
  6. 炭素元素の線状構造体と、
    前記線状構造体を被覆するアパタイト膜と、
    前記線状構造体と前記アパタイト膜との間に形成された金属膜と
    を有することを特徴とするアパタイト被覆炭素系材料。
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