KR20070017319A - Inorganic nanowires - Google Patents

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안젤라 엠 벨체르
추안빈 마오
다니엘 제이. 솔리스
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보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템
메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
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Abstract

무기 나노와이어로부터 실질적으로 제거된 유기 골격(scaffold)을 가지며, 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자에 의해 본질적으로 이루어진 무기 나노와이어, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 단일 결정 ZnS, CdS 및 자유 직립성(free-standing) L10 CoPt 및 FePt 나노와이어의 합성을 위한 바이러스계 골격이, 표준 생물학적 방법을 통해 기질 특이성을 변형하는 수단과 함께 사용될 수 있다. 펩티드는 나노입자 핵화 동안에 조성, 크기, 및 상을 제어하는 진화성 스크리닝 방법을 통해 선택될 수 있으며, 이는 M13 박테리오파아지의 고도로 정돈화된 필라멘트성 캡시드상에서 발현되었다. 특이적 핵화 펩티드를 M13 외피 구조의 일반 골격 중으로 혼합시키면, 반도체성 및 자성 재료를 포함하는 각종의 재료를 직접 합성하기 위한 바이러스성 주형이 제공될 수 있다. 어닐링을 통하여 바이러스성 주형을 제거하면, 응집에 기초한 배향된 결정 성장 (개별 결정질 나노와이어를 형성함)을 촉진시킬 수 있다. 기질 특이성 펩티드를 M13 바이러스의 선형 자가 조립형 필라멘트성 구조물에 혼입시키는 독특한 능력은 종래의 합성 경로에서는 볼 수 없었던 재료 조율성(tunability)를 도입한다. 따라서, 상기 계통은 반도체성 및 자성 재료를 포함하는 다양한 재료로부터 나노와이어를 성장 및 조직화하기 위한 유전적 툴키트(toolkit)를 제공한다.An inorganic nanowire having an organic scaffold substantially removed from the inorganic nanowire and consisting essentially of fused inorganic nanoparticles substantially free of an organic skeleton, and a method for preparing the same. For example, viral-based backbones for the synthesis of single crystal ZnS, CdS and free-standing L10 CoPt and FePt nanowires can be used with means for modifying substrate specificity through standard biological methods. Peptides can be selected via evolutionary screening methods that control composition, size, and phase during nanoparticle nucleation, which were expressed on highly ordered filamentous capsids of M13 bacteriophages. Mixing specific nucleation peptides into the general backbone of the M13 envelope structure can provide viral templates for direct synthesis of a variety of materials including semiconducting and magnetic materials. Removal of the viral template through annealing can promote oriented crystal growth (forming individual crystalline nanowires) based on aggregation. The unique ability to incorporate substrate specific peptides into the linear self-assembled filamentous structures of the M13 virus introduces material tunability not seen in conventional synthetic routes. Thus, the system provides a genetic toolkit for growing and organizing nanowires from a variety of materials, including semiconducting and magnetic materials.

Description

무기 나노와이어 {INORGANIC NANOWIRES}Inorganic Nanowires {INORGANIC NANOWIRES}

본 출원은 미국 가출원 제60/534,102호 (2004년 1월 5일 출원, Belcher 등)에 대해 35 U.S.C.§119(e) 하의 혜택을 청구하며, 상기 가출원은 본원에 그의 전문이 참조로 포함되어 있다.This application claims benefit under 35 USC 119 (e) for US Provisional Application No. 60 / 534,102 (filed Jan. 5, 2004, Belcher et al.), Which is incorporated herein by reference in its entirety. .

본 연구는 NIRT를 통해 국가 과학 재단으로부터 (부여 번호 제_호); 국방 연구 사무소로부터 (부여 번호 제_호); 그리고, 공군 과학 연구 사무소로부터 (부여 번호 제_호) 지원받았다. 정부는 본 발명에 대한 권리를 가질 수 있다.This study was conducted by NIRT from National Science Foundation (Grant No. _); From the Defense Research Office (grant number _); He was also supported by the Air Force Scientific Research Office (grant number _). The government may have rights to the invention.

서문introduction

나노와이어(nanowire) 및 나노튜브를 포함하여, 성능저하 없고(scalable) 경제적인 일차원적 재료 제작용 방법의 개발에 대한 매우 다양한 기술의 신뢰성은 재료 합성 분야에서 열렬하고 급속한 발달을 촉발시켰다. 예를 들어, 일차원적 재료는 예를 들어, (1) 전기 수송체, (2) 광학 현상, 및 (3) 나노회로에서의 기능 단위체의 연구에서 그의 적용에 대해 열렬히 연구되었다. 반도체성, 금속성 및 자성 나노와이어의 합성에 대한 "상향식(bottom up)" 방법의 수행은 다양한 합성 전략을 산출하였으며, 상기 합성 전략으로는 (4) 증기 액체 고체 (VLS), (5) 화학적, (6) 용매열적(solvothermal), 증기 상, 및 주형 유도화 제작이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. 나노와이어의 제조를 위해 개발된 각 방법은 고품질의 재료를 달성하 는데에 있어서 몇몇 기본적인 성공을 이루었지만, 근본적으로 상이한 조성물의 단분산성 결정질 나노와이어를 제조하지는 못하였다. 통상적으로, 나노와이어 제조에 대한 종래의 방법은 산만하고, 합성면에서 성가실 수 있으며, 보편적이지가 않다. 액체 매질에서의 II-VI 반도체 제조에 대해 예를 들어, 미국 특허 제 6,225,198 호 (Alivisatos 등) 및 거기에서 인용된 참조문을 참고하라. Lieber 등의 참조문 4는 보편적인 접근법을 찾기에 어렵다고 기재하고 있다. 이는 레이저 및 고온의 사용을 필요로 하며 바람직하지 않을 수 있는 말단부 나노입자를 갖는 나노와이어를 제조하는 VLS 공정을 기재하고 있다. The reliability of a wide variety of technologies in the development of scalable and cost-effective one-dimensional material fabrication methods, including nanowires and nanotubes, has sparked intense and rapid development in the field of material synthesis. For example, one-dimensional materials have been intensively studied for their application, for example, in the study of (1) electric transporters, (2) optical phenomena, and (3) functional units in nanocircuits. The performance of the "bottom up" method for the synthesis of semiconducting, metallic and magnetic nanowires yielded a variety of synthetic strategies, including (4) vapor liquid solids (VLS), (5) chemical, (6) Solvent thermal, vapor phase, and mold derivatization fabrication include, but are not limited to. Each method developed for the production of nanowires has achieved some basic success in achieving high quality materials, but has not produced monodisperse crystalline nanowires of essentially different compositions. Typically, conventional methods for nanowire fabrication are distracting, synthetically cumbersome, and not universal. See, for example, US Pat. No. 6,225,198 (Alivisatos et al.) And references cited therein for the manufacture of II-VI semiconductors in liquid media. Reference 4 to Lieber et al. States that it is difficult to find a universal approach. This describes a VLS process for producing nanowires with distal nanoparticles that require the use of lasers and high temperatures and which may be undesirable.

최근, 생물학적 인자가 (7, 8) 나노섬유, (9) 바이러스에 기초한 입자 우리, (10, 11, 12) 바이러스-입자 조립체, 및 (13) 비특이성 펩티드 주형에 대한 합성 유도체로서 개발되어 왔다. 이것은 고도의 조직화로 인하여, 화학적 변형이 용이하고 그 시스템에서 자가 조립 모티프(motif)가 자연 발생하게 된다.Recently, biological factors have been developed as synthetic derivatives for (7, 8) nanofibers, (9) virus based particle cages, (10, 11, 12) virus-particle assemblies, and (13) nonspecific peptide templates. . This is due to its high degree of organization, which makes it easy for chemical modification and naturally occurs self-assembled motifs in the system.

Belcher 등은 유전학적으로 처리된 바이러스성 골격(scaffold)과 회합되고 결합된 나노와이어를 제조하였다 (예를 들어, 미국 특허 공보 2003/0068900호 (Belcher 등)를 참조). 상기 골격은 나노입자 또는 나노결정이 골격상에서 형성하기 때문에 주형으로 작용한다. 비록 상기 기술이 매력적이고 중요한 이점을 제공한다고 하더라도, 이를 개선할 필요가 존재한다. 예를 들어, 나노결정 사이의 개선된 융합 및 결점의 감소와 같은 개선된 성질을 발생시키는 것이 바람직하다. 또한, 나노입자를 하나의 긴 단일 결정 막대 중으로 또는 큰 결정질 도메인(domain) 중으로 융합시키는 것이 바람직하다. 또한, 많은 적용에 있어서, 바이러스성 골격에 결합 된 또는 바이러스성 골격과 회합된 바이러스성 골격을 가지지 않고 실질적으로 그것이 제거되는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 단분산 재료 및 제어된 길이를 갖는 재료의 제조를 포함하는 나노와이어의 크기 및 통계적 크기 분포를 제어하는 것이 바람직하다. 가능하다면, 나노와이어는 사용하기 전에 크기별로 분리하는 단계가 필요하지 않고 곧바로 사용가능하여야 한다. 또한, 나노와이어가 상업적으로 유용하도록 나노와이어를 전극과 같은 다른 성분과 연결할 수 있을 필요성도 존재한다. 가능하다면, 상기 연결은 순전히 우연하게 연결된 것이 아니라, 전략적으로 목적되고 제어가능한 것이어야 한다.Belcher et al. Produced nanowires associated with and associated with genetically treated viral scaffolds (see, eg, US Patent Publication 2003/0068900 (Belcher et al.)). The skeleton acts as a template because nanoparticles or nanocrystals form on the skeleton. Although the technique offers attractive and significant advantages, there is a need to improve it. For example, it is desirable to generate improved properties such as improved fusion between nanocrystals and reduction of defects. It is also desirable to fuse the nanoparticles into one long single crystal rod or into large crystalline domains. In addition, in many applications, it is desirable to have a viral backbone that is bound to or associated with a viral backbone and is substantially removed. It is also desirable to control the size and statistical size distribution of the nanowires, including, for example, the production of monodisperse materials and materials with controlled lengths. If possible, the nanowires should be readily available without the need for size separation steps before use. There is also a need to be able to connect the nanowires with other components such as electrodes so that the nanowires are commercially useful. If possible, the connection should not be purely accidental, but strategically purposeful and controllable.

본 명세서에서 숫자로 인용한 참조문은 본 명세서의 마지막에 열거되어 있으며, 이들은 그의 전문이 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.Numerical references cited herein are listed at the end of this specification, the entirety of which is incorporated herein by reference.

개요summary

본 발명의 많은 구현예를 여기 비제한적인 개요 부분에서 요약한다.Many embodiments of the invention are summarized herein in a non-limiting outline.

한 구현예에서, 본 발명은 무기 나노와이어로부터 실질적으로 제거된 유기 골격을 갖는 무기 나노와이어로서, 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자에 의해 본질적으로 이루어진 무기 나노와이어를 제공한다 ("구현예 1의 무기 나노와이어").In one embodiment, the invention provides an inorganic nanowire having an organic backbone substantially removed from the inorganic nanowire, the inorganic nanowire consisting essentially of fused inorganic nanoparticles substantially free of organic backbone ("implementation Inorganic nanowires of Example 1)).

또한, 본 발명은 복수의 상기 무기 나노와이어를 포함하는 조성물 및 장치를 제공한다. 다른 구현예에서, 본 발명은 복수의 무기 나노와이어를 포함하는 조성물로서, 상기 무기 나노와이어가 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 것인 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition and device comprising a plurality of said inorganic nanowires. In another embodiment, the present invention provides a composition comprising a plurality of inorganic nanowires, wherein the inorganic nanowires comprise fused inorganic nanoparticles substantially free of organic backbone.

다른 구현예에서, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 무기 나노와이어의 형성 방법을 제공한다: (1) 하나 이상의 무기 나노와이어용 전구체 재료를 제공하는 단계; (2) 연장된(elongated) 유기 골격을 제공하는 단계; (3) 상기 골격의 존재 하에 상기 하나 이상의 전구체 재료를 반응시켜 나노입자를 형성시키며, 여기서, 상기 나노입자는 상기 연장된 유기 골격의 길이를 따라 배치되는 것인 단계; 및 (4) 상기 골격 및 나노입자를 열 처리하여, 나노입자의 융합에 의해 무기 나노와이어를 형성시키는 단계. 일부 구현예에 있어서, 상기 유기 골격은 예를 들어 열 처리 동안에 제거될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 나노와이어를 제공한다.In another embodiment, the present invention provides a method of forming an inorganic nanowire, comprising the steps of: (1) providing a precursor material for one or more inorganic nanowires; (2) providing an elongated organic backbone; (3) reacting the one or more precursor materials in the presence of the backbone to form nanoparticles, wherein the nanoparticles are disposed along the length of the elongated organic backbone; And (4) heat treating the backbone and nanoparticles to form inorganic nanowires by fusion of nanoparticles. In some embodiments, the organic skeleton can be removed, for example, during heat treatment. The present invention also provides a nanowire produced by the above method.

또한, 하기의 단계를 포함하는 무기 나노와이어의 형성 방법을 제공한다: (1) 하나 이상의 무기 나노와이어용 전구체 재료를 제공하는 단계; (2) 유기 골격을 제공하는 단계; (3) 무기 나노와이어가 형성되는 조건 하에서, 상기 골격의 존재 하에 상기 하나 이상의 전구체 재료를 반응시키는 단계. 일부 구현예에서, 상기 유기 골격은 예를 들어 반응 동안에 제거될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 나노와이어를 제공한다.Also provided is a method of forming an inorganic nanowire comprising the steps of: (1) providing a precursor material for one or more inorganic nanowires; (2) providing an organic skeleton; (3) reacting said at least one precursor material in the presence of said backbone under conditions in which inorganic nanowires are formed. In some embodiments, the organic backbone can be removed, for example, during the reaction. The present invention also provides a nanowire produced by the above method.

또한, 본 발명은 필라멘트성 유기 골격 및 상기 골격상의 무기 나노와이어 전구체를 제공하고, 필라멘트성 유기 골격을 제거하면서 상기 무기 나노와이어 전구체를 무기 나노와이어로 전환시켜 무기 나노와이어를 산출하는 것을 포함하는 무기 나노와이어의 제조에 있어서 희생성 유기 골격으로서의 필라멘트성 유기 골격의 용도를 제공한다. In addition, the present invention provides an inorganic nanowire precursor on the filamentous organic skeleton and the skeleton, and converting the inorganic nanowire precursor into inorganic nanowires while removing the filamentous organic skeleton, yielding inorganic nanowires. Provided is the use of a filamentous organic skeleton as a sacrificial organic skeleton in the manufacture of nanowires.

여기에서 제공된 부가적인 용도는 골격을 유전적으로 처리하여 골격의 길이를 제어하는 단계를 포함하는, 골격상에 배치된 무기 나노와이어의 길이를 제어하기 위한 연장된 유기 골격의 용도이다. An additional use provided herein is the use of an extended organic backbone for controlling the length of inorganic nanowires disposed on the backbone, comprising controlling the length of the backbone by genetically treating the backbone.

또한, 중요한 구현예는 구현예 1의 무기 나노와이어 또는 본원에 기재된 임의의 다른 나노와이어와 전기적 접촉하는 전극을 포함하는 장치이다. 다른 구현예에 있어서, 상기 장치는, 각각이 구현예 1의 무기 나노와이어 또는 본원에 기재된 임의의 다른 나노와이어와 전기적 접촉하는 둘 이상의 전극을 추가로 포함할 수 있다. 장치의 예로는 전계 효과 트랜지스터 또는 센서가 포함된다. 다른 구현예에 있어서, 상기 장치는 구현예 1에 따른 둘 이상의 나노와이어, 또는 본원에 기재된 임의의 다른 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 평행하게 또는 교차식으로 배열되어 있다.Also an important embodiment is a device comprising an electrode in electrical contact with the inorganic nanowire of embodiment 1 or any other nanowire described herein. In another embodiment, the device may further comprise two or more electrodes, each in electrical contact with the inorganic nanowire of embodiment 1 or any other nanowire described herein. Examples of devices include field effect transistors or sensors. In another embodiment, the device comprises two or more nanowires according to embodiment 1, or any other nanowires described herein, wherein the nanowires are arranged in parallel or crosswise.

