JPH0770763B2 - 整流素子 - Google Patents
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- JPH0770763B2 JPH0770763B2 JP61155446A JP15544686A JPH0770763B2 JP H0770763 B2 JPH0770763 B2 JP H0770763B2 JP 61155446 A JP61155446 A JP 61155446A JP 15544686 A JP15544686 A JP 15544686A JP H0770763 B2 JPH0770763 B2 JP H0770763B2
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Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、集積回路分野における整流素子に関するも
ので、生体材料を該素子の構成材料として用いることに
より、そのサイズを生体分子レベルの超微細な大きさ
（数十〜数百Å）に近づけることができ、高密度，高速
化を図ることができるようにしたものである。
ので、生体材料を該素子の構成材料として用いることに
より、そのサイズを生体分子レベルの超微細な大きさ
（数十〜数百Å）に近づけることができ、高密度，高速
化を図ることができるようにしたものである。
従来、集積回路に用いられている整流素子としては、第
７図に示すMOS構造のものがあった。図において、１は
ｐ形シリコン基板、２はｎ形領域、３はｐ形領域、４は
ｎ形領域、５はSiO2膜、6,7は電極であり、これら２つ
の電極6,7間でｐ−ｎ接合（ｐ形領域３−ｎ形領域４接
合）が形成され、これにより整流特性が実現されてい
る。
７図に示すMOS構造のものがあった。図において、１は
ｐ形シリコン基板、２はｎ形領域、３はｐ形領域、４は
ｎ形領域、５はSiO2膜、6,7は電極であり、これら２つ
の電極6,7間でｐ−ｎ接合（ｐ形領域３−ｎ形領域４接
合）が形成され、これにより整流特性が実現されてい
る。
従来のMOS構造の整流素子は以上のように構成されてい
るため、微細加工が可能であり、現在では上記構造の整
流素子あるいはこれと類似の構造のトランジスタ素子を
用いたLSIとして、256KビットLSIが実用化されている。
るため、微細加工が可能であり、現在では上記構造の整
流素子あるいはこれと類似の構造のトランジスタ素子を
用いたLSIとして、256KビットLSIが実用化されている。
ところで、集積回路のメモリ容量と演算速度を上昇させ
るには、素子そのものの微細化が不可欠であるが、Siを
用いる素子では0.2μｍ程度の超微細パターンで電子の
平均自由行程と素子サイズとがほぼ等しくなり、素子の
独立性が保たれなくなるという限界を抱えている。この
ように、日々発展を続けているシリコンテクノロジー
も、微細化の点ではいずれは壁に突きあたることが予想
され、新しい原理に基づく電気回路素子であって上記0.
2μｍの壁を破ることのできるものが求められている。
るには、素子そのものの微細化が不可欠であるが、Siを
用いる素子では0.2μｍ程度の超微細パターンで電子の
平均自由行程と素子サイズとがほぼ等しくなり、素子の
独立性が保たれなくなるという限界を抱えている。この
ように、日々発展を続けているシリコンテクノロジー
も、微細化の点ではいずれは壁に突きあたることが予想
され、新しい原理に基づく電気回路素子であって上記0.