또한, 본 발명은 구현예 1의 무기 나노와이어 또는 본원에 기재된 임의의 다른 나노와이어의 연결된 단편을 복수개 포함하는 단편화된 나노와이어를 제공한다. 일부 구현예에 있어서, 상기 골격은, 그것이 제거되기 전에, 나노와이어를 형성하도록 하고/하거나 나노와이어가 배치되도록 하는데 사용되었다.The present invention also provides fragmented nanowires comprising a plurality of linked fragments of the inorganic nanowires of embodiment 1 or any other nanowires described herein. In some embodiments, the backbone was used to form nanowires and / or to place nanowires before they were removed.

또한, 본 발명은 복수의 무기 나노와이어를 포함하는 조성물로서, 상기 무기 나노와이어는 유기 골격상에 배치된 융합된 무기 나노입자를 포함하는 것인 조성물을 제공한다. 일부 구현예에 있어서, 골격(들)은 그것이 제거되기 전에, 나노와이어를 형성하도록 하고/하거나 회로 기판에서의 배치와 같은 나노와이어의 배치가 행해지도록 하는데 사용되었다.The present invention also provides a composition comprising a plurality of inorganic nanowires, wherein the inorganic nanowires comprise fused inorganic nanoparticles disposed on an organic backbone. In some embodiments, the framework (s) have been used to form nanowires and / or allow placement of nanowires, such as placement on a circuit board, before they are removed.

또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 연장된 유기 골격의 사용을 포함하는 나노와이어의 제조 방법을 제공한다: (1) 골격 길이를 따라 있는 결합 자리 및 골격의 적어도 한 말단부에 있는 결합 자리를 포함하는 복수의 결합 자리를 포함하는 연장된 유기 골격을 제공하는 단계; (2) 골격 길이를 따라 나노와이어 전구체 조성물을 배치시켜 골격화된 전구체 조성물을 형성시키는 단계; 및 (3) 상기 골격화된 전구체 조성물을 처리하여 나노와이어를 형성시키는 단계. 일부 구현예에 있어서, 상기 골격은 예를 들어 상기 처리 단계동안에 실질적으로 제거된다. 한 구현예에 있어서, 연장된 유기 골격은 골격의 양 말단에 결합 자리를 갖는다. 다른 구현예에 있어서, 상기 방법은 골격 말단에 있는 결합 자리를 사용하여 다른 구조에 결합하는 단계를 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 다른 구조는 다른 연장된 유기 골격일 수 있다.The present invention also provides a method of making a nanowire comprising the use of an extended organic backbone, comprising the following steps: (1) a binding site along the backbone length and a binding site at at least one terminal end of the backbone Providing an extended organic skeleton comprising a plurality of binding sites comprising a; (2) placing the nanowire precursor composition along the backbone length to form the backbone precursor composition; And (3) treating the skeletal precursor composition to form nanowires. In some embodiments, the backbone is substantially removed during, for example, the processing step. In one embodiment, the extended organic backbone has binding sites at both ends of the backbone. In another embodiment, the method further comprises binding to another structure using a binding site at the backbone end. For example, the other structure may be another extended organic backbone.

또한, 본 발명은 조성물을 제공한다. 예를 들어, 한 구현예에 있어서, 열역학적으로 높은 에너지 상을 갖는 나노와이어, 또는 본 구현예에 따른 나노와이어의 수집체 (collection)를 포함하며, 상기 나노와이어가 길이, 너비, 또는 길이와 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 나노와이어 조성물을 제공한다. 본 구현예에 있어서, 나노와이어는 예를 들어, 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물의 나노와이어와 같은 무기 나노와이어일 수 있다.The present invention also provides a composition. For example, in one embodiment, a nanowire having a thermodynamically high energy phase, or a collection of nanowires according to the present embodiment, wherein the nanowire is of length, width, or length and width It provides a nanowire composition that is substantially monodisperse. In this embodiment, the nanowires may be inorganic nanowires such as, for example, nanowires of semiconducting material, metallic material, metal oxide material, magnetic material, or mixtures thereof.

또한, 본 발명은 융합된 무기 나노입자를 포함하는 무기 나노와이어, 또는 본 구현예에 따른 무기 나노와이어의 수집체를 포함하는 조성물을 제공한다. 본 구 현예에 있어서, 본 발명은 또한 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 또는 자성 재료를 포함하는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 무기 나노와이어 뿐만 아니라, 이들 나노와이어의 수집체도 제공한다.The present invention also provides a composition comprising an inorganic nanowire comprising a fused inorganic nanoparticle, or a collection of inorganic nanowires according to the present embodiment. In this embodiment, the present invention also provides a collection of these nanowires as well as inorganic nanowires comprising fused inorganic nanoparticles comprising semiconducting material, metallic material, metal oxide material, or magnetic material.

또한, 본 발명은 유기 골격상에 배치된 융합된 무기 나노입자에 의해 본질적으로 이루어진 무기 나노와이어를 제공한다.The present invention also provides inorganic nanowires consisting essentially of fused inorganic nanoparticles disposed on an organic backbone.

본 발명의 많은 구현예에 대한 기본적이고 신규한 특징은 나노와이어의 제조에 사용될 때에 유기 골격이 실질적으로 제거된다는 것이다. 많은 구현예에 있어서, 유기 골격이 완전히 제거되는 것이 바람직하다. 또한, 많은 구현예에서의 기본적이고 신규한 이점은 일부 나노와이어를 다른 나노와이어로부터 크기별로 분리하는 단계를 사용하지 않고도 우수한 단분산성을 가진 나노와이어를 직접적으로 제작할 수 있다는 것이다.A basic and novel feature for many embodiments of the present invention is that the organic backbone is substantially removed when used in the manufacture of nanowires. In many embodiments, it is desirable that the organic backbone is completely removed. In addition, a basic and novel advantage in many embodiments is that it is possible to directly fabricate nanowires with good monodispersity without using the step of separating some nanowires from other nanowires in size.

부가적인 수많은 구현예가 제공된다. 예를 들어, 제1 양태 (1)는, 무기 나노와이어ㄹ부터 실질적으로 제거된 유기 골격을 가지며, 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자에 의해 본질적으로 이루어진 무기 나노와이어이다.Numerous additional embodiments are provided. For example, the first embodiment (1) is an inorganic nanowire having an organic skeleton substantially removed from the inorganic nanowires and consisting essentially of fused inorganic nanoparticles substantially free of an organic skeleton.

2. 상기 1에 있어서, 무기 나노와이어가 결정질인 무기 나노와이어.2. The inorganic nanowire of 1, wherein the inorganic nanowire is crystalline.

3. 상기 2에 있어서, 나노입자의 결정학적 축이 골격 표면에 대하여 배향되어 있는 것인 무기 나노와이어.3. The inorganic nanowire of 2 above, wherein the crystallographic axis of the nanoparticles is oriented with respect to the skeletal surface.

4. 상기 1에 있어서, 무기 나노와이어가 단일 결정질 도메인인 것인 무기 나노와이어.4. The inorganic nanowire of 1, wherein the inorganic nanowire is a single crystalline domain.

5. 상기 1에 있어서, 무기 나노와이어가 하나 이상의 결정질 도메인을 갖는 것인 무기 나노와이어.5. The inorganic nanowire of 1, wherein the inorganic nanowire has one or more crystalline domains.

6. 상기 1에 있어서, 융합된 나노입자가 단일 결정질인 것인 무기 나노와이어.6. The inorganic nanowire of 1, wherein the fused nanoparticles are single crystalline.

7. 상기 1에 있어서, 무기 나노와이어가 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물에 의해 본질적으로 이루어진 것인 무기 나노와이어.7. The inorganic nanowire of 1, wherein the inorganic nanowire is essentially composed of a semiconducting material, a metallic material, a metal oxide material, a magnetic material, or a mixture thereof.

8. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료에 의해 본질적으로 이루어진 것인 무기 나노와이어.8. The inorganic nanowire of 1 above, wherein the nanowires consist essentially of semiconducting materials.

9. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 금속성 재료에 의해 본질적으로 이루어진 것인 무기 나노와이어.9. The inorganic nanowire of 1 above, wherein the nanowires consist essentially of a metallic material.

10. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 금속 산화물 재료에 의해 본질적으로 이루어진 것인 무기 나노와이어.10. The inorganic nanowire of 1 above, wherein the nanowires consist essentially of a metal oxide material.

11. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 자성 재료에 의해 본질적으로 이루어진 것인 무기 나노와이어.11. The inorganic nanowire of 1 above, wherein the nanowires consist essentially of a magnetic material.

12. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.12. The inorganic nanowire of 1, wherein the nanowire has a length of about 250 nm to about 5 microns and a width of about 5 nm to about 50 nm.

13. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 약 400 nm 내지 약 1 미크론의 길이 및 약 10 nm 내지 약 30 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.13. The inorganic nanowire of 1 above, wherein the nanowires have a length of about 400 nm to about 1 micron and a width of about 10 nm to about 30 nm.

14. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료에 의해 본질적으로 이루어져 있으며, 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 너 비를 갖는 것인 무기 나노와이어.14. The inorganic nanowire of 1 above, wherein the nanowires consist essentially of semiconducting material and have a length of about 250 nm to about 5 microns and a width of about 5 nm to about 50 nm.

15. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 II-VI 반도체성 재료에 의해 본질적으로 이루어져 있으며, 약 250 nm 내지 약 5미크론의 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.15. The inorganic nanowire of 1 above, wherein the nanowires consist essentially of II-VI semiconducting material and have a length of about 250 nm to about 5 microns and a width of about 5 nm to about 50 nm.

16. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 무기 나노와이어.16. The inorganic nanowire of 1, wherein the nanowire is substantially straight.

17. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료에 의해 본질적으로 이루어져 있으며 실질적으로 직선형인 무기 나노와이어.17. The inorganic nanowire of item 1, wherein the nanowire is essentially composed of a semiconducting material and is substantially straight.

18. 상기 1에 있어서, 나노와이어가 열역학적으로 높은 에너지 상에 의해 본질적으로 이루어진 것인 무기 나노와이어.18. The inorganic nanowire of 1, wherein the nanowires consist essentially of a thermodynamically high energy phase.

19. 상기 1에 있어서, 무기 나노와이어가 결정질이며, 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물에 의해 본질적으로 이루어진 것인 무기 나노와이어.19. The inorganic nanowire of 1, wherein the inorganic nanowire is crystalline and consists essentially of a semiconducting material, a metallic material, a metal oxide material, a magnetic material, or a mixture thereof.

20. 상기 19에 있어서, 무기 나노와이어가 단일 결정질인 것인 무기 나노와이어.20. The inorganic nanowire of 19, wherein the inorganic nanowire is single crystalline.

21. 상기 19에 있어서, 융합된 나노입자가 단일 결정질인 것인 무기 나노와이어.21. The inorganic nanowire of 19, wherein the fused nanoparticles are single crystalline.

22. 상기 19에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 무기 나노와이어.22. The inorganic nanowire of 19, wherein the nanowire is substantially straight.

23. 상기 19에 있어서, 나노와이어가 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.23. The inorganic nanowire of 19, wherein the nanowire has a length of about 250 nm to about 5 microns and a width of about 5 nm to about 50 nm.

24. 상기 19에 있어서, 나노와이어가 약 400 nm 내지 약 1 미크론의 길이 및 약 10 nm 내지 약 30 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.24. The inorganic nanowire of 19, wherein the nanowire has a length of about 400 nm to about 1 micron and a width of about 10 nm to about 30 nm.

25. 상기 23에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 무기 나노와이어.25. The inorganic nanowire of 23 above, wherein the nanowires are substantially straight.

26. 상기 24에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 무기 나노와이어.26. The inorganic nanowire of 24 above, wherein the nanowires are substantially straight.

27. 상기 1에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.27. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 1 above, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length.

28. 상기 1에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.28. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 1 above, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average width.

29. 상기 1에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성이며, 또한 평균 너비에 있어서도 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.29. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 1 above, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length and substantially monodisperse in average width.

30. 상기 29에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 10% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 10% 미만인 것인 조성물.30. The composition of 29 above, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 10% and a coefficient of variation for width less than 10%.

31. 상기 29에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 5% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 5% 미만인 것인 조성물.31. The composition of 29 above, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 5% and a coefficient of variation for width less than 5%.

32. 상기 19에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.32. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 19 above, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length.

33. 상기 19에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.33. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 19 above, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average width.

34. 상기 19에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성이며, 또한 평균 너비에 있어서도 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.34. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 19 above, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length and substantially monodisperse in average width.

제 35 (35) 양태는, 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 무기 나노와이어가, 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 것인 조성물이다.A thirty-fifth (35) aspect is a composition, comprising a plurality of inorganic nanowires, wherein the inorganic nanowires comprise fused inorganic nanoparticles substantially free of an organic backbone.

36. 상기 35에 있어서, 무기 나노와이어가 결정질인 것인 조성물.36. The composition according to 35 above, wherein the inorganic nanowires are crystalline.

37. 상기 36에 있어서, 나노입자의 결정학적 축이 골격의 표면에 대하여 배향되어 있는 것인 조성물.37. The composition of 36, wherein the crystallographic axis of the nanoparticles is oriented with respect to the surface of the skeleton.

38. 상기 35에 있어서, 개별 무기 나노와이어가 단일 결정질 도메인을 포함하는 것인 조성물.38. The composition of 35, wherein the individual inorganic nanowires comprise a single crystalline domain.

39. 상기 35에 있어서, 개별 무기 나노와이어가 하나 이상의 결정질 도메인을 포함하는 것인 조성물.39. The composition of 35, wherein the individual inorganic nanowires comprise one or more crystalline domains.

40. 상기 35에 있어서, 융합된 나노입자가 단일 결정질인 것인 조성물.40. The composition of 35, wherein the fused nanoparticles are single crystalline.

41. 상기 35에 있어서, 무기 나노와이어가 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물을 포함하는 것인 조성물.41. The composition of 35, wherein the inorganic nanowires comprise a semiconducting material, metallic material, metal oxide material, magnetic material, or mixtures thereof.

42. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료를 포함하는 것인 조성물.42. The composition of 35, wherein the nanowires comprise a semiconducting material.

43. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 금속성 재료를 포함하는 것인 조성물.43. The composition of 35 above, wherein the nanowires comprise a metallic material.

44. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 금속 산화물 재료를 포함하는 것인 조성물.44. The composition of 35, wherein the nanowires comprise a metal oxide material.

45. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 자성 재료를 포함하는 것인 조성물.45. The composition of 35, wherein the nanowires comprise a magnetic material.

46. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 평균 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 평균 너비를 갖는 것인 조성물.46. The composition of 35, wherein the nanowires have an average length of about 250 nm to about 5 microns and an average width of about 5 nm to about 50 nm.

47. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 약 400 nm 내지 약 1 미크론의 평균 길이 및 약 10 nm 내지 약 30 nm의 평균 너비를 갖는 것인 조성물.47. The composition of 35, wherein the nanowires have an average length of about 400 nm to about 1 micron and an average width of about 10 nm to about 30 nm.

48. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료를 포함하며, 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 평균 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 평균 너비를 갖는 것인 조성물.48. The composition of 35, wherein the nanowires comprise semiconducting material and have an average length of about 250 nm to about 5 microns and an average width of about 5 nm to about 50 nm.

49. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 II-VI 반도체성 재료를 포함하며, 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 평균 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 평균 너비를 갖는 것인 조성물.49. The composition of 35, wherein the nanowires comprise II-VI semiconducting material and have an average length of about 250 nm to about 5 microns and an average width of about 5 nm to about 50 nm.

50. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 조성물.50. The composition according to 35 above, wherein the nanowires are substantially straight.

51. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.51. The composition of 35, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width.

52. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.52. The composition of 35, wherein the nanowires are substantially monodisperse in length.

53. 상기 35에 있어서, 나노와이어가 너비 및 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.53. The composition of 35, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width and length.

54. 상기 53에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 10% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 10% 미만인 것인 조성물.54. The composition of 53 above, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 10% and a coefficient of variation for width less than 10%.

55. 상기 53에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 5% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 5% 미만인 것인 조성물.55. The composition of 53 above, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 5% and a coefficient of variation for width less than 5%.

제 56 양태 (56)는, 하기의 단계를 포함하는 무기 나노와이어의 형성 방법을 제공한다: (1) 하나 이상의 무기 나노와이어용 전구체 재료를 제공하는 단계; (2) 연장된 유기 골격을 제공하는 단계; (3) 상기 골격의 존재 하에 상기 하나 이상의 전구체 재료를 반응시켜 나노입자를 형성시키며, 여기서, 상기 나노입자는 상기 연장된 유기 골격의 길이를 따라 배치되는 것인 단계; 및 (4) 상기 골격 및 나노입자를 열 처리하여, 나노입자의 융합에 의해 무기 나노와이어를 형성시키는 단계.A fifty-eighth embodiment (56) provides a method of forming an inorganic nanowire, comprising the steps of: (1) providing a precursor material for one or more inorganic nanowires; (2) providing an extended organic backbone; (3) reacting the one or more precursor materials in the presence of the backbone to form nanoparticles, wherein the nanoparticles are disposed along the length of the elongated organic backbone; And (4) heat treating the backbone and nanoparticles to form inorganic nanowires by fusion of nanoparticles.

57. 상기 56에 있어서, 유기 골격이 나노와이어로부터 실질적으로부터 제거되는 것인 방법.57. The method of 56, wherein the organic backbone is substantially removed from the nanowires.

58. 상기 57에 있어서, 골격이 열 처리 단계 동안에 제거되는 것인 방법.58. The method of 57, wherein the backbone is removed during the heat treatment step.

59. 상기 56에 있어서, 나노입자가 결정질인 것인 방법.59. The method of 56, wherein the nanoparticles are crystalline.

60. 상기 56에 있어서, 전구체 재료가 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료에 대한 전구체인 것인 방법.60. The method of 56, wherein the precursor material is a precursor to a semiconducting material, metallic material, metal oxide material, magnetic material.

61. 상기 56에 있어서, 전구체 재료가 반도체성 재료에 대한 전구체인 것인 방법.61. The method of 56, wherein the precursor material is a precursor to a semiconducting material.

62. 상기 56에 있어서, 전구체 재료가 금속성 재료에 대한 전구체인 것인 방법.62. The method of 56, wherein the precursor material is a precursor to a metallic material.

63. 상기 56에 있어서, 전구체 재료가 금속 산화물 재료에 대한 전구체인 것인 방법.63. The method of 56, wherein the precursor material is a precursor to a metal oxide material.

64. 상기 56에 있어서, 전구체 재료가 자성 재료에 대한 전구체인 것인 방법.64. The method of 56, wherein the precursor material is a precursor to a magnetic material.

65. 상기 56에 있어서, 연장된 유기 골격이 바이러스성 골격인 것인 방법.65. The method of 56, wherein the extended organic backbone is a viral backbone.

66. 상기 56에 있어서, 연장된 유기 골격이 필라멘트성 바이러스성 골격인 것인 방법.66. The method according to 56 above, wherein the extended organic backbone is a filamentous viral backbone.

67. 상기 56에 있어서, 연장된 유기 골격이, 나노입자에 결합하는 표면 펩티드를, 골격 길이를 따라 포함하는 것인 방법.67. The method of 56, wherein the extended organic backbone comprises a surface peptide that binds to the nanoparticles along the backbone length.

68. 상기 56에 있어서, 열 처리 단계가 약 100℃ 내지 약 1,000℃에서 수행되는 것인 방법.68. The method of 56, wherein the heat treating step is performed at about 100 ° C to about 1,000 ° C.

69. 상기 56에 있어서, 열 처리 단계가 약 300℃ 내지 약 500℃에서 수행되는 것인 방법.69. The process according to 56, wherein the heat treatment step is performed at about 300 ° C to about 500 ° C.

70. 상기 56에 있어서, 나노입자가 약 2 nm 내지 약 10 nm의 평균 직경을 갖는 것인 방법.70. The method of 56, wherein the nanoparticles have an average diameter of about 2 nm to about 10 nm.

71. 상기 56에 있어서, 나노입자가 약 3 nm 내지 약 5 nm의 평균 직경을 갖는 것인 방법.71. The method of 56, wherein the nanoparticles have an average diameter of about 3 nm to about 5 nm.

72. 상기 56에 있어서, 나노와이어가 결정질인 것인 방법.72. The method of 56, wherein the nanowires are crystalline.

73. 상기 56에 있어서, 나노와이어가 단일 결정질 도메인인 것인 방법.73. The method of 56, wherein the nanowires are a single crystalline domain.

74. 상기 56에 있어서, 나노와이어가 하나 이상의 결정질 도메인을 갖는 것인 방법.74. The method of 56, wherein the nanowires have one or more crystalline domains.

75. 상기 56에 있어서, 나노와이어가 열역학적으로 높은 에너지 상을 포함하 는 것인 방법.75. The method of 56, wherein the nanowires comprise a thermodynamically high energy phase.

76. 상기 56에 있어서, 열 처리 단계가 나노와이어를 다결정질 상태에서 단일 결정질 상태로 전환시키는 것인 방법.76. The method of 56, wherein the heat treating step converts the nanowires from the polycrystalline state to the single crystalline state.

77. 상기 56에 있어서, 나노입자의 결정학적 축이 골격 표면에 대하여 배향되어 있는 것인 방법.77. The method of 56, wherein the crystallographic axis of the nanoparticles is oriented with respect to the skeletal surface.

78. 상기 56에 있어서, 나노입자가 열 처리 단계 전에는 융합되어 있지 않은 것인 방법.78. The method of 56, wherein the nanoparticles are not fused before the heat treatment step.

79. 상기 56에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 방법.79. The method of 56, wherein the nanowires are substantially straight.

80. 상기 56에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 상기 나노와이어는 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.80. The method of 56, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in length.

81. 상기 56에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 상기 나노와이어는 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.81. The method of 56, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width.

82. 상기 56에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 상기 나노와이어는 너비 및 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.82. The method of 56, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width and length.

83. 상기 56에 있어서, 전구체 재료는 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료에 대한 전구체이고, 나노와이어는 결정질이며 실질적으로 직선형인 것인 방법.83. The method of 56, wherein the precursor material is a precursor to a semiconducting material, metallic material, metal oxide material, magnetic material, wherein the nanowires are crystalline and substantially straight.

84. 상기 83에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.84. The method of 83, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in length.

85. 상기 83에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.85. The method of 83, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width.

86. 상기 83에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 너비 및 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.86. The method of 83, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width and length.

87. 상기 86에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 10% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 10% 미만인 것인 방법.87. The method of 86, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 10% and a coefficient of variation for width less than 10%.

88. 상기 86에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 5% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 5% 미만인 것인 방법.88. The method of 86, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 5% and a coefficient of variation for width less than 5%.

89. 하기의 단계를 포함하는 무기 나노와이어의 형성 방법: (1) 하나 이상의 무기 나노와이어용 전구체 재료를 제공하는 단계; (2) 유기 골격을 제공하는 단계; (3) 무기 나노와이어가 형성되기 위한 조건 하에서, 상기 골격의 존재 하에 상기 하나 이상의 전구체 재료를 반응시키는 단계.89. A method of forming an inorganic nanowire comprising the steps of: (1) providing a precursor material for one or more inorganic nanowires; (2) providing an organic skeleton; (3) reacting said at least one precursor material in the presence of said skeleton under conditions for forming inorganic nanowires.

90. 상기 89에 있어서, 유기 골격이 나노와이어로부터 실질적으로부터 제거되는 것인 방법.90. The method of 89 above, wherein the organic backbone is substantially removed from the nanowires.

91. 상기 89에 있어서, 유기 골격이 반응 단계 동안에 제거되는 것인 방법.91. The process according to 89 above, wherein the organic backbone is removed during the reaction step.

92. 상기 89에 있어서, 전구체 재료가 나노입자이거나 또는 나노입자를 형성하는 것인 방법.92. The method of 89, wherein the precursor material is nanoparticles or forms nanoparticles.

93. 상기 92에 있어서, 나노입자가 결정질인 것인 방법.93. The method of 92, wherein the nanoparticles are crystalline.

94. 상기 92에 있어서, 나노입자의 결정학적 축이 골격 표면에 대하여 배향되는 것인 방법.94. The method of 92, wherein the crystallographic axis of the nanoparticles is oriented with respect to the skeletal surface.

95. 상기 89에 있어서, 전구체 재료가 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료에 대한 전구체인 것인 방법.95. The method of 89, wherein the precursor material is a precursor to a semiconducting material, metallic material, metal oxide material, magnetic material.

96. 상기 89에 있어서, 전구체 재료가 반도체성 재료에 대한 전구체인 것인 방법.96. The method of 89 above, wherein the precursor material is a precursor to a semiconducting material.

97. 상기 89에 있어서, 전구체 재료가 금속성 재료에 대한 전구체인 것인 방법.97. The method of 89, wherein the precursor material is a precursor to a metallic material.

98. 상기 89에 있어서, 전구체 재료가 금속 산화물 재료에 대한 전구체인 것인 방법.98. The method of 89, wherein the precursor material is a precursor to a metal oxide material.

99. 상기 89에 있어서, 전구체 재료가 자성 재료에 대한 전구체인 것인 방법.99. The method of 89, wherein the precursor material is a precursor to a magnetic material.

100. 상기 89에 있어서, 유기 골격이 바이러스성 골격인 것인 방법.100. The method according to 89 above, wherein the organic backbone is a viral backbone.

101. 상기 89에 있어서, 유기 골격이 필라멘트성 바이러스성 골격인 것인 방법. 101. The method according to 89 above, wherein the organic backbone is a filamentous viral backbone.

102. 상기 89에 있어서, 연장된 유기 골격이, 나노입자에 결합하는 표면 펩티드를, 골격 길이를 따라 포함하는 것인 방법.102. The method of 89 above, wherein the extended organic backbone comprises surface peptides that bind the nanoparticles along the backbone length.

103. 상기 89에 있어서, 반응 단계가 나노와이어를 형성시키기 위해 약 100℃ 내지 약 1,000℃의 온도를 사용하여 수행되는 것인 방법.103. The method of 89, wherein the reaction step is performed using a temperature of about 100 ° C. to about 1,000 ° C. to form nanowires.

104. 상기 89에 있어서, 나노와이어가 결정질인 것인 방법.104. The method of 89, wherein the nanowires are crystalline.

105. 상기 89에 있어서, 나노와이어가 단일 결정질 도메인인 것인 방법.105. The method of 89 above, wherein the nanowires are single crystalline domains.

106. 상기 89에 있어서, 나노와이어가 하나 이상의 결정질 도메인을 갖는 것 인 방법.106. The method of 89, wherein the nanowires have one or more crystalline domains.

107. 상기 89에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 방법.107. The method of 89, wherein the nanowires are substantially straight.

108. 상기 89에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.108. The method of 89, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in length.

109. 상기 89에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.109. The method of 89, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width.

110. 상기 89에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 너비 및 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.110. The method of 89, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width and length.

111. 상기 110에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 10% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 10% 미만인 것인 방법.111. The method of 110, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 10% and a coefficient of variation for width less than 10%.

112. 상기 110에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 5% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 5% 미만인 것인 방법.112. The method of 110, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 5% and a coefficient of variation for width less than 5%.

113. 상기 89에 있어서, 전구체 재료가 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료에 대한 전구체이고, 나노와이어가 결정질이며 실질적으로 직선형인 것인 방법.113. The method of 89 above, wherein the precursor material is a precursor to a semiconducting material, metallic material, metal oxide material, magnetic material, wherein the nanowires are crystalline and substantially straight.

114. 상기 113에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.114. The method of 113, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in length.

115. 상기 113에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.115. The method of 113 above, wherein the method is used to produce a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width.

116. 상기 113에 있어서, 상기 방법이 복수의 나노와이어를 제조하기 위해 사용되고, 나노와이어는 너비 및 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 방법.116. The method of 113, wherein the method is used to make a plurality of nanowires, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width and length.

117. 필라멘트성 바이러스 골격, 및 상기 골격상의 무기 나노와이어 전구체를 제공하고 상기 필라멘트성 바이러스 골격을 제거하여 무기 나노와이어를 산출하는 것을 포함하는 무기 나노와이어의 제조에 있어서, 희생성 유기 골격으로서 필라멘트성 바이러스의 용도.117. The preparation of an inorganic nanowire comprising providing a filamentous viral backbone and an inorganic nanowire precursor on the backbone, and removing the filamentous viral backbone to yield an inorganic nanowire, wherein the filamentous organic backbone is filamentous Use of the virus.

118. 상기 56에 따른 방법에 의해 제조된 나노와이어.118. Nanowires produced by the method according to 56 above.

119. 상기 89에 따른 방법에 의해 제조된 나노와이어. 119. Nanowires produced by the method according to 89 above.

또 다른 양태 (120)는 필라멘트성 유기 골격 및 상기 골격상의 무기 나노와이어 전구체를 제공하고, 필라멘트성 유기 골격을 제거하면서 상기 무기 나노와이어 전구체를 무기 나노와이어로 전환시켜 무기 나노와이어를 산출하는 것을 포함하는 무기 나노와이어의 제조에 있어서, 희생성 유기 골격으로서 필라멘트성 유기 골격의 용도이다.Another embodiment 120 includes providing a filamentous organic backbone and inorganic nanowire precursors on the backbone, and converting the inorganic nanowire precursors to inorganic nanowires while removing the filamentous organic backbone to yield inorganic nanowires. It is a use of a filamentous organic skeleton as a sacrificial organic skeleton in manufacture of the inorganic nanowire which is mentioned.

또 다른 양태 (121)는 골격을 유전적으로 처리하여 골격의 길이를 제어하는 단계를 포함하는, 골격상에 배치된 무기 나노와이어의 길이를 제어하기 위한 연장된 유기 골격의 용도이다.Another aspect 121 is the use of an extended organic skeleton to control the length of inorganic nanowires disposed on the skeleton, comprising controlling the length of the skeleton by genetically treating the skeleton.

122. 상기 1에 따른 나노와이어와 전기적 접촉하는 전극을 포함하는 장치.122. A device comprising an electrode in electrical contact with a nanowire according to 1 above.

123. 상기 122에 있어서, 각각이 상기 1에 따른 나노와이어와 전기적 접촉하는 둘 이상의 전극을 포함하는 장치.123. The device of 122, wherein each device comprises at least two electrodes in electrical contact with the nanowire according to 1 above.

124. 상기 122에 있어서, 전계 효과 트랜지스터인 장치.124. The apparatus of 122 above, which is a field effect transistor.

125. 상기 122에 있어서, 센서인 장치.125. The apparatus of 122 above, which is a sensor.

126. 상기 1에 따른 둘 이상의 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 평행식으로 배열되어 있는 것인 장치.126. A device comprising at least two nanowires according to 1, wherein the nanowires are arranged in parallel.

127. 상기 1에 따른 둘 이상의 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 교차식으로 배열되어 있는 것인 장치.127. A device comprising at least two nanowires according to 1 above, wherein the nanowires are arranged crosswise.