2μｍの壁を破ることのできるものが求められている。
この発明は、かかる状況に鑑みてなされたもので、生体
材料を電気回路素子の構成材料として用いることによ
り、そのサイズを生体分子レベルの超微細な大きさにま
で近づけることのできる電気回路素子を、特にそのうち
の整流素子を提供することを目的とする。
材料を電気回路素子の構成材料として用いることによ
り、そのサイズを生体分子レベルの超微細な大きさにま
で近づけることのできる電気回路素子を、特にそのうち
の整流素子を提供することを目的とする。
ところで、微生物の生体膜及び高等生物のミトコンドリ
アの内膜中には、それぞれ機能は異なるが、H2,有機産,
DNA（Ｐ）Ｈ（Nicotineamide Adnine Dinucleotide （P
hosphate））などの還元性の化学物質から電子を引き抜
く酵素蛋白質とともに、その引き抜かれた電子を生体膜
の定められた方向に運ぶ電子伝達能を有する蛋白質（以
下電子伝達蛋白質と記す）が複数種類存在している。そ
してこれらの電子伝達蛋白質は生体膜中に一定の配向性
をもって埋め込まれ、分子間で電子伝達が起こるように
特異的な分子間配置をとっている。
アの内膜中には、それぞれ機能は異なるが、H2,有機産,
DNA（Ｐ）Ｈ（Nicotineamide Adnine Dinucleotide （P
hosphate））などの還元性の化学物質から電子を引き抜
く酵素蛋白質とともに、その引き抜かれた電子を生体膜
の定められた方向に運ぶ電子伝達能を有する蛋白質（以
下電子伝達蛋白質と記す）が複数種類存在している。そ
してこれらの電子伝達蛋白質は生体膜中に一定の配向性
をもって埋め込まれ、分子間で電子伝達が起こるように
特異的な分子間配置をとっている。
このように、電子伝達蛋白質は生体膜中で精巧な配置を
もって連鎖状に並んでいるため、これを利用すれば電子
の動きを分子レベルで制御することができると考えられ
る。
もって連鎖状に並んでいるため、これを利用すれば電子
の動きを分子レベルで制御することができると考えられ
る。
第６図に電子伝達蛋白質の連鎖（電子伝達系）の一例と
して、ミトコンドリアの内膜の電子伝達系を模式的に示
す。図において、８はミトコンドリアの内膜、９〜15は
電子伝達物質膜であり、還元性有機物であるNADH（図中
Ｌ），コハク酸（図中Ｍ）からそれぞれNADH−Ｑ還元酵
素9,コハク酸脱水素酵素10により引き抜かれた電子は、
NADH−Ｑ還元酵素9,コハク酸脱水素酵素10→チトクロー
ムｂ（11）→チトクロームc1（12）→チトクロークｃ
（13）→チトクロームａ（14）→チトクロームa3（15）
の経路で伝達し、出口側Ｎで最終的に酵素に渡され、水
を生ずる。
して、ミトコンドリアの内膜の電子伝達系を模式的に示
す。図において、８はミトコンドリアの内膜、９〜15は
電子伝達物質膜であり、還元性有機物であるNADH（図中
Ｌ），コハク酸（図中Ｍ）からそれぞれNADH−Ｑ還元酵
素9,コハク酸脱水素酵素10により引き抜かれた電子は、
NADH−Ｑ還元酵素9,コハク酸脱水素酵素10→チトクロー
ムｂ（11）→チトクロームc1（12）→チトクロークｃ
（13）→チトクロームａ（14）→チトクロームa3（15）
の経路で伝達し、出口側Ｎで最終的に酵素に渡され、水
を生ずる。
第６図に示した電子伝達蛋白質は電子伝達時に酸化還元
（レドックス）反応を伴い、各電子伝達蛋白質のレドッ
クス電位の負方向の準位から正方向の準位へと電子を流
すことができる。即ち、整流特性を示す。
（レドックス）反応を伴い、各電子伝達蛋白質のレドッ
クス電位の負方向の準位から正方向の準位へと電子を流
すことができる。即ち、整流特性を示す。
また、最近の知見によれば、同一性体内に存在している
電子伝達蛋白質ばかりでなく、異種の生体内に存在する
電子伝達蛋白質を組み合わせても電子伝達が可能な電子
伝達蛋白質複合体を形成することが可能であることが示
されている。
電子伝達蛋白質ばかりでなく、異種の生体内に存在する
電子伝達蛋白質を組み合わせても電子伝達が可能な電子
伝達蛋白質複合体を形成することが可能であることが示
されている。
従って、適当なレドックス電位を持つ電子伝達蛋白質を
２種類（Ａ及びＢ）用い、これらをＡ−Ｂと２層に累積
させれば、それらのレドックス電位の違いを利用して整
流特性を生ずる接合を形成できると考えられる。本件発
明者はこのことに着目してこの発明を創作したものであ
る。
２種類（Ａ及びＢ）用い、これらをＡ−Ｂと２層に累積
させれば、それらのレドックス電位の違いを利用して整
流特性を生ずる接合を形成できると考えられる。本件発