128. 상기 1에 따른 나노와이어의 연결된 단편을 복수개 포함하는 단편화된 나노와이어. 128. Fragmented nanowires comprising a plurality of linked fragments of the nanowires according to 1 above.

또 다른 양태 (129)는 하기의 단계를 포함하는, 연장된 유기 골격을 사용하여 나노와이어를 제조하는 방법이다: Yet another embodiment 129 is a method of making nanowires using an extended organic backbone comprising the following steps:

골격 길이를 따라 있는 결합 자리 및 골격의 적어도 한 말단부에 있는 결합 자리를 포함하는 복수의 결합 자리를 포함하는 연장된 유기 골격을 제공하는 단계;Providing an extended organic backbone comprising a plurality of binding sites comprising a binding site along a backbone length and a binding site at at least one end of the backbone;

골격 길이를 따라 나노와이어 전구체 조성물을 배치시켜 골격화된 전구체 조성물을 형성시키는 단계; 및 Placing the nanowire precursor composition along the backbone length to form a backbone precursor composition; And

상기 골격화된 전구체 조성물을 처리하여 나노와이어를 형성시키는 단계.Treating the skeletal precursor composition to form nanowires.

130. 상기 129에 있어서, 유기 골격이 나노와이어로부터 실질적으로부터 제거되는 것인 방법.130. The method of 129 above, wherein the organic backbone is substantially removed from the nanowires.

131. 상기 129에 있어서, 유기 골격이 처리 단계 동안에 제거되는 것인 방법.131. The method of 129 above, wherein the organic backbone is removed during the treatment step.

132. 상기 129에 있어서, 연장된 유기 골격이 골격의 양 말단부에 결합 자리를 갖는 것인 방법.132. The method of 129 above, wherein the extended organic backbone has binding sites at both termini of the backbone.

133. 상기 129에 있어서, 골격의 말단부에 있는 결합 자리를 사용하여 다른 구조에 결합하는 단계를 추가로 포함하는 방법.133. The method of 129, further comprising binding to another structure using a binding site at the distal end of the backbone.

134. 상기 133에 있어서, 상기 다른 구조가 다른 연장된 유기 골격인 것인 방법.134. The method of 133, wherein the other structure is another extended organic skeleton.

135. 상기 129에 있어서, 다른 구조가 회로 소자 또는 전극인 방법.135. The method of 129 above, wherein the other structure is a circuit element or an electrode.

136. 상기 129에 있어서, 골격을 제거하기 전에 골격을 패턴화 구조에 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 방법. 136. The method of 129 above, further comprising coupling the skeleton to the patterned structure prior to removing the skeleton.

137. 열역학적으로 높은 에너지 상을 갖는 나노와이어를 포함하는 나노와이어 조성물.137. Nanowire composition comprising nanowires having a thermodynamically high energy phase.

138. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 나노와이어의 수집체.138. The collector of 137, wherein the nanowires are substantially monodisperse in length.

139. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 나노와이어의 수집체.139. The collector of 137, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width.

140. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 길이 및 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 나노와이어의 수집체.140. The collector of 137, wherein the nanowires are substantially monodisperse in length and width.

141. 상기 140에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 10% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 10% 미만인 것인 수집체.141. The collection of 140, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 10% and a coefficient of variation for width less than 10%.

142. 상기 140에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 5% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 5% 미만인 것인 조성물.142. The composition of 140 above, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 5% and a coefficient of variation for width less than 5%.

143. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 무기 나노와이어인 것인 나노와이어 조성물.143. The nanowire composition of 137, wherein the nanowire is an inorganic nanowire.

144. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물의 나노와이어인 것인 나노와이어 조성물.144. The nanowire composition of 137, wherein the nanowire is a nanowire of a semiconducting material, a metallic material, a metal oxide material, a magnetic material, or a mixture thereof.

145. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료의 나노와이어인 것인 나노와이어 조성물.145. The nanowire composition of 137, wherein the nanowire is a nanowire of a semiconducting material.

146. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 금속성 재료의 나노와이어인 것인 나노와이어 조성물.146. The nanowire composition of 137, wherein the nanowire is a nanowire of a metallic material.

147. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 금속 산화물 재료의 나노와이어인 것인 나노와이어 조성물.147. The nanowire composition of 137, wherein the nanowire is a nanowire of a metal oxide material.

148. 상기 137에 있어서, 나노와이어가 자성 재료의 나노와이어인 것인 나노와이어 조성물.148. The nanowire composition of 137, wherein the nanowire is a nanowire of a magnetic material.

149. 융합된 무기 나노입자를 포함하는 무기 나노와이어.149. Inorganic nanowires comprising fused inorganic nanoparticles.

150. 상기 149에 따른 무기 나노와이어의 수집체를 포함하는 조성물.150. A composition comprising a collection of inorganic nanowires according to 149 above.

151. 반도체성 재료를 포함하는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 무기 나노와이어.151. An inorganic nanowire comprising fused inorganic nanoparticles comprising a semiconducting material.

152. 상기 151에 따른 무기 나노와이어의 수집체를 포함하는 조성물.152. A composition comprising a collection of inorganic nanowires according to 151 above.

153. 금속성 재료를 포함하는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 무기 나노와이어.153. An inorganic nanowire comprising fused inorganic nanoparticles comprising a metallic material.

154. 상기 153에 따른 무기 나노와이어의 수집체를 포함하는 조성물.154. A composition comprising a collection of inorganic nanowires according to 153 above.

155. 금속 산화물 재료를 포함하는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 무기 나노와이어. 155. An inorganic nanowire comprising fused inorganic nanoparticles comprising a metal oxide material.

156. 상기 155에 따른 무기 나노와이어의 수집체를 포함하는 조성물.156. A composition comprising a collection of inorganic nanowires according to 155 above.

157. 자성 재료를 포함하는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 무기 나노와이어.157. An inorganic nanowire comprising fused inorganic nanoparticles comprising a magnetic material.

158. 상기 157에 따른 무기 나노와이어의 수집체를 포함하는 조성물.158. A composition comprising a collection of inorganic nanowires according to 157 above.

159. 유기 골격상에 배치된 융합된 무기 나노입자를 포함하는 무기 나노와이어.159. An inorganic nanowire comprising fused inorganic nanoparticles disposed on an organic skeleton.

160. 상기 159에 있어서, 무기 나노와이어가 결정질인 것인 무기 나노와이어.160. The inorganic nanowire of 159, wherein the inorganic nanowire is crystalline.

161. 상기 160에 있어서, 나노입자의 결정학적 축이 골격 표면에 대하여 배향되어 있는 것인 무기 나노와이어.161. The inorganic nanowire of 160 above, wherein the crystallographic axis of the nanoparticles is oriented with respect to the skeletal surface.

162. 상기 159에 있어서, 무기 나노와이어가 단일 결정질 도메인인 것인 무기 나노와이어.162. The inorganic nanowire of 159, wherein the inorganic nanowire is a single crystalline domain.

163. 상기 159에 있어서, 무기 나노와이어가 하나 이상의 결정질 도메인을 갖는 것인 무기 나노와이어.163. The inorganic nanowire of 159, wherein the inorganic nanowire has one or more crystalline domains.

164. 상기 159에 있어서, 융합된 나노입자가 단일 결정질인 것인 무기 나노와이어.164. The inorganic nanowire of 159, wherein the fused nanoparticles are single crystalline.

165. 상기 159에 있어서, 무기 나노와이어가 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물에 의해 본질적으로 이루어진 것인 무기 나노와이어.165. The inorganic nanowires of 159, wherein the inorganic nanowires consist essentially of a semiconducting material, a metallic material, a metal oxide material, a magnetic material, or a mixture thereof.

166. 상기 159에 있어서, 나노와이어가 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.166. The inorganic nanowire of 159, wherein the nanowire has a length of about 250 nm to about 5 microns and a width of about 5 nm to about 50 nm.

167. 상기 159에 있어서, 나노와이어가 약 400 nm 내지 약 1 미크론의 길이 및 약 10 nm 내지 약 30 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.167. The inorganic nanowire of 159, wherein the nanowire has a length of about 400 nm to about 1 micron and a width of about 10 nm to about 30 nm.

168. 상기 159에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료에 의해 본질적으로 이루어지고, 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.168. The inorganic nanowire of 159, wherein the nanowires consist essentially of semiconducting material and have a length of about 250 nm to about 5 microns and a width of about 5 nm to about 50 nm.

169. 상기 159에 있어서, 나노와이어가 II-VI 반도체성 재료를 포함하고, 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.169. The inorganic nanowire of 159, wherein the nanowire comprises a II-VI semiconducting material and has a length of about 250 nm to about 5 microns and a width of about 5 nm to about 50 nm.

170. 상기 159에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 무기 나노와이어.170. The inorganic nanowire of 159, wherein the nanowire is substantially straight.

171. 상기 159에 있어서, 나노와이어가 반도체 재료를 포함하며, 실질적으로 직선형인 것인 무기 나노와이어.171. The inorganic nanowire of 159, wherein the nanowire comprises a semiconductor material and is substantially straight.

172. 상기 159에 있어서, 나노와이어가 열역학적으로 높은 에너지 상을 포함하는 것인 무기 나노와이어.172. The inorganic nanowire of 159, wherein the nanowire comprises a thermodynamically high energy phase.

173. 상기 159에 있어서, 무기 나노와이어가 결정질이며, 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물을 포함하는 것인 무기 나노와이어.173. The inorganic nanowire of 159, wherein the inorganic nanowire is crystalline and comprises a semiconducting material, a metallic material, a metal oxide material, a magnetic material, or a mixture thereof.

174. 상기 173에 있어서, 무기 나노와이어가 단일 결정질인 것인 무기 나노 와이어.174. The inorganic nanowire of 173, wherein the inorganic nanowire is single crystalline.

175. 상기 173에 있어서, 융합된 나노입자가 단일 결정질인 것인 무기 나노와이어.175. The inorganic nanowire of 173, wherein the fused nanoparticles are single crystalline.

176. 상기 173에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 무기 나노와이어.176. The inorganic nanowire of 173, wherein the nanowire is substantially straight.

177. 상기 173에 있어서, 나노와이어가 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.177. The inorganic nanowire of 173, wherein the nanowire has a length of about 250 nm to about 5 microns and a width of about 5 nm to about 50 nm.

178. 상기 173에 있어서, 나노와이어가 약 400 nm 내지 약 1 미크론의 길이 및 약 10 nm 내지 약 30 nm의 너비를 갖는 것인 무기 나노와이어.178. The inorganic nanowire of 173, wherein the nanowire has a length of about 400 nm to about 1 micron and a width of about 10 nm to about 30 nm.

179. 상기 177에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 무기 나노와이어. 179. The inorganic nanowire of 177, wherein the nanowires are substantially straight.

180. 상기 178에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 무기 나노와이어. 180. The inorganic nanowire of 178, wherein the nanowires are substantially straight.

181. 상기 159에 따른 무기 나노와이어를 복수개 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.181. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 159, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length.

182. 상기 159에 따른 무기 나노와이어를 복수개 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.182. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 159, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average width.

183. 상기 159에 따른 무기 나노와이어를 복수개 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성이고, 평균 너비에 있어서도 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.183. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 159, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length and substantially monodisperse in average width.

184. 상기 183에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 10% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 10% 미만인 것인 조성물.184. The composition of 183, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 10% and a coefficient of variation for width less than 10%.

185. 상기 183에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 5% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 5% 미만인 것인 조성물.185. The composition of 183, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 5% and a coefficient of variation for width less than 5%.

186. 상기 173에 따른 무기 나노와이어를 복수개 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.186. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 173, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length.

187. 상기 173에 따른 무기 나노와이어를 복수개 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.187. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 173, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average width.

188. 상기 173에 따른 무기 나노와이어를 복수개 포함하며, 상기 나노와이어가 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성이고, 평균 너비에 있어서도 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.188. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to 173, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length and substantially monodisperse in average width.

189. 무기 나노와이어를 복수개 포함하며, 상기 무기 나노와이어가 유기 골격상에 배치된 융합된 무기 나노입자를 포함하는 것인 조성물.189. A composition comprising a plurality of inorganic nanowires, wherein the inorganic nanowires comprise fused inorganic nanoparticles disposed on an organic backbone.

190. 상기 189에 있어서, 무기 나노와이어가 결정질인 것인 조성물.190. The composition of 189 wherein the inorganic nanowires are crystalline.

191. 상기 190에 있어서, 나노입자의 결정학적 축이 골격 표면에 대하여 배향되어 있는 것인 조성물.191. The composition of 190 above, wherein the crystallographic axis of the nanoparticles is oriented with respect to the skeletal surface.

192. 상기 189에 있어서, 개별 무기 나노와이어가 단일 결정질 도메인을 포함하는 것인 조성물.192. The composition of 189, wherein the individual inorganic nanowires comprise a single crystalline domain.

193. 상기 189에 있어서, 개별 무기 나노와이어가 하나 이상의 결정질 도메인을 갖는 것인 조성물.193. The composition of 189, wherein the individual inorganic nanowires have one or more crystalline domains.

194. 상기 189에 있어서, 융합된 나노입자가 단일 결정질인 조성물.194. The composition of 189, wherein the fused nanoparticles are single crystalline.

195. 상기 189에 있어서, 무기 나노와이어가 반도체성 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물을 포함하는 것인 조성물.195. The composition of 189, wherein the inorganic nanowires comprise semiconducting material, metallic material, metal oxide material, magnetic material, or mixtures thereof.

196. 상기 189에 있어서, 나노와이어가 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 평균 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 평균 너비를 갖는 것인 조성물. 196. The composition of 189, wherein the nanowires have an average length of about 250 nm to about 5 microns and an average width of about 5 nm to about 50 nm.

197. 상기 189에 있어서, 나노와이어가 약 400 nm 내지 약 1 미크론의 평균 길이 및 약 10 nm 내지 약 30 nm의 평균 너비를 갖는 것인 조성물. 197. The composition of 189, wherein the nanowires have an average length of about 400 nm to about 1 micron and an average width of about 10 nm to about 30 nm.

198. 상기 189에 있어서, 나노와이어가 반도체성 재료를 포함하고, 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 평균 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 평균 너비를 갖는 것인 조성물. 198. The composition of 189, wherein the nanowires comprise semiconducting material and have an average length of about 250 nm to about 5 microns and an average width of about 5 nm to about 50 nm.

199. 상기 189에 있어서, 나노와이어가 II-VI 반도체성 재료를 포함하고, 약 250 nm 내지 약 5 미크론의 평균 길이 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 평균 너비를 갖는 것인 조성물. 199. The composition of 189, wherein the nanowires comprise II-VI semiconducting material and have an average length of about 250 nm to about 5 microns and an average width of about 5 nm to about 50 nm.

200. 상기 189에 있어서, 나노와이어가 실질적으로 직선형인 것인 조성물.200. The composition of 189, wherein the nanowires are substantially straight.

201. 상기 189에 있어서, 나노와이어가 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.201. The composition of 189, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width.

202. 상기 189에 있어서, 나노와이어가 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.202. The composition of 189, wherein the nanowires are substantially monodisperse in length.

203. 상기 189에 있어서, 나노와이어가 너비 및 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.203. The composition of 189, wherein the nanowires are substantially monodisperse in width and length.

204. 상기 203에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 10% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 10% 미만인 것인 조성물.204. The composition of 203, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 10% and a coefficient of variation for width less than 10%.

205. 상기 203에 있어서, 나노와이어가 길이에 대한 변동 계수가 5% 미만이고, 너비에 대한 변동 계수가 5% 미만인 것인 조성물.205. The composition of 203, wherein the nanowires have a coefficient of variation for length less than 5% and a coefficient of variation for width less than 5%.

도 1의 A-D는 골격으로서 사용될 수 있는 바이러스를 도시한다.A-D of FIG. 1 depicts a virus that can be used as a backbone.

도 2의 A-F는 반도체성 재료로 만들어진 나노와이어의 특징을 나타낸 것이다.A-F of FIG. 2 shows the characteristics of nanowires made of semiconducting materials.

도 3의 A-F는 자성 재료로 만들어진 나노와이어의 특징을 나타낸 것이다.A-F of Figure 3 shows the characteristics of the nanowires made of magnetic material.

I. 서문I. Preface

본 발명은, 한 구현예에 있어서, 무기 나노와이어로부터 실질적으로 제거된 유기 골격을 갖는 무기 나노와이어로서, 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자에 의해 본질적으로 이루어진 무기 나노와이어를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 무기 나노와이어를 복수개 포함하는 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 무기 나노와이어를 복수개 포함하며, 상기 무기 나노와이어가 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 것인 조성물을 제공한다.The present invention provides, in one embodiment, an inorganic nanowire having an organic backbone substantially removed from the inorganic nanowires, the inorganic nanowire consisting essentially of fused inorganic nanoparticles substantially free of organic backbones. In addition, the present invention provides a composition comprising a plurality of the inorganic nanowires. The present invention also provides a composition comprising a plurality of inorganic nanowires, wherein the inorganic nanowires comprise fused inorganic nanoparticles substantially free of organic frameworks.

유기 골격은 통상적으로 제거되어, 바람직하게는 나노와이어상에서 검출될 수 없다. 상기의 실질적 제거는 잔존하는 중량 백분율로 환산하여 기재될 수 있다.The organic backbone is typically removed and preferably cannot be detected on nanowires. Substantial removal of this can be described in terms of remaining weight percentage.

예를 들어, 나노와이어 및 골격의 총량에 대한 유기 골격의 잔존량은 1 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.1 중량% 미만일 수 있다. 본 발명의 기본적이고 신규한 특징은 고품질의 나노와이어 제조에 있어서, 골격이 실질적으로 제거된다는 것이다.For example, the remaining amount of the organic skeleton relative to the total amount of nanowires and the skeleton may be less than 1% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more preferably less than 0.1% by weight. A basic and novel feature of the present invention is that in the fabrication of high quality nanowires, the backbone is substantially removed.

그의 전문이 참조로서 본원에 포함되어 있는 다른 특허 출원에 있어서 [2003. 9. 22 출원된, Belcher 등의 미국 시리즈 번호 제 10/665,721 호 ("Peptide Mediated Synthesis of Metallic and Magnetic Materials")], 골격이 선택적으로 결합할 수 있는 재료로부터 바이러스성 골격을 연소시켜 제거한다는 것이 부가적으로 기재되어 있다. 이 출원에 있어서는, 500 - 1,000℃의 어닐링(annealing) 온도가 골격의 연소에 대하여 기재되어 있다. 또한, 자성 및 반도체성 나노와이어의 직접 합성용인, 바이러스에 기초한 툴키트(toolkit)에 대한 [Science 303: 213-217 (2004), Mao 등]에서는 본 발명을 실행하기에 유용할 수 있는 몇가지 교시를 포함하고 있으며, 상기는 모든 도면 및 실험 부문을 포함하여 참조로서 본원에 포함되어 있다. [Fairley, Peter, (2003) Germs That Build Circuits, IEEE Spectrum 37-41]도 또한 본 발명의 실행에 유용할 수 있는 교시, 예컨대 나노와이어의 적용을 포함하고 있으며, 상기는 모든 도면 및 나노와이어에 의해 연결되는 전극의 사용을 포함하여 그의 전문이 참조로서 본원에 포함되어 있다. 우선권인 가출원 제 60/534.102 호 (2004. 1. 5 출원, Belcher 등)이 본원에 전문이 참조로서 포함되어 있다.In another patent application, the entirety of which is incorporated herein by reference [2003. US Patent No. 10 / 665,721 to Belcher et al., Entitled “Peptide Mediated Synthesis of Metallic and Magnetic Materials”, filed on September 22, filed with the combustion and removal of the viral skeleton from a material to which the skeleton can selectively bind. It is additionally described. In this application, annealing temperatures of 500-1,000 ° C. are described for combustion of the skeleton. In addition, Science 303: 213-217 (2004), Mao et al., On a virus-based toolkit for direct synthesis of magnetic and semiconducting nanowires, provide some teachings that may be useful for practicing the present invention. Which is incorporated herein by reference, including all figures and experimental sections. Fairley, Peter, (2003) Germs That Build Circuits, IEEE Spectrum 37-41, also includes teachings that may be useful in the practice of the present invention, such as the application of nanowires, which is applicable to all figures and nanowires. The entirety of which is incorporated herein by reference, including the use of electrodes connected by it. Priority Provisional Application No. 60 / 534.102 (filed Jan. 5, 2004, Belcher et al.) Is hereby incorporated by reference in its entirety.

본 발명의 상세한 설명은 다음의 부문으로 조직되어 있다: (1) 서문, (2) 실질적으로 제거되는 골격, (3) 나노와이어, (4) 나노와이어의 제조 방법, (5) 나노와이어의 적용, 및 (6) 작업 실시예.The detailed description of the invention is organized into the following sections: (1) Preface, (2) Substantially eliminated backbone, (3) Nanowires, (4) Methods of making nanowires, (5) Application of nanowires And (6) working examples.

II. 골격II. skeleton

골격은 궁극적으로는 나노와이어로부터 실질적으로 제거될 수 있을지라도, 상기 골격은 본 발명의 중요한 부분이다. 본 발명의 실시에 있어서, 당업자는 골격을 고안하고 합성하는 방법에 대한 지침을 위하여 기술적 문헌 (본원에서 인용된 문헌 및 본 명세서의 결론부에 열거되어 있는 문헌을 포함)을 참조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 유기 골격에 관한 것이고, 가장 광범위한 범주에 있어서는 단지 바이러스성 골격에 한정되지 않을 것이지만, 바이러스성 골격이 바람직한 구현예이다. 특히, 연장된 유기 골격은 바이러스인 것이 사용될 수 있으며, 용어 바이러스는 완전한 바이러스 및 캡시드와 같은 바이러스의 서브유닛 모두를 포함할 수 있다. 상기 문헌은 재료 합성의 개척을 위해 인지된 성질을 사용하여 유전적 처리를 통해 바이러스성 골격을 제조하는 것을 기재한다. 이는 기술적으로 유용한 성질 및 나노수준의 차원을 갖는 무기 재료를 제조하는데 있어서 바이러스의 용도를 포함한다. 본 발명에 있어서, 당업자는 골격상의 무기 나노와이어로서, 상기 골격이 차후에 실질적으로 제거되어 무기 나노와이어가 실질적으로 골격을 갖지 않는 것을 제조하기 위한 본 발명의 실시에 있어서 상기 문헌을 이용할 수 있다. 상기 골격을 제거하고자 할 경우, 골격은 "희생성 골격"으로서 칭해질 수 있다.Although the backbone may ultimately be substantially removed from the nanowires, the backbone is an important part of the present invention. In practicing the present invention, those skilled in the art can refer to the technical literature (including the documents cited herein and the documents listed at the conclusion of this specification) for guidance on how to design and synthesize the skeleton. For example, the present invention relates to an organic backbone and, in the broadest scope, will not only be limited to the viral backbone, but the viral backbone is a preferred embodiment. In particular, it may be used that the extended organic framework is a virus, and the term virus may include both complete viruses and subunits of viruses such as capsids. This document describes the preparation of viral backbones through genetic processing using recognized properties for pioneering material synthesis. This includes the use of viruses in preparing inorganic materials having technically useful properties and nanoscale dimensions. In the present invention, those skilled in the art can use the above documents in the practice of the present invention for producing a skeleton-shaped inorganic nanowire, in which the skeleton is subsequently removed substantially so that the inorganic nanowire is substantially free of skeleton. If the skeleton is to be removed, the skeleton may be referred to as a "sacrificing skeleton".

당업자는, 예를 들어, 바이러스의 선택, 유전적 처리 방법, 및 유전적으로 처리된 바이러스와 함께 사용될 재료에 대하여 다음의 특허 문헌을 참조할 수 있다. 파아지 표현 라이브러리, 및 바이오패닝(biopanning)에서 이를 사용하기 위한 실험 방법이 예를 들어, Belcher 등의 다음의 미국 특허 공보에 추가로 기재되어 있으며, 이들은 각각 그의 전문이 본원에 참조로서 포함되어 있다: (1) "Biological Control of Nanoparticle Nucleation, Shape, and Crystal Phase"; 2003/0068900 (2003년 4월 10일 간행); (2) "Nanoscale Ordering of Hybrid Materials Using Genetically Engineered Mesoscale Virus"; 2003/0073104 (2003년 4월 17일 간행); (3) "Biological Control of Nanoparticles"; 2003/0113714 (2003년 6월 19일 간행); 및 (4) "Molecular Recognition of Materials"; 2003/0148380 (2003년 8월 7일 간행). 당업자에게 유용한 추가의 특허 출원은 재료 합성 및 적용을 위한 유전적으로 처리된 바이러스의 용도와 함께 바이러스 및 펩티드 인지 연구를 기재하고 있으며, 이것으로는 예를 들어 하기가 포함되고, 이들 각각은 본원에 참조로서 포함되어 있다: (1) 미국 시리즈 번호 제 10/654,623 호 (2003년 9월 4일 출원, Belcher 등, "Compositions, Methods, and Use of Bi-Functional BioMaterials"), (2) 미국 시리즈 번호 제 10/665,721 호 (2003년 9월 22일 출원, Belcher 등, "Peptide Mediated Synthesis of Metallic and Magnetic Materials"), 및 (3) 미국 시리즈 번호 제 10/668,600 호 (2003년 9월 24일 출원, Belcher 등, "Fabricated BioFilm Storage Device"), (4) 미국 가출원 제 60/510,862 호 (2003년 10월 15일 출원) 및 미국 실용 출원 제 10/965,665 호 (2004년 10월 15일 출원, Belcher 등, "Viral Fibers"), 및 (5) 미국 가출원 제 60/511,102 호 (2003년 10월 15일 출원) 및 미국 실용 출원 제 _ 호 (2004년 10월 15일 출원, Belcher 등, "Multifunctional Biomaterials..."). 이들 참조문은 콘쥬게이트(conjugate) 구조로의 결합을 위해 수행될 수 있는 다양한 특이적 결합의 변형을 기재하고 있을 뿐만 아니라 특이적 결합을 위해 변형된 재료의 존재 하에 콘쥬게이트 구조를 형성하는 것을 기재하고 있다. 특히, 폴리펩티드 및 아미노산 올리고머 서열이 바이러스 입자의 표면상에서 발현될 수 있으며, 폴리펩티드 및 아미노산 올리고머 서열은 또한 M13 박테리오파아지와 같은 연장된 바이러스 입자의 말단부에서 및 그 길이를 따라서도 발현될 수 있다 (pIX, pVII, 및 pVI 발현, 및 이의 조합 뿐만 아니라, pIII 및 pVIII 발현을 포함). 이들 발현 자리를 사용함으로써, 바이러스를 처리하여, 바이러스의 길이를 따라, 바이러스의 말단부에서, 또는 임의 수의 다른 자리에서 및 조합된 자리에서 표면 펩티드를 발현시킬 수 있다. 변형을 위한 단일 자리가 특이적 결합을 위한 하나 초과의 단위로 변형될 수 있다. 예를 들어, pVIII 자리가 변형되어 두개의 명확히 상이한 결합 단위를 가질 수 있다. 또한, 변형을 위한 상이한 자리가 결합을 위한 동일 또는 상이한 단위로 변형될 수 있다. 예를 들어, 바이러스 입자의 말단부를 변형시켜 첫번째 재료를 특이적으로 결합할 수 있는 것과 동시에, 바이러스 입자의 몸체(body)를 변형시켜 두번째 재료를 결합할 수 있다. 다른 적용 중에서도 특이적으로 처리된 다양한 조성을 가진 나노와이어를 형성하는데 사용될 수 있는 다기능성 골격을 창출하기 위하여는, 다중 결합 자리를 사용할 수 있다. 결합 자리는 나노입자가 결합 자리에서 핵화(nucleate)할 수 있도록 고안될 수 있고, 또는 결합 자리는 미리 형성된 나노입자를 결합하기 위해 고안될 수 있다. 골격은 나노와이어를 형성하는데 필요한 목적 농도를 달성하기에 충분한 결합 단위로 기능화될 수 있다.Those skilled in the art may, for example, refer to the following patent literature regarding selection of viruses, methods of genetic processing, and materials to be used with genetically treated viruses. Phage expression libraries, and experimental methods for using them in biopanning, are further described, for example, in the following US patent publications by Belcher et al., Each of which is incorporated herein by reference in its entirety: (1) "Biological Control of Nanoparticle Nucleation, Shape, and Crystal Phase"; 2003/0068900 (published April 10, 2003); (2) "Nanoscale Ordering of Hybrid Materials Using Genetically Engineered Mesoscale Virus"; 2003/0073104 (published April 17, 2003); (3) "Biological Control of Nanoparticles"; 2003/0113714 (published June 19, 2003); And (4) "Molecular Recognition of Materials"; 2003/0148380 (published 7 August 2003). Additional patent applications useful to those of skill in the art describe viral and peptide recognition studies with the use of genetically treated viruses for material synthesis and application, including, for example, the following each of which are referred to herein: It is included as: (1) US Series No. 10 / 654,623, filed Sep. 4, 2003, Belcher et al., "Compositions, Methods, and Use of Bi-Functional BioMaterials", (2) US Series No. 10 / 665,721, filed September 22, 2003, Belcher et al., "Peptide Mediated Synthesis of Metallic and Magnetic Materials", and (3) US Series No. 10 / 668,600, filed September 24, 2003, Belcher Et al., "Fabricated BioFilm Storage Device"), (4) US Provisional Application No. 60 / 510,862, filed Oct. 15, 2003, and US Utility Application No. 10 / 965,665, filed Oct. 15, 2004, Belcher et al., "Viral Fibers"), and (5) US Provisional Application No. 60 / 511,102 (October 15, 2003) Pending) and the United States _ the practical applications, such as Ho (filed October 15, 2004, Belcher, "Multifunctional Biomaterials ..."). These references describe modifications of various specific bindings that can be performed for binding to the conjugate structure, as well as forming the conjugate structure in the presence of a material modified for specific binding. Doing. In particular, polypeptide and amino acid oligomer sequences can be expressed on the surface of viral particles, and polypeptide and amino acid oligomer sequences can also be expressed at and along the length of extended viral particles, such as M13 bacteriophages (pIX, pVII, and pVI expression, and combinations thereof, as well as pIII and pVIII expression. By using these expression sites, the virus can be treated to express surface peptides along the length of the virus, at the distal end of the virus, or at any number of other sites and in combination. Single sites for modification may be modified in more than one unit for specific binding. For example, the pVIII site may be modified to have two distinctly different binding units. In addition, different sites for modification may be modified in the same or different units for binding. For example, the distal end of the viral particles can be specifically bound to the first material, while the body of the viral particles can be modified to bind the second material. Among other applications, multiple binding sites can be used to create multifunctional backbones that can be used to form nanowires with various compositions that have been specifically processed. The binding site may be designed to allow nanoparticles to nucleate at the binding site, or the binding site may be designed to bind preformed nanoparticles. The backbone may be functionalized with sufficient binding units to achieve the desired concentration necessary to form the nanowires.