明者はこのことに着目してこの発明を創作したものであ
る。
即ち、本発明に係る整流素子は、天然に存在する電子伝
達蛋白質を化学的に改変したり、またこれを模倣してな
る第１電子伝達物質で作成された第１電子伝達物質膜
と、上記第１電子伝達物質のレドックス（酸化還元）電
位と異なるレドックス電位を有する第２電子伝達物質で
作成され、上記第１電子伝達物質膜に累積して接着接合
された第２電子伝達物質膜と、それぞれ上記第1,第２電
子伝達物質に接続される第1,第２の電極とを設けたもの
である。
達蛋白質を化学的に改変したり、またこれを模倣してな
る第１電子伝達物質で作成された第１電子伝達物質膜
と、上記第１電子伝達物質のレドックス（酸化還元）電
位と異なるレドックス電位を有する第２電子伝達物質で
作成され、上記第１電子伝達物質膜に累積して接着接合
された第２電子伝達物質膜と、それぞれ上記第1,第２電
子伝達物質に接続される第1,第２の電極とを設けたもの
である。
この発明においては、レドックス電位の異なる少なくと
も２種類の電子伝達物質を接合したその複合体は整流特
性を発生させる。即ち、第５図（ａ），（ｂ）に示すＡ
−Ｂ型電子伝達物質複合体の模式図とそのレドックス電
位の関係を用いて説明すると、異なるレドックス電位を
有する２つの電子伝達物質A,Bを接合してなる複合体
は、電子は、図中実線矢印で示すようにレドックス電位
の負の準位から正の準位へは容易に流れるが、逆方向
（図中破線矢印方向）へは流れにくいという整流特性を
呈し、この複合体を用いることによりｎ型半導体とｐ型
半導体とを接合してなるｐ−ｎ接合と類似の性質を示す
整流素子を得ることができる。
も２種類の電子伝達物質を接合したその複合体は整流特
性を発生させる。即ち、第５図（ａ），（ｂ）に示すＡ
−Ｂ型電子伝達物質複合体の模式図とそのレドックス電
位の関係を用いて説明すると、異なるレドックス電位を
有する２つの電子伝達物質A,Bを接合してなる複合体
は、電子は、図中実線矢印で示すようにレドックス電位
の負の準位から正の準位へは容易に流れるが、逆方向
（図中破線矢印方向）へは流れにくいという整流特性を
呈し、この複合体を用いることによりｎ型半導体とｐ型
半導体とを接合してなるｐ−ｎ接合と類似の性質を示す
整流素子を得ることができる。
以下、本願の第１の発明の実施例を図について説明す
る。第１図はこの発明の一実施例による整流素子が組み
込まれた装置の模式的断面構成図であり、図において、
16は絶縁特性を持つ基板、17はAg,Au,Alなどの金属製電
極で、基板16上に複数条が平行に形成されている。18は
第１の改変電子伝達蛋白質で作成された第１電子伝達蛋
白質膜で、この第１の改変電子伝達蛋白質は、チトクロ
ームｃ等の天然電子伝達蛋白質にアミノ酸を結合した
り、また−ＨをＦやCH3に，あるいはＣをSi等に置換し
たアミノ酸誘導体を結合してなるものである。19は上記
第１の改変電子伝達蛋白質のレドックス電位と異なるレ
ドックス電位を有する第２の改変電子伝達蛋白質で作成
された第２電子伝達蛋白質膜で、上記第１電子伝達蛋白
質膜18に累積して接着接合されている。この第２の改変
電子伝達蛋白質も上記と同様に天然電子伝達蛋白質を改
変してなるものである。20は複数条の平行電極17と直角
方向に形成された複数条の平行電極で、第２電子伝達蛋
白質膜19上に形成されている。第２図は形成した整流素
子を組み込んだ装置を分解して示す分解斜視図である。
る。第１図はこの発明の一実施例による整流素子が組み
込まれた装置の模式的断面構成図であり、図において、
16は絶縁特性を持つ基板、17はAg,Au,Alなどの金属製電
極で、基板16上に複数条が平行に形成されている。18は
第１の改変電子伝達蛋白質で作成された第１電子伝達蛋
白質膜で、この第１の改変電子伝達蛋白質は、チトクロ
ームｃ等の天然電子伝達蛋白質にアミノ酸を結合した
り、また−ＨをＦやCH3に，あるいはＣをSi等に置換し
たアミノ酸誘導体を結合してなるものである。19は上記
第１の改変電子伝達蛋白質のレドックス電位と異なるレ
ドックス電位を有する第２の改変電子伝達蛋白質で作成
された第２電子伝達蛋白質膜で、上記第１電子伝達蛋白
質膜18に累積して接着接合されている。この第２の改変
電子伝達蛋白質も上記と同様に天然電子伝達蛋白質を改
変してなるものである。20は複数条の平行電極17と直角
方向に形成された複数条の平行電極で、第２電子伝達蛋
白質膜19上に形成されている。第２図は形成した整流素
子を組み込んだ装置を分解して示す分解斜視図である。
次に上記装置の製造方法について説明する。