또한, 논문 "Selection of Peptides with Semiconductor Binding Specificity for Directed Nanocrystal Assembly" (Whaley 등, Nature, Vol. 405, June 8, 2000, 665-668 면)은 조합 라이브러리를 사용하여 결합 특이성을 갖는 펩티드를 선택하는 방법을 기재하고 있으며, 상기 논문은 본원에 참조로서 포함되어 있다. 구체적으로, 상기 논문은 약 109개의 상이한 펩티드를 가진 조합 라이브러리를 사용하여 반도체 재료에 대한 결합 특이성을 갖는 펩티드를 선택하는 방법을 보여준다. 각각 12개 아미노산을 포함하는 무작위성 펩티드의 조합 라이브러리는 M13 콜리파아지의 pIII 외피(coat) 단백질에 융합되고, 결정질 반도체 구조에 노출된다. 반도체 재료에 결합한 펩티드는 용리, 증폭화되고, 더욱 엄격한 조건 하에서 반도체 재료에 재노출된다. 5회의 선택 이후, 반도체 특이성 파아지를 단리하고 서열화하여 결합 펩티드를 결정한다. 이러한 방식으로, 반도체 재료의 결정학적 구조 및 조성에 따른 높은 결합 특이성을 갖는 펩티드가 선택되었다. 본 기술을 변형하여, 반도체 재료가 아니라 유기 및 무기 재료 모두에 대해 결합 특이성이 있는 펩티드를 얻을 수 있다.In addition, the paper "Selection of Peptides with Semiconductor Binding Specificity for Directed Nanocrystal Assembly" (Whaley et al., Nature, Vol. 405, June 8, 2000, 665-668) uses a combinatorial library to select peptides with binding specificities. The method is described and the article is incorporated herein by reference. Specifically, the paper shows how to select peptides with binding specificities for semiconductor materials using a combinatorial library with about 10 9 different peptides. The combinatorial library of random peptides, each comprising 12 amino acids, is fused to the pIII coat protein of M13 coliphages and exposed to crystalline semiconductor structures. Peptides bound to the semiconductor material are eluted and amplified and reexposed to the semiconductor material under more stringent conditions. After five selections, the semiconductor specific phage is isolated and sequenced to determine the binding peptide. In this way, peptides with high binding specificities depending on the crystallographic structure and composition of the semiconductor material were selected. Modifications of the present technology can result in peptides having binding specificities for both organic and inorganic materials as well as semiconductor materials.

또한, 당업자는 예를 들어, [C. E. Flynn 등, Acta Materialia, vol 13, 2413-2421 (2003), "Viruses as vehicles for growth, organization, and assembly of materials"]을 참조할 수 있다. 상기 참조문 및 거기에서 인용된 모든 참조문은 그의 전문이 본원에 참조로서 포함되어 있다. 또한, 하기의 참조문 12 (Mao 등, PNAS)는 도 1에 나타낸 핵화 및 구조를 포함하는 그의 모든 교시에 대해 본원에 참조로서 포함되어 있다. 또한, 특히, 참조문 17 (Flynn 등, J. Mater. Chem)도 본원에 그의 전문이 참조로서 포함되어 있으며, 이는 수성 염 조성물을 사용함으로써, 그의 결정 구조 중으로 향하고 인지 자리에 의해 배향되는 나노결정의 핵화에 대한 기재를 포함하고 있다. 본 발명에 있어서, 이들 핵화된 나노결정을 골격이 실질적으로 제거되는 단일 결정질 및 다결정질 나노와이어로 전환시킬 수 있다.In addition, those skilled in the art can, for example, see [C. E. Flynn et al., Acta Materialia, vol 13, 2413-2421 (2003), "Viruses as vehicles for growth, organization, and assembly of materials". The above references and all references cited therein are hereby incorporated by reference in their entirety. In addition, Reference 12 (Mao et al., PNAS), below, is incorporated herein by reference for all its teachings, including nucleation and structure shown in FIG. In particular, reference 17 (Flynn et al., J. Mater. Chem) is also incorporated herein by reference in its entirety, which is a nanocrystal that is directed into the crystal structure and oriented by the recognition site by using an aqueous salt composition. Contains a description of nucleation. In the present invention, these nucleated nanocrystals can be converted into single crystalline and polycrystalline nanowires in which the backbone is substantially removed.

상기 골격에 대해, 바람직한 구현예를 위한 유전자 프로그래밍의 역할을 포함하여 추가로 기재한다. 바이러스성 골격이 바람직한 구현예이지만, 본 발명은 다른 유형의 비(非)바이러스성 골격도 포함한다. 또한, M13 바이러스가 골격에 대한 바람직한 구현예이지만, 본 발명은 이 바이러스에 한정되지 않는다.For this framework, further description is provided, including the role of gene programming for preferred embodiments. While the viral backbone is a preferred embodiment, the present invention also encompasses other types of nonviral backbones. In addition, although the M13 virus is a preferred embodiment for the backbone, the present invention is not limited to this virus.

골격은 전체 바이러스, 비리온, 또는 캡시드를 포함하는 바이러스 서브유닛을 포함한다. 바이러스 서비유닛으로는 단백질, 펩티드, 핵산, DNA, RNA 등, 및 이의 조합물이 포함된다. 골격은 펩티드와 핵산이 모두 존재할 것을 필요로 하지는 않는다. 예를 들어, 그의 크기, 모양 또는 구조가 바이러스의 것을 모의하였으나, 핵산을 포함하고 있지 않고/않거나 복제를 위해 숙주를 감염시키는 능력을 가지지 않을 수 있는 것인 바이러스 모의체 (mimic)가 사용되거나 처리될 수 있다. 당업자는 순수한 합성 방법에 기초하여 상향식으로 바이러스성 골격을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 재료가 인간에 의해 그의 특성이 변형되지 않고 공급되는 더욱 전통적인 방법을 사용하여 제조할 수 있다.The backbone includes viral subunits comprising whole virus, virions, or capsids. Viral service units include proteins, peptides, nucleic acids, DNA, RNA, and the like, and combinations thereof. The backbone does not need to have both peptide and nucleic acid present. For example, viral mimics are used or processed whose size, shape or structure simulates that of a virus but may not contain nucleic acids and / or may not have the ability to infect a host for replication. Can be. Those skilled in the art can not only produce viral backbones from the bottom up based on pure synthetic methods, but also using more traditional methods in which the material is supplied unmodified by humans.

바람직한 구현예에서, 바이러스 또는 바이러스 서브유닛인 골격은, 나노와이어와 같은 일차원적 재료의 제조를 위해 유전적 처리 및/또는 유전적 프로그래밍에 의해 구조 및 기능이 고안되고 만들어진다. 유전적 프로그래밍을 사용하여 특정 적용을 위한 골격을 만들 수 있으며, 그 적용은 하기에 추가로 기재한다. I 부문에 있는 참조문은 본 발명의 실시에 사용하기 위해 본 부문에서 추가로 기재되는 유전적 프로그래밍을 기재하고 있다. 예를 들어 원핵성 바이러스, 곤충 바이러스, 식물 바이러스, 동물 DNA 바이러스 및 동물 RNA 바이러스를 포함하는, 유전적 재료의 비히클 및 발현자로서의 바이러스 사용에 있어서의 개발 및 적용에 대해서는 예를 들어, [Genetically Engineered Viruses, Christopher Ring and E. D. Blair (Eds.), Bios Scientific, 2001]을 참조하라. 본 발명에 있어서, 바이러스, 예를 들어 필라멘트성 박테리오파아지, 예를 들어 막대 모양의 M13 바이러스의 상이한 표현 펩티드 특성을 사용하여 골격을 처리하기 위해 유전적 프로그래밍을 수행할 수 있다. 재료 합성용 골격, 바이러스의 핵산 서브유닛을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있는 하나 이상의 바이러스성 입자 서브유닛을 포함하는 바이러스성 골격을 제어하기 위해 유전적 프로그래밍을 사용할 수 있다.In a preferred embodiment, the framework, which is a virus or viral subunit, is designed and constructed by genetic processing and / or genetic programming for the production of one-dimensional materials such as nanowires. Genetic programming can be used to create frameworks for specific applications, the applications of which are described further below. References in section I describe the genetic programming further described in this section for use in the practice of the present invention. For development and application of viruses as vehicles and expressers of genetic material, including, for example, prokaryotic viruses, insect viruses, plant viruses, animal DNA viruses and animal RNA viruses, see, eg, Genetically Engineered. Viruses, Christopher Ring and ED Blair (Eds.), Bios Scientific, 2001. In the present invention, genetic programming can be performed to process the backbone using different expressing peptide properties of viruses such as filamentous bacteriophages such as rod-shaped M13 viruses. Genetic programming can be used to control the viral backbone comprising a backbone for material synthesis, one or more viral particle subunits, which may or may not include the nucleic acid subunits of a virus.

재료 특이적 지정성(addressability)에 부가하여, 재료 처리에 대한 유전적 프로그래밍 접근법에 대한 총체적인 상업적 이점은 바이러스 길이 및 기하구조를 구체화하는 것에 대한 잠재력이다. 예를 들어, 연장된 유기 골격을 유전적으로 처리하여, 골격의 길이를 제어할 수 있다. 이와 같은 길이의 처리는, 예를 들어, 특이적인 제어된 길이의 나노와이어가 고안되게 할 수 있다. 따라서, 골격 길이 및 기하구조를 제어하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다.In addition to material specific addressability, the overall commercial advantage of the genetic programming approach to material processing is the potential for specifying viral length and geometry. For example, an extended organic backbone can be genetically treated to control the length of the backbone. Treatment of this length can, for example, allow nanowires of specific controlled length to be designed. Thus, various methods can be used to control the skeleton length and geometry.

예를 들어, 필라멘트성 바이러스의 길이는 통상적으로는, 그의 패키징된(packaged) 유전자 정보의 크기 및 DNA와 비리온의 pVIII-유래 코어 간의 정전기적 균형에 관련이 있다. 예를 들어, [B. K. Kay, J. Winter, J. McCafferty, Phage Display of Peptides and Proteins: A Laboratory Manual, Academic Press, San Diego, 1996; Greenwood 등, Journal of Molecular Biology 217: 223-227 (1992)]를 참고하라. AFM에 의해 관찰되는 파아지는 통상적으로는, 완전한 M13 게놈 또는 그보다 더 작은 파아지미드(phagemid)가 샘플 제조에 사용되는지 여부에 따라, 대략 860 nm이거나 560 nm만큼 작을 수 있다. 예를 들어, 참조문 12, [C. Mao, C. E. Flynn, A. Hayhurst, R. Sweeney, J. Qi, J. Williams, G. Georgiou, B. Iverson, A. M. Belcher, Proc. Natl. Acad. Sci. 2003, 100, 6946]을 참고하라. 또한, pVIII의 내부 말단상에 있는 단일 라이신을 글루타민으로 바꾸는 것은 야생형 파아지보다 대략 35% 더 긴 입자를 생성시킬 수 있다. 예를 들어, [J. Greenwood, G. J. Hunter, R. N. Perham, J. Mol. Biol. 1991, 217, 223]을 참고하라. For example, the length of a filamentous virus is typically related to the size of its packaged genetic information and the electrostatic balance between the DNA and the virion's pVIII-derived core. For example, [B. K. Kay, J. Winter, J. McCafferty, Phage Display of Peptides and Proteins: A Laboratory Manual, Academic Press, San Diego, 1996; Greenwood et al., Journal of Molecular Biology 217: 223-227 (1992). Phage observed by AFM can typically be approximately 860 nm or as small as 560 nm, depending on whether the complete M13 genome or smaller phagemid is used for sample preparation. For example, reference 12, [C. Mao, C. E. Flynn, A. Hayhurst, R. Sweeney, J. Qi, J. Williams, G. Georgiou, B. Iverson, A. M. Belcher, Proc. Natl. Acad. Sci. 2003, 100, 6946. In addition, converting single lysine on the inner end of pVIII to glutamine can produce particles that are approximately 35% longer than wild-type phage. For example, [J. Greenwood, G. J. Hunter, R. N. Perham, J. Mol. Biol. 1991, 217, 223.

또한, 바이러스 입자의 특정 연결부, 결합, 및 연접(concatenation)이 더욱 긴 바이러스성 골격을 생성시킬 수 있고, 이에, 더욱 긴 나노와이어가 생성될 수 있다. 다중 첨가는, 하나의 바이러스 중에 결합 모티프를 처리함으로써 제어될 수 있으며, 이는 그 후에 다른 바이러스의 결합 자리를 정확하게 인지할 수 있다. 예를 들어, pIII 단백질이 M13 바이러스의 한 말단에 있고, 이를 이용하여 펩티드 및 단백질의 융합물이 표현되게 할 수 있다. 바이러스의 다른 말단에서는, pIX 및 pVII 단백질이 또한 변형될 수 있다. 예를 들어, Gao와 공동연구자들은 pIX 및 pVII 융합물을 이용하여 항체 중쇄 및 경쇄 가변성 구역을 표현하였다 [예를 들어, (C. Gao, S. Mao, G. Kaufmann, P. Wirsching, R. A. Lerner, K. D. Janda, Proc. Natl. Acad. Sci. 2002,99, 12612)을 참고]. 또한, 바이러스의 유전적 변경에 대하여, 예를 들어, 미국 특허 제6,472,147호를 참고하라. 이들 말단부 변형을 사용하여 바이러스 입자를 직접적으로 연결할 수 있으며, 또는 말단부 변형은 연결체에 특이적으로 결합할 수 있다. 상기 연결체는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 예를 들어, 상기 연결체는 나노입자, 아미노산 올리고머, 핵산 올리고머, 또는 중합체일 수 있다. 상기 본 발명은 바이모달(bimodal) 헤테로구조를 생성하거나 또는 pVIII와 조합하여 말단 기능화된 나노와이어를 생성하는 이중성(dual) 말단부 바이러스성 표현체를 포함한다.In addition, certain connections, bonds, and concatenations of viral particles can result in longer viral backbones, resulting in longer nanowires. Multiple additions can be controlled by treating binding motifs in one virus, which can then accurately recognize the binding site of another virus. For example, the pIII protein is at one end of the M13 virus and can be used to express a fusion of peptides and proteins. At other ends of the virus, the pIX and pVII proteins may also be modified. For example, Gao and co-workers used pIX and pVII fusions to express antibody heavy and light chain variable regions [eg, (C. Gao, S. Mao, G. Kaufmann, P. Wirsching, RA Lerner). , KD Janda, Proc. Natl. Acad. Sci. 2002,99, 12612). See also, eg, US Pat. No. 6,472,147 for genetic alteration of viruses. These terminal modifications can be used to directly link viral particles, or terminal modifications can specifically bind to the linker. The linker may be any suitable material. For example, the linker may be a nanoparticle, an amino acid oligomer, a nucleic acid oligomer, or a polymer. The present invention includes dual terminal viral phenotypes that produce bimodal heterostructures or that combine with pVIII to produce terminally functionalized nanowires.

또한, 이중성 말단 지정성 연결부는 다른 흥미있고 상업적으로 유용한 기하구조, 예컨대 고리형, 사각형 및 다른 배열형을 발생시킬 수 있다. 물론, 연결체를 사용하지 않고 바이러스의 한 말단부를 바이러스의 다른 말단부에 직접적으로 결합시키는 것이 고리형, 와이어, 또는 다른 바이러스계 구조를 형성하는데 사용될 수 있다. 단일 바이러스, 또는 다중 바이러스 중으로 인식 자리 및 대응하는 콘쥬게이트 부분을 처리함으로써, 전체 계가 유전적으로 프로그래밍될 수 있다. In addition, the dual terminal designating linkages can generate other interesting and commercially available geometries such as cyclics, squares and other arrangements. Of course, binding one end of the virus directly to the other end of the virus without the use of a linkage can be used to form a cyclic, wire, or other viral system structure. By treating the recognition site and the corresponding conjugate portion with a single virus or multiple viruses, the entire system can be genetically programmed.