まず、基板16上にイオンビーム法，分式線法，蒸着法等
を利用して金属薄膜を作成し、電極17を形成する。次に
上記改変電子伝達蛋白質（以下、単に電子伝達蛋白質と
記す）用いて単分子膜及びそれらの累積膜18,19を作成
する訳であるが、これらの膜18,19を作成するには、LB
（Langmuir−Blodgett）法を用いればよい。このLB法の
詳細については、電気学会雑誌，第55巻,204〜213
頁，昭和10年４月（Iwing Langmuir）、ジャーナル
オブ アメリカン ケミカル ソサイティ（K.Blodget
t:Journal of American Chemical Society）57巻,P100
7,1935年、杉 道夫ら，固体物理,Vol 17,P744〜752,
1982年、ジャーナル オブ コロイド アンド イン
ターフェイス サイエンス（Journal of Colloid and I
nterface Science）Vol 68,P471〜477,1979年、などに
記載されている。一例を説明すると、水槽の水面に第１
の電子伝達蛋白質の溶液を滴下し、水面に第１の電子伝
達蛋白質の単分子膜を形成する。この第１電子伝達蛋白
質膜が形成された水槽に電極17を形成した基板16を垂直
に挿入し浸して行くと、該電極17を有する基板16に第１
電子伝達蛋白質膜18が付着接合する。このとき、基板16
を水槽に挿入し浸していったが、逆に水面下から垂直に
引き上げるよにして基板16上に第１電子伝達蛋白質膜18
を形成するようにしてもよい。
を利用して金属薄膜を作成し、電極17を形成する。次に
上記改変電子伝達蛋白質（以下、単に電子伝達蛋白質と
記す）用いて単分子膜及びそれらの累積膜18,19を作成
する訳であるが、これらの膜18,19を作成するには、LB
（Langmuir−Blodgett）法を用いればよい。このLB法の
詳細については、電気学会雑誌，第55巻,204〜213
頁，昭和10年４月（Iwing Langmuir）、ジャーナル
オブ アメリカン ケミカル ソサイティ（K.Blodget
t:Journal of American Chemical Society）57巻,P100
7,1935年、杉 道夫ら，固体物理,Vol 17,P744〜752,
1982年、ジャーナル オブ コロイド アンド イン
ターフェイス サイエンス（Journal of Colloid and I
nterface Science）Vol 68,P471〜477,1979年、などに
記載されている。一例を説明すると、水槽の水面に第１
の電子伝達蛋白質の溶液を滴下し、水面に第１の電子伝
達蛋白質の単分子膜を形成する。この第１電子伝達蛋白
質膜が形成された水槽に電極17を形成した基板16を垂直
に挿入し浸して行くと、該電極17を有する基板16に第１
電子伝達蛋白質膜18が付着接合する。このとき、基板16
を水槽に挿入し浸していったが、逆に水面下から垂直に
引き上げるよにして基板16上に第１電子伝達蛋白質膜18
を形成するようにしてもよい。
次に水槽の水面に第２の電子伝達蛋白質の溶液を滴下
し、水面に第２の電子伝達蛋白質の単分子膜を形成す
る。そして上記第１電子伝達蛋白質膜18が作成された基
板16を、第２電子伝達蛋白質膜を有する水槽に垂直に挿
入し浸して行くと、第１電子伝達蛋白質膜18上に第２電
子伝達蛋白質膜19が付着接合される。続いて、基板16の
第２電子伝達蛋白質膜19上に金属薄膜をイオンビーム
法、分子線法、蒸着法などを利用して電子伝達物質膜が
破壊されないほどの低温で作成する。
し、水面に第２の電子伝達蛋白質の単分子膜を形成す
る。そして上記第１電子伝達蛋白質膜18が作成された基
板16を、第２電子伝達蛋白質膜を有する水槽に垂直に挿
入し浸して行くと、第１電子伝達蛋白質膜18上に第２電
子伝達蛋白質膜19が付着接合される。続いて、基板16の
第２電子伝達蛋白質膜19上に金属薄膜をイオンビーム
法、分子線法、蒸着法などを利用して電子伝達物質膜が
破壊されないほどの低温で作成する。
なお、上記第1,第２電子伝達蛋白質膜18,19は、単分子
膜であっても、また別の改変電子伝達蛋白質の膜をこれ
に重ねたものであってもよい。このとき各々に重ねた膜
の両電子伝達蛋白質間のレドックス電位差は、第1,第２
の両電子伝達蛋白質間のレドックス電位差より小さいも
のを選定する。
膜であっても、また別の改変電子伝達蛋白質の膜をこれ
に重ねたものであってもよい。このとき各々に重ねた膜
の両電子伝達蛋白質間のレドックス電位差は、第1,第２
の両電子伝達蛋白質間のレドックス電位差より小さいも
のを選定する。
また、上記製法において水面に滴下する電子伝達蛋白質
溶液に予め脂質及び脂肪酸のいずれかを混合し、該混合
溶液を水面に滴下して水面に膜を形成し、これを基板に
付着接合させるようにしてもよく、これによれば上記脂
質又は脂肪酸が電子伝達蛋白質の分子の支持として作用
し、電子伝達蛋白質の配向が整えられる。
溶液に予め脂質及び脂肪酸のいずれかを混合し、該混合
溶液を水面に滴下して水面に膜を形成し、これを基板に
付着接合させるようにしてもよく、これによれば上記脂
質又は脂肪酸が電子伝達蛋白質の分子の支持として作用
し、電子伝達蛋白質の配向が整えられる。
また、金属電極と電子伝達蛋白質膜間の電子の授受を良
好にするためには、金属電極を4,4′−ビリジル（bipyr
idgl）、2,2′−ビピリジルなどで化学修飾しておいて
もよい。
好にするためには、金属電極を4,4′−ビリジル（bipyr
idgl）、2,2′−ビピリジルなどで化学修飾しておいて
もよい。
その他電子伝達蛋白質膜の作成法としては、金属電極あ
るいは有機分子で表面を修飾した金属電極を、改変した
電子伝達蛋白質等の溶液に浸漬して該改変蛋白質分子を
電極上に吸着させる方法も考えられる。この方法におい
ては、上記した電子伝達蛋白質を吸着させる電極以外に
１ないし２本の電極を溶液中に浸漬し、電子伝達蛋白質
を吸着させる電極と蛋白質溶液との間に正または負の電
位を印加して改変蛋白質分子の電極への吸着を制御する
ことも可能である。
るいは有機分子で表面を修飾した金属電極を、改変した
電子伝達蛋白質等の溶液に浸漬して該改変蛋白質分子を
電極上に吸着させる方法も考えられる。この方法におい
ては、上記した電子伝達蛋白質を吸着させる電極以外に
１ないし２本の電極を溶液中に浸漬し、電子伝達蛋白質
を吸着させる電極と蛋白質溶液との間に正または負の電
位を印加して改変蛋白質分子の電極への吸着を制御する
ことも可能である。
次に作用効果について説明する。
第３図（ａ）は本素子の電極17と電極20間に電圧Ｖを印
加したときのＩ−Ｖ特性、即ち整流特性を示す。本素子
の電圧印加に対する電子の流れ等は第５図（ａ），
（ｂ）で述べた作用と同様であり、第1,第２の電子伝達
蛋白質のレドックス電位の相違により整流特性を示す。
また、印加電圧Ｖが第３図（ａ）の範囲を越える領域で
は、第３図（ｂ）に示すように負電圧を増大したときは
電流が減少するという負性抵抗を示し、一方正電圧を増
大したときはレドックス電位の逆転による電流が発生す
るという特性を示すが、これは電子伝達蛋白質の電子伝
達機構の特性によるものである。
加したときのＩ−Ｖ特性、即ち整流特性を示す。本素子
の電圧印加に対する電子の流れ等は第５図（ａ），
（ｂ）で述べた作用と同様であり、第1,第２の電子伝達
蛋白質のレドックス電位の相違により整流特性を示す。
また、印加電圧Ｖが第３図（ａ）の範囲を越える領域で
は、第３図（ｂ）に示すように負電圧を増大したときは
電流が減少するという負性抵抗を示し、一方正電圧を増
大したときはレドックス電位の逆転による電流が発生す
るという特性を示すが、これは電子伝達蛋白質の電子伝
達機構の特性によるものである。
このような本実施例の構成及び電圧印加に対応する電流
の変化の挙動は、従来の半導体整流素子（ｐ−ｎ接合タ
イプ）と同様と考えられ、上記構成により整流素子を分
子レベルの超微細な大きさの素子として実現でき、該素
子を用いて高密度化，高速度化が可能な集積回路が得ら
れる。
の変化の挙動は、従来の半導体整流素子（ｐ−ｎ接合タ
イプ）と同様と考えられ、上記構成により整流素子を分
子レベルの超微細な大きさの素子として実現でき、該素
子を用いて高密度化，高速度化が可能な集積回路が得ら
れる。
また、上記実施例において電極と電子伝達蛋白質膜との
間に脂肪酸等の有機薄膜を形成した場合、該薄膜の有機
分子は蛋白質分子の配向支持を行なうものとなり、電子
伝達蛋白質の配向が整えられる。これを第４図の模式図
を用いてモデル的に説明すると、有機薄膜21,22を設け
ることにより、該膜の有機分子の凸部21aと第１の電子
伝達蛋白質の凹部18aがはまりあい、また第２の改変電
子伝達蛋白質の凹部19aと有機分子の凸部22aがはまりあ
い、これにより第1,第２の改変電子伝達蛋白質の配向が
整えられることになる。また電極と電子伝達蛋白質とを
直接接合させるとそれらの間の電子の授受が困難となっ
たり、蛋白質が変性してしまうことがあるが、上記有機
薄膜を設けることにより上記不具合は解消され、信頼性
の高い素子を形成している。
間に脂肪酸等の有機薄膜を形成した場合、該薄膜の有機