본 발명의 중요한 이점은 유기 골격이 활성형 골격일 수 있다는 것이며, 여기서, 상기 골격은 무기 나노와이어 합성을 위한 주형으로서 작용할 뿐만 아니라, 무기 나노와이어를 다른 구조에 커플링시키는 것을 능동적으로 도와준다. 예를 들어, 다른 구조에 결합하도록 한 말단부가 고안된 유기 골격을 사용하여 무기 나노와이어를 상기 구조에 커플링시킬 수 있다. 상기 골격 및 나노와이어를 서로 커플링하여, 예를 들어 유사 또는 비유사 재료 단편을 형성시킬 수 있다. 이 구현예에 있어서, 나노와이어의 조성물은 길이의 함수로서 변화할 것이다. An important advantage of the present invention is that the organic backbone may be an active backbone, wherein the backbone not only serves as a template for inorganic nanowire synthesis, but also actively assists in coupling the inorganic nanowires to other structures. For example, inorganic nanowires can be coupled to the structure using an organic backbone designed for one end to bind to another structure. The backbone and nanowires can be coupled to one another to form, for example, similar or dissimilar material fragments. In this embodiment, the composition of nanowires will vary as a function of length.

길이 제어, 기하구조 제어, 결합 제어 등에 기초한 특정 적용을 위한 유전적 프로그래밍에 의해 고안될 수 있는 바이러스성 구조의 유형에 대하여 부가적으로 기재한다. 바이러스 골격은 특별히 한정되지는 않고, 상이한 유형의 바이러스의 조합물을 사용할 수 있다. 통상적으로, 다기능화될 수 있는 바이러스를 사용할 수 있다. 통상적으로, 긴 필라멘트성 구조인 바이러스 입자가 사용될 수 있다. 예를 들어, [Genetically Engineered Yiruses, Christopher Ring(Ed.), Bios Scientific, 2001, 11-21면]을 참고하라. 부가적으로, 12면형 및 20면형과 같은 다른 바이러스성 기하구조를 다관능화하여, 복합 재료를 제조하기 위해 사용할 수 있다. 가요성 막대로서 기능할 수 있고 액체 결정질 및 달리 정렬된 구조를 형성할 수 있는 바이러스 입자를 사용할 수 있다.Additional types are described of viral structures that can be devised by genetic programming for specific applications based on length control, geometry control, binding control, and the like. The viral backbone is not particularly limited and a combination of different types of viruses can be used. Typically, viruses that can be multifunctional can be used. Typically, viral particles having a long filamentous structure can be used. See, eg, Genetically Engineered Yiruses, Christopher Ring (Ed.), Bios Scientific, 2001, pp. 11-21. In addition, other viral geometries, such as 12-sided and 20-sided, can be multifunctionalized and used to produce composite materials. Viral particles can be used that can function as flexible bars and form liquid crystalline and otherwise ordered structures.

특히, 파아지 표현 라이브러리, 지시된 진화(directed evolution) 및 바이오패닝은 바이러스의 유전적 프로그래밍 중의 중요한 부분이고, 바이러스 입자가 바이오패닝의 목적이 되는 재료를 특이적으로 인식하고 결합할 수 있도록, 바이러스 고안에서 바이오패닝에 적용된 바이러스를 사용할 수 있다. 또한, 재료를 핵화하고, 특이적 인식 및 결합 자리의 존재 하에, 입자성 형태 (나노입자성 형태 포함)로 합성할 수 있다. 소위 지시된 진화 또는 바이오패닝에서 필라멘트성 바이러스를 사용하는 것은, 예를 들어 미국 특허 제5,223,409호 및 제5,571,698호 (Ladner 등, "Directed Evolution of Novel Binding Proteins")을 포함하는 특허 문헌에 더 기재되어 있다. 바이러스의 인식 성질에 대한 추가의 참고문으로는 미국 특허 제5,403,484호 (파아지 표현 라이브러리, 현재 시판중임), 및 WO 03/078451이 포함된다. In particular, phage expression libraries, directed evolution, and biopanning are an important part of the genetic programming of the virus, and the virus design allows the virus particles to specifically recognize and bind to the material targeted for biopanning. Viruses applied to biopanning can be used. In addition, the material can be nucleated and synthesized in particulate form (including nanoparticulate forms) in the presence of specific recognition and binding sites. The use of filamentous viruses in the so-called directed evolution or biopanning is further described in patent literature including, for example, US Pat. Nos. 5,223,409 and 5,571,698 (Ladner et al., "Directed Evolution of Novel Binding Proteins"). have. Additional references to the recognition properties of viruses include US Pat. No. 5,403,484 (phage expression library, currently commercially available), and WO 03/078451.

상이한 2종 이상의 바이러스의 혼합물이 사용될 수 있다. 바이러스 입자와 비(非)바이러스 재료의 혼합물이, 본 발명을 사용하는 재료 형성에 사용될 수 있다.Mixtures of two or more different viruses can be used. Mixtures of viral particles and nonviral materials can be used to form the material using the present invention.

바이러스 및 바이러스 입자는 전체 바이러스 및 적어도 바이러스 캡시드를 포함하는 바이러스의 일부를 포함할 수 있다. 용어 바이러스는 바이러스와 파아지 모두를 칭할 수 있다. 전체 바이러스는 핵사 게놈, 캡시드를 포함할 수 있고, 임의로는 외피를 포함할 수 있다. 본 발명에 기재된 바와 같은 바이러스는 천연 및 이종기원성(heterologous) 아미노산 올리고머, 예컨대 세포 부착 인자를 추가로 포함할 수 있다. 핵산 게놈은 천연 게놈 또는 처리된 게놈일 수 있다. 바이러스 입자는 적어도 캡시드를 포함하는 바이러스의 일부를 추가로 포함한다.Viruses and viral particles may comprise whole viruses and portions of viruses including at least viral capsids. The term virus can refer to both viruses and phages. The whole virus may comprise a nucleus genome, capsid, and optionally may include an envelope. The virus as described herein may further comprise natural and heterologous amino acid oligomers such as cell adhesion factors. The nucleic acid genome can be a native genome or a processed genome. The virus particle further comprises a portion of the virus comprising at least the capsid.

통상적으로, 바이러스 입자는 천연 구조를 가지며, 여기서, 바이러스의 펩티드 및 핵산 일부는, 혼입될 때까지 고체 형태, 필름 및 섬유와 같은 자가 지지성 형태로 보존되어야 하는 특정 기하구조로 배열된다. Typically, viral particles have a natural structure, wherein the peptide and nucleic acid portions of the virus are arranged in specific geometries that must be preserved in solid form, self-supporting forms such as films and fibers until incorporation.

특정 결합 자리로서 펩티드 (펩티드 올리고머 및 아미노산 올리고머 포함)를 발현한 바이러스가 바람직하다. 아미노산 올리고머는 바이러스에 대해 천연인가 이종기원성인가 여부에 따라 임의 서열의 아미노산을 포함할 수 있다. 아미노산 올리고머는 임의 길이일 수 잇고, 비(非)아미노산 성분을 포함할 수 있다. 특이성 결합 자리로서 약 5 내지 약 100개, 더욱 특별히는 약 5 내지 약 30개 아미노산 유닛을 갖는 올리고머가 사용될 수 있다. 비아미노산 성분으로는 당, 지질, 또는 무기 분자가 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. Preferred are viruses that express peptides (including peptide oligomers and amino acid oligomers) as specific binding sites. Amino acid oligomers may comprise amino acids of any sequence, depending on whether they are natural or heterologous to the virus. Amino acid oligomers can be of any length and can include non-amino acid components. As specific binding sites oligomers having from about 5 to about 100, more particularly from about 5 to about 30 amino acid units can be used. Non-amino acid components include, but are not limited to, sugars, lipids, or inorganic molecules.

바이러스 입자의 크기 및 치수는 입자가 이방성이고 연장된 것이도록 할 수 있다. 통상적으로, 바이러스는 25 이상, 50 이상, 75 이상, 100 이상, 또는 심지어는 250이나 500 이상의 외관 비 (길이 대 너비, 예를 들어, 25:1)를 특징으로 할 수 있다.The size and dimensions of the viral particles can be such that the particles are anisotropic and elongated. Typically, the virus may be characterized by an appearance ratio (length to width, eg, 25: 1) of at least 25, at least 50, at least 75, at least 100, or even at least 250 or 500.

매우 다양한 바이러스를 사용하여 본 발명을 실시할 수 있다. 본 발명의 조성물 및 재료는 단일 유형 또는 복수의 상이한 유형의 바이러스를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명을 포함하는 바이러스 입자는 나선형 바이러스이다. 나선형 바이러스의 예로는 담배 모자이크 바이러스 (TMV), 파아지 pf1, 파아지 fd1, CTX 파아지, 및 파아지 M13이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 바이러스는 통상적으로 막대 모양이고, 강성 또는 가요성일 수 있다. 당업자는 의도하는 용도 및 바이러스 성질에 따라, 바이러스를 선택할 수 있다.A wide variety of viruses can be used to practice the invention. The compositions and materials of the present invention may comprise a single type or a plurality of different types of viruses. Preferably, the viral particle comprising the present invention is a helical virus. Examples of helical viruses include, but are not limited to, tobacco mosaic virus (TMV), phage pf1, phage fd1, CTX phage, and phage M13. The virus is typically rod-shaped and may be rigid or flexible. One skilled in the art can select a virus, depending on its intended use and viral nature.

바람직하게는, 본 발명의 바이러스는 바이러스 표면상에 하나 이상의 펩티드 서열 (아미노산 올리고머 포함)를 발현하도록 처리되었다. 아미노산 올리고머는 다른 유기체에서 유래하는 바이러스 또는 이종기원성 서열에 대해 천연일 수 있거나 또는 처리되어 특정 요구조건을 만족시킬 수 있다. Preferably, the virus of the invention has been treated to express one or more peptide sequences (including amino acid oligomers) on the virus surface. Amino acid oligomers may be natural to viral or heterologous sequences from other organisms or may be processed to meet specific requirements.

다수의 참고문이 아미노산 올리고머를 발현시키기 위한 바이러스 처리를 교시하고 있으며, 본 발명의 실시에 도움을 주기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,403,484 호 (Ladner 등)는 바이러스 표면상의 이종기원성 결합 도메인의 선택 및 발현을 개시한다. 미국 특허 제5,766,905호 (Studier 등)은 캡시드 단백질의 적어도 일부를 코딩하는 DNA를 포함하는 표현 벡터, 이어서 외부 DNA 서열의 삽입을 위한 클로닝 자리를 개시한다. 기재된 조성물은 흥미있는 단백질 또는 펩티드를 표현하는 바이러스를 제조하는데에 유용하다. 미국 특허 제5,885,808호 (Spooner 등)는 아데노바이러스 및 변형된 세포-결합 부분을 사용하여 상기 아데노바이러스를 변형하는 방법을 개시한다. 미국 특허 제6,261,554호 (Valerio 등)은 흥미있는 유전자 및 특이성 결합 쌍의 구성원을 운반하는 바이러스성 캡시드 또는 외피를 포함하는 처리화된 유전자 수송 비히클을 제시한다. 미국 특허 출원 공보 제2001/0019820호 (Li)은 분자, 예컨대 폴리펩티드, 세포, 수용체, 및 채널 단백질의 검축을 위해 리간드가 그의 표면상에서 발현하도록 처리된 바이러스를 제시한다.A number of references teach viral treatment to express amino acid oligomers and can be used to assist in the practice of the present invention. For example, US Pat. No. 5,403,484 to Ladner et al. Discloses the selection and expression of heterologous binding domains on the virus surface. US Pat. No. 5,766,905 (Studier et al.) Discloses a cloning site for insertion of an expression vector comprising DNA encoding at least a portion of a capsid protein, followed by an external DNA sequence. The described compositions are useful for preparing viruses that express a protein or peptide of interest. US Pat. No. 5,885,808 to Spooner et al. Discloses a method for modifying adenoviruses using adenoviruses and modified cell-binding moieties. US Pat. No. 6,261,554 to Valerio et al. Discloses a processed gene transport vehicle comprising a viral capsid or envelope that carries members of the gene and specific binding pairs of interest. US Patent Application Publication No. 2001/0019820 (Li) discloses a virus that has been processed to express a ligand on its surface for the detection of molecules such as polypeptides, cells, receptors, and channel proteins.

유전적으로 처리된 바이러스는 [Kay, B. K.; Winter, J.; McCafferty, J. Phage Display of Peptides and Proteins: A Laboratory Manual; Academic Press: San Diego, 1996], 특히, 제3장, "Vectors for Phage Display" 및 그곳에 인용된 참고문에 기재되어 있는 방법 및 벡터에 의해 제조될 수 있다. 또한, 유전적으로 처리된 바이러스는 [Phage Display, A Laboratory Manual, Barbas 등 (2001)] (제2장, "Phage Display Vectors" 및 그곳에 인용된 참고문 포함)에 기재되어 있는 바와 같은 방법에 의해 제조될 수 있다. 벡터의 유형은 특별히 한정되지 않는다. Barbas의 표 2.1은 다기능성 바이러스를 제공하기 위해 다양한 조합으로 사용될 수 있는 예시적인 벡터를 제공한다. 예를 들어, 유형 3, 유형 8+8, 및 파아지미드 유형 p7/p9가 조합될 수 있다. 또는, 유형 8 및 유형 3을 목적하는 바에 따라 파아지미드 p7/p9와 조합할 수 있다. 당업자는 특정 적용에 기초하여 다른 조합물을 개발할 수 있다. 방법은 외피 단백질의 일부 또는 실질적으로 모든 복제물(copy)상에서 펩티드를 표현시키도록 개발될 수 있다. Genetically treated viruses are described in Kay, B. K .; Winter, J .; McCafferty, J. Phage Display of Peptides and Proteins: A Laboratory Manual; Academic Press: San Diego, 1996], in particular, by the methods and vectors described in Chapter 3, "Vectors for Phage Display" and references cited therein. Genetically treated viruses are also prepared by methods as described in Phage Display, A Laboratory Manual, Barbas et al. (2001) (including Chapter 2, “Phage Display Vectors” and references cited therein). Can be. The type of vector is not particularly limited. Table 2.1 of Barbas provides exemplary vectors that can be used in various combinations to provide multifunctional viruses. For example, type 3, type 8 + 8, and phagemid type p7 / p9 can be combined. Alternatively, type 8 and type 3 can be combined with phagemid p7 / p9 as desired. One skilled in the art can develop other combinations based on the specific application. Methods can be developed to express peptides on some or substantially all copies of envelope proteins.

M13 계통이 필라멘트성 바이러스 골격의 바람직한 예이지만, 다른 유형의 필라멘트성 바이러스 골격도 사용될 수 있다. 야생형 필라멘트성 M13 바이러스는 직경이 대략 6.5 nm이고 길이가 880 nm이다. 원주형(cylinder)의 길이는 패키징된 단일 가닥 DNA 게놈 크기의 길이를 반영한다. M13 바이러스의 한 말단에는, 단백질 VII (pVII) 및 단백질 IX (pIX) 각각의 대략 5개 분자가 있다. 다른 말단부는 단백질 III(pIII) 및 단백질 VI (pVI) 각각의 약 5개 분자를 가지며, 모두 합하여 길이가 10-16 nm이다. 야생형 M13 바이러스 외피는 나선형 배열 중의 5 단위에 쌓여져 있는 주요 외피 단백질 VIII(pVIII)의 대략 2800개 복제물로 구성된다. Although the M13 strain is a preferred example of the filamentous viral backbone, other types of filamentous viral backbones may also be used. Wild-type filamentous M13 virus is approximately 6.5 nm in diameter and 880 nm in length. The length of the cylinder reflects the length of the packaged single stranded DNA genome size. At one end of the M13 virus, there are approximately five molecules of each of protein VII (pVII) and protein IX (pIX). The other termini has about 5 molecules of protein III (pIII) and protein VI (pVI), all 10-16 nm in length. The wild type M13 virus envelope consists of approximately 2800 copies of the major envelope protein VIII (pVIII), stacked on five units in a spiral arrangement.