分子は蛋白質分子の配向支持を行なうものとなり、電子
伝達蛋白質の配向が整えられる。これを第４図の模式図
を用いてモデル的に説明すると、有機薄膜21,22を設け
ることにより、該膜の有機分子の凸部21aと第１の電子
伝達蛋白質の凹部18aがはまりあい、また第２の改変電
子伝達蛋白質の凹部19aと有機分子の凸部22aがはまりあ
い、これにより第1,第２の改変電子伝達蛋白質の配向が
整えられることになる。また電極と電子伝達蛋白質とを
直接接合させるとそれらの間の電子の授受が困難となっ
たり、蛋白質が変性してしまうことがあるが、上記有機
薄膜を設けることにより上記不具合は解消され、信頼性
の高い素子を形成している。
なお、上記実施例では改変電子伝達蛋白質として、チト
クロームｃ等の天然電子伝達蛋白質にアミノ酸等を結合
したものを用いたが、これは上記天然電子伝達蛋白質の
活性中心の構造のみを保持してその他の部分を改変して
構成した改変蛋白質を用いてもよい。また第1,第２の電
子伝達蛋白質の一方のみを改変蛋白質としてもよい。
クロームｃ等の天然電子伝達蛋白質にアミノ酸等を結合
したものを用いたが、これは上記天然電子伝達蛋白質の
活性中心の構造のみを保持してその他の部分を改変して
構成した改変蛋白質を用いてもよい。また第1,第２の電
子伝達蛋白質の一方のみを改変蛋白質としてもよい。
また、電子伝達蛋白質への電子の供給に酵素を利用する
ようにしてもよい。
ようにしてもよい。
また、改変すべき天然の電子伝達蛋白質としては、非ヘ
ム−鉄・硫黄蛋白質、チトクロームｃ系蛋白質、チトク
ロームｂ系蛋白質、チトクロームａ、フラボドキシン、
プラストシアニン、チオレドキシンなどがある。
ム−鉄・硫黄蛋白質、チトクロームｃ系蛋白質、チトク
ロームｂ系蛋白質、チトクロームａ、フラボドキシン、
プラストシアニン、チオレドキシンなどがある。
また、各電子伝達物質は、異種電子伝達物質膜間では一
定方向のみに電子が流れるという性質を利用して電子伝
達物質分子単位で、累積膜に垂直な方向には電子が流
れ、上記累積膜に平行な方向で隣接する電子伝達物質分
子間では電子の授受が起こらないような所定の分子配置
をとるようLB法などで配向させることが望ましい。
定方向のみに電子が流れるという性質を利用して電子伝
達物質分子単位で、累積膜に垂直な方向には電子が流
れ、上記累積膜に平行な方向で隣接する電子伝達物質分
子間では電子の授受が起こらないような所定の分子配置
をとるようLB法などで配向させることが望ましい。
さらに、上記実施例では電子伝達蛋白質膜を２層累積し
た場合について説明したが、これは３層以上累積させて
もよく、上記実施例と同様の効果が得られる。
た場合について説明したが、これは３層以上累積させて
もよく、上記実施例と同様の効果が得られる。
次に本願の第２の発明の実施例について説明する。
前記第１の発明では、素子を構成する材料として、天然
の蛋白質の一部を改変したり、また天然の蛋白質にアミ
ノ酸等を化学的に結合したものを使用したが、本願の第
２の発明は、人工的な有機合成法により電子伝達蛋白質
の機能を模倣した有機分子あるいは有機金属錯体分子を
構成する材料として用いたものである。
の蛋白質の一部を改変したり、また天然の蛋白質にアミ
ノ酸等を化学的に結合したものを使用したが、本願の第
２の発明は、人工的な有機合成法により電子伝達蛋白質
の機能を模倣した有機分子あるいは有機金属錯体分子を
構成する材料として用いたものである。
上記のような物質の例としては、Fe2+やフラビンなど酸
化還元反応をする化学物質が、化学的に合成したポリエ
チレン等のポリマーに取り囲まれるように形成された人
工電子伝達物質、即ちポリマー，ベンゼンなどπ電子を
持つ物質，及び酸化還元物質を結合して形成された人工
電子伝達物質がある。
化還元反応をする化学物質が、化学的に合成したポリエ
チレン等のポリマーに取り囲まれるように形成された人
工電子伝達物質、即ちポリマー，ベンゼンなどπ電子を
持つ物質，及び酸化還元物質を結合して形成された人工
電子伝達物質がある。
このようなものの構成及び作用効果は、前記第１の発明
の実施例と同様であり、素子サイズを生体分子レベルの
超微細の大きさに近づけることで可能である。
の実施例と同様であり、素子サイズを生体分子レベルの
超微細の大きさに近づけることで可能である。
以上のように、この発明によれば、相互にレドックス電
位の異なるで電子伝達物質で第1,第２の電子伝達物質膜
を形成し、これにより整流動作を行わせるようにしたの
で、整流素子サイズを生体分子レベルの超微細の大きさ
に近づけることができ、該素子を用いた集積回路の高密
度化，高速度化を図ることができる効果がある。
位の異なるで電子伝達物質で第1,第２の電子伝達物質膜
を形成し、これにより整流動作を行わせるようにしたの
で、整流素子サイズを生体分子レベルの超微細の大きさ
に近づけることができ、該素子を用いた集積回路の高密
度化，高速度化を図ることができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例による整流素子が組み込まれ
た装置の模式的断面構成図、第２図は該装置の分解斜視
図、第３図（ａ）（ｂ）はともに上記整流素子のＩ−Ｖ
特性図、第４図は上記整流素子中に形成された有機薄膜
の作用効果を説明するための模式図、第５図（ａ）は電
子伝達蛋白質複合体の模式図、第５図（Ｂ）はそのレド
ックス電位を示す図、第６図はミトコンドリアの内膜の
電子伝達系を示す模式図、第７図は従来のMOS構成整流
素子を示す断面図である。 17,20……電極、18……第１電子伝達蛋白質膜、19……
第２電子伝達蛋白質膜。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
た装置の模式的断面構成図、第２図は該装置の分解斜視
図、第３図（ａ）（ｂ）はともに上記整流素子のＩ−Ｖ
特性図、第４図は上記整流素子中に形成された有機薄膜
の作用効果を説明するための模式図、第５図（ａ）は電
子伝達蛋白質複合体の模式図、第５図（Ｂ）はそのレド
ックス電位を示す図、第６図はミトコンドリアの内膜の
電子伝達系を示す模式図、第７図は従来のMOS構成整流
素子を示す断面図である。 17,20……電極、18……第１電子伝達蛋白質膜、19……
第２電子伝達蛋白質膜。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川窪 広明 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−163688（ＪＰ，Ａ)
Claims (13)
- 【請求項１】生体材料あるいは擬似生体材料であり電子
を一定方向に伝達可能な第１の電子伝達物質で作成され
た第１電子伝達物質膜と、 上記第１の電子伝達物質のレドックス電位と異なるレド
ックス電位を有する第２の電子伝達物質膜で作成され、
上記第１電子伝達物質膜上に累積して接着接合された第
２電子伝達物質膜と、 それぞれ上記第1,第２の電子伝達物質膜に接続された第
1,第２の電極とを備え、 上記第1,第２の電子伝達物質の一方又は両方が天然に存
在する電子伝達蛋白質にアミノ酸又はアミノ酸誘導体を
結合してなるものであり、上記第1,第２の電子伝達物質
のレドックス電位の違いを利用して整流特性を呈するよ
うにしたことを特徴とする整流素子。 - 【請求項２】上記アミノ酸誘導体は、ＨをＦ又はCH
3に、あるいはＣをSiに置換してなるものであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の整流素子。 - 【請求項３】上記天然に存在する電子伝達蛋白質は、非
ヘム−鉄・硫黄蛋白質，チトクロームｃ系蛋白質，チト
クロームｂ系蛋白質，チトクロームa,フラボドキシン，
プラストシアニン，又はチオレドキシンであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の整流素
子。 - 【請求項４】上記電子伝達蛋白質膜は単分子膜であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載の整流素子。 - 【請求項５】上記電子伝達物質への電子の供給に酵素を
利用するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第４項のいずれかに記載の整流素子。 - 【請求項６】上記各電極は金属電極であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
載の整流素子。 - 【請求項７】上記各電極は、金属電極を有機分子で化学
修飾したものであることを特徴とする特許請求の範囲第
６項記載の整流素子。 - 【請求項８】上記各電子伝達物質膜は、その電子伝達物
質が、各膜が累積された方向である膜面と垂直な方向に
電子が流れ、水平方向に隣接する電子伝達物質分子間で
は電子の授受がなされないよう配向されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか
に記載の整流素子。 - 【請求項９】上記電子伝達物質の配向用支持体として、
脂質又は脂肪酸のいずれかを用いたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の整
流素子。 - 【請求項１０】上記電子伝達蛋白質と電極との間には、
それらの間の電流の授受を良好なものとし、かつ上記電
子伝達物質を配向支持する有機分子又は有機金属錯体か
らなる薄層が形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の整流素子。 - 【請求項１１】生体材料あるいは擬似生体材料であり電
子を一定方向に伝達可能な第１の電子伝達物質で作成さ
れた第１電子伝達物質膜と、 上記第１の電子伝達物質のレドックス電位と異なるレド
ックス電位を有する第２の電子伝達物質膜で作成され、
上記第１電子伝達物質膜上に累積して接着接合された第
２電子伝達物質膜と、 それぞれ上記第1,第２の電子伝達物質膜に接続された第
1,第２の電極とを備え、 上記第1,第２の電子伝達物質の一方又は両方が人工的な
有機合成法により天然に存在する電子伝達蛋白質の機能
を模倣してなる有機分子又は有機金属錯体分子であり、
上記第1,第２の電子伝達物質のレドックス電位の違いを
利用して整流特性を呈するようにしたことを特徴とする
整流素子。 - 【請求項１２】上記有機分子又は有機金属錯体分子は、
酸化還元物質がポリマーに取り囲まれるようにして形成
されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第11
項記載の整流素子。 - 【請求項１３】上記有機分子又は有機金属錯体は、ポリ
マー，π電子を持つ物質，及び酸化還元反応をする物質
を結合してなるものであることを特徴とする特許請求の
範囲第12項記載の整流素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61155446A JPH0770763B2 (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 整流素子 |
| US07/068,297 US4764415A (en) | 1986-07-01 | 1987-07-01 | Electric element using oxidation-reduction substances |
| DE19873721793 DE3721793A1 (de) | 1986-07-01 | 1987-07-01 | Elektrisches element mit verwendung von oxidations-reduktions-substanzen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61155446A JPH0770763B2 (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 整流素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6310561A JPS6310561A (ja) | 1988-01-18 |
| JPH0770763B2 true JPH0770763B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=15606215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61155446A Expired - Lifetime JPH0770763B2 (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 整流素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770763B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5625270B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2014-11-19 | 大日本印刷株式会社 | 有機ダイオードと有機整流器および非接触型情報媒体 |
-
1986
- 1986-07-01 JP JP61155446A patent/JPH0770763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6310561A (ja) | 1988-01-18 |
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