요약하면, 나노미터 규모로 지정된 재료 핵화를 위한 파아지 표현 기술을 통해 기질 특이성 펩티드를 발달시키는 것은 Angela Belcher와 공동연구자들의 논문 및 특허 (상기 기재내용 참고)에 의해 이미 보고되었으며, 본 발명의 바이러스 골격 또는 주형 (16)에서 재료 특이성에 대한 기초를 제공한다. 디술피드 속박된(constrained) 헵타펩티드 또는 선형 도데카펩티드를 발현하는 시판되는 박테리오파아지 라이브러리를 사용하여 예를 들어, ZnS, CdS (12,17), FePt 및 CoPt 계통 (18)을 포함하는 무기 계통을 핵화 및 조립하기 위한 능력에 대하여 파아지 라이브러리를 스크리닝함으로써 공통(consensus) 서열 CNNPMHQNC (A7로 칭해짐; ZnS), SLTPLTTSHLRS (J140로 칭해짐; CdS), HNKHLPSTQPLA (FP12로 칭해짐; FePt), 및 ACNAGDHANC (CP7로 칭해짐; CoPt)을 산출하였다. M13 박테리오파아지 바이러스의 고도로 정돈화되고 자가 조립화되는 캡시드 중으로 펩티드를 혼입시키는 것은 입자의 상과 조성을 동시에 제어할 수 있는 선형 주형을 제공하고, 그와 동시에, 염기성 단백질 구축 블록의 유전적 조율을 통해 재료 순응의 용이성을 유지시킨다. 재료 성장에 책임이 있는 단백질 서열은 바이러스의 캡시드와 연결되고 그 중에 포함되어 있는 유전자이기 때문에, 상기 골격의 정확한 유전적 복제물은 박테리아 숙주의 대량 현탁액을 감염시킴으로써 비교적 용이하게 재생산된다.In summary, the development of substrate specific peptides via phage expression technology for nanometer-scale material nucleation has already been reported by Angela Belcher and co-workers' papers and patents (see above), and the viral framework of the present invention. Or in mold 16 provides a basis for material specificity. Inorganic strains including, for example, ZnS, CdS (12,17), FePt and CoPt strains (18) using commercially available bacteriophage libraries expressing disulfide constrained heptapeptides or linear dodecapeptides Consensus sequences CNNPMHQNC (called A7; ZnS), SLTPLTTSHLRS (called J140; CdS), HNKHLPSTQPLA (called FP12; FePt), by screening phage libraries for their ability to nucleate and assemble ACNAGDHANC (called CP7; CoPt) was calculated. The incorporation of peptides into the highly ordered and self-assembled capsids of the M13 bacteriophage virus provides a linear template that can simultaneously control the phase and composition of the particles, while at the same time through genetic tuning of the basic protein building blocks. Maintains ease of material compliance. Since the protein sequence responsible for material growth is a gene linked to and contained in the capsid of the virus, the exact genetic replica of the backbone is relatively easily reproduced by infecting a large suspension of bacterial hosts.

나노와이어의 제조를 위해, 그 주변에 형성되는 나노입자를 수집하고, 나노와이어로의 융합을 위해 그들을 골격상에 위치시키는 능력을 갖는 이방성 골격이 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 무기 나노와이어로부터 실질적으로 제거된 골격을 갖는 무기 나노와이어 조성물이 형성될 수 있다. 또한, 비바이러스성 골격도 사용될 수 있으며, 이것으로는 예를 들어 유기 주쇄상에 측방 기로서 펩티드 또는 단백질 인지 유닛을 갖는 골격을 포함하는 예를 들어 각종 다른 유기 골격이 포함된다. 예를 들어, 유기 주쇄는 당업계에 잘 공지되어 있는 합성 중합체 주쇄일 수 있다. 예를 들어, 중합체 골격이 사용될 수 있으며, 이것으로는 예를 들어 펩티드 유닛으로 기능화되어 있는 균일한 분자량 분포의 변성 폴리스티렌이 포함된다. 다른 예는 인식 자리를 갖도록 변형되어 있는 분지형 폴리펩티드 또는 핵산이다. 다른 예는 나노규모의 너비를 갖는 라인과 같은 나노리소그래피 인쇄된 펩티드 구조이다. 통상적으로, 유기 골격으로서 작용시키기 위하여 인식 유닛을 사용하여 DNA, 단백질 및 폴리펩티드를 변형시킬 수 있다. 적합한 인식 유닛으로는 아미노산 올리고머, 핵산 올리고머, 중합체, 유기 분자 (예를 들어, 항체, 항원, 세포 부착 인자, 및 영양성 인자), 및 무기 재료가 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다. For the production of nanowires, anisotropic skeletons can be used that have the ability to collect nanoparticles formed around them and place them on the skeleton for fusion to the nanowires. In the present invention, an inorganic nanowire composition having a skeleton substantially removed from the inorganic nanowires can be formed. Non-viral backbones may also be used, including, for example, various other organic backbones, including, for example, backbones having peptide or protein recognition units as lateral groups on the organic backbone. For example, the organic backbone may be a synthetic polymer backbone that is well known in the art. For example, a polymer backbone can be used, which includes, for example, modified polystyrenes of uniform molecular weight distribution functionalized with peptide units. Another example is a branched polypeptide or nucleic acid that has been modified to have a recognition site. Another example is nanolithography printed peptide structures such as lines with nanoscale widths. Typically, recognition units can be used to modify DNA, proteins and polypeptides to act as an organic backbone. Suitable recognition units include, but are not limited to, amino acid oligomers, nucleic acid oligomers, polymers, organic molecules (eg, antibodies, antigens, cell adhesion factors, and nutritional factors), and inorganic materials.

한 구현예에 있어서, 직접적으로 유전적 처리되지 않은 골격 및 바이러스 입자가 사용될 수 있다. 그러나, 통상적으로는, 바이러스가 유전적으로 처리되거나 또는 유전적 처리를 골격 고안에 사용할 때에 바람직한 성질이 달성될 수 있다.In one embodiment, skeletal and viral particles that are not directly genetically processed can be used. Typically, however, desirable properties can be achieved when the virus is genetically processed or when genetic processing is used in framework design.

III. 나노와이어III. Nanowire

앞선 부문에 기재한 방법을 사용하여, 바이러스가 골격으로서 기능하여 전체 공정 중에서 콘쥬게이트 부분에 결합하여 궁극적으로는 본 발명에 따른 무기 나노와이어가 생산되도록 바이러스를 유전적 처리할 수 있다. 예를 들어, 막대 모양의 바이러스가 막대 길이를 따라 나노입자성 재료를 합성하도록 할 수 있고, 이들 나노입자성 재료가 나노와이어로 융합될 수 있다. Using the methods described in the foregoing section, the virus can be genetically processed such that the virus functions as a backbone to bind to the conjugate portion of the overall process and ultimately produce the inorganic nanowires according to the present invention. For example, rod-shaped viruses can be made to synthesize nanoparticulate materials along rod length, and these nanoparticulate materials can be fused to nanowires.

본 발명에 있어서, 콘쥬게이트 재료는 나노입자 (무기 나노결정 포함)를 형성하는 무기 재료일 수 있다. 이들 무기 나노입자로부터, 골격의 실질적 제거시, 융합된 무기 나노입자에 의해 본질적으로 이루어진 무기 나노와이어가 형성될 수 있다. 콘쥬게이트 재료 및 무기 나노와이어는, 예를 들어 도핑되거나 도핑되지 않은 반도체성 재료; 금속성 재료; 금속 산화물 재료, 및 자성 재료와 같이 기술적으로 유용한 재료에 의해 본질적으로 이루어진다. 실리카 및 알루미나를 포함하는 다양한 산화물 재료가 본 발명의 범주에 들어간다. 나노기술 상업적 적용에서 흥미있는 부가적 재료는 예를 들어 하기에 추가로 기재되어 있다: (a) Understanding Nanotechnology, Warner Books, 2002 [("The Incredible Shrinking Circuit" 장, 92-103면, C. Lieber)에 기재된 나노와이어 및 나노튜브와 같은 회로용 재료 포함), (b) Made to Measure, New Materials for the 21st Century, Philip Ball, Princeton University, (c) Introduction to Nanotechnology, C. P. Poole Jr., F. J. Owens, Wiley, 2003. 바람직하게는, 나노와이어용으로, 골격상에 제조된 재료는 전기 컨덕터로서 전기를 전도하며, 반전도성이고 (고유적이거나 또는 도핑을 통하여), 빛을 투과하며, 자성이거나, 또는 일부 다른 기술적으로 유용한 성질을 갖는다. 다른 성질로는 강유전성, 피에조전기성, 역-피에조전기성 및 열전기성이 포함된다.In the present invention, the conjugate material may be an inorganic material for forming nanoparticles (including inorganic nanocrystals). From these inorganic nanoparticles, upon substantial removal of the backbone, inorganic nanowires consisting essentially of fused inorganic nanoparticles can be formed. Conjugate materials and inorganic nanowires include, for example, doped or undoped semiconducting materials; Metallic materials; Essentially made of technically useful materials such as metal oxide materials, and magnetic materials. Various oxide materials, including silica and alumina, fall into the scope of the present invention. Additional materials of interest in nanotechnology commercial applications are further described, for example, in: (a) Understanding Nanotechnology, Warner Books, 2002 [(“The Incredible Shrinking Circuit”, pp. 92-103, C. Lieber) Circuit materials such as nanowires and nanotubes), (b) Made to Measure, New Materials for the 21st Century, Philip Ball, Princeton University, (c) Introduction to Nanotechnology, CP Poole Jr., FJ Owens , Wiley, 2003. Preferably, for nanowires, the material produced on the backbone is electrically conducting as an electrical conductor, semiconducting (intrinsic or through doping), transmitting light, magnetic, Or some other technically useful property. Other properties include ferroelectricity, piezoelectricity, reverse-piezoelectricity and thermoelectricity.

반도체는 특히 중요한 유형의 무기 나노와이어 재료이다. 반도체 재료는 예를 들어 표준 유형의 임의의 것일 수 있고, 이것으로는 IV-IV족 (예를 들어, Si, Ge, Si(1-x)Gex), III-V족 이원성 (예를 들어, GaN, GaP), III-V족 삼원성 (예를 들어, Ga (As1 - xPx)), II-VI족 이원성 (예를 들어, ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, CdTe), IV-VI족 이원성 (예를 들어, PbSe), 전이 금속 산화물 (예를 들어, BiTi03), 및 이들의 조합물를 포함하는 합금이 포함된다. Semiconductors are a particularly important type of inorganic nanowire material. The semiconductor material may be any of the standard types, for example, which may include group IV-IV (eg, Si, Ge, Si (1-x) Ge x ), group III-V duality (eg , GaN, GaP), group III-V ternary (eg Ga (As 1 - x P x )), group II-VI binary (eg ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, CdTe), IV Alloys including a Group VI binary (eg PbSe), transition metal oxide (eg BiTi0 3 ), and combinations thereof.

자성 재료는 당업계에 공지되어 있는 것들일 수 있고, 이것으로는 나노구조화된 자성 재료가 포함된다. 예를 들어, [Introduction to Nanotechnology, C. P. Poole Jr., F. J. Owens, Wiley, 2003, Chapter 7, 165-193면 ("Nanostructured Ferromagnetism)] 및 거기 (예를 들어, 193면 참고)에 인용된 참고문을 참고하라.Magnetic materials can be those known in the art, including nanostructured magnetic materials. See, eg, Introduction to Nanotechnology, CP Poole Jr., FJ Owens, Wiley, 2003, Chapter 7, pages 165-193 ("Nanostructured Ferromagnetism) and references cited therein (see, eg, page 193). See also

통상적으로, 본 발명은 이론에 의해 한정되지는 않지만, 나노와이어는 나노입자가 나노와이어로 형성되고 공정 말기에는 융합된 구조 중으로 붕괴하는 구조일 수 있다. 나노와이어의 공극도는 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로는 비다공성 나노와이어 재료는, 특히 공극도가 목적하는 전도성을 방해할 수 있는 전도성 적용에 바람직하다. 대안적으로는, 나노와이어는 다공성일 수 있다.Typically, the present invention is not limited by theory, but nanowires may be structures in which nanoparticles are formed of nanowires and collapse into a fused structure at the end of the process. The porosity of the nanowires is not particularly limited, but usually non-porous nanowire materials are particularly desirable for conductive applications where porosity can interfere with the desired conductivity. Alternatively, the nanowires can be porous.

나노와이어는 결정질일 수 있다. 나노와이어는 단일 결정질 도메인일 수 있고, 또는 하나 이상의 결정질 도메인을 가질 수 있다. 한 구현예에 있어서, 융합된 나노입자는 단일 결정질이다. 결정질 상은 열역학적으로 양호한 결정질 상태 또는 열역학적으로 양호하지는 않으나 융합 이전에 결정질 나노입자의 상대적 배향에 의해 가두어지는 결정질 상태일 수 있다. 나노입자는 임의 방식으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 나노입자의 결정학적 축은 골격 표면에 대하여 배향될 수 있다. 목적하는 결정질 구조를 달성하기 위한 또는 다결정질 구조를 단일 결정질 구조로 전환시키기 위해, 제조 방법 (하기 참고)에서의 열 처리법을 변동시킬 수 있다. 또한, 유기 골격을 제거하기 위해 열 처리법을 변동시킬 수 있다. 일부 경우에 있어서, 융합 및 유기 골격 제거는 동일한 온도에서 달성되고, 다른 경우에 있어서는, 융합은 제거 이전에 일어날 수 있다. Nanowires can be crystalline. The nanowires can be a single crystalline domain or can have one or more crystalline domains. In one embodiment, the fused nanoparticles are single crystalline. The crystalline phase may be a thermodynamically good crystalline state or a crystalline state that is not thermodynamically good but is trapped by the relative orientation of the crystalline nanoparticles prior to fusion. Nanoparticles can be oriented in any manner. For example, the crystallographic axis of the nanoparticles can be oriented relative to the skeletal surface. The heat treatment in the manufacturing method (see below) can be varied to achieve the desired crystalline structure or to convert the polycrystalline structure into a single crystalline structure. It is also possible to vary the heat treatment to remove the organic backbone. In some cases, fusion and organic backbone removal are achieved at the same temperature, in other cases fusion can occur prior to removal.

나노와이어의 길이는 예를 들어, 약 250 nm 내지 약 5 미크론일 수 있고, 더욱 특별히는 약 400 nm 내지 약 1 미크론일 수 있다.The length of the nanowires can be, for example, about 250 nm to about 5 microns, and more particularly about 400 nm to about 1 micron.

나노와이어의 너비는 예를 들어, 약 5 nm 내지 약 50 nm일 수 있고, 더욱 특별히는 약 10 nm 내지 약 30 nm일 수 있다.The width of the nanowires can be, for example, about 5 nm to about 50 nm, more particularly about 10 nm to about 30 nm.

일부 구현예에 있어서, 나노와이어의 길이는 예를 들어, 약 250 nm 내지 약 5 미크론일 수 있으며, 너비는 예를 들어, 약 5 nm 내지 약 50 nm를 가질 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 나노와이어의 길이는 예를 들어 약 5 nm 내지 약 50 nm일 수 있고, 너비는 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 30 nm를 가질 수 있다.In some embodiments, the length of the nanowires can be, for example, about 250 nm to about 5 microns, and the width can be, for example, about 5 nm to about 50 nm. In other embodiments, the length of the nanowires can be, for example, about 5 nm to about 50 nm, and the width can be, for example, about 10 nm to about 30 nm.

복수의 나노와이어가 존재할 경우, 그의 길이 및 너비는, 재료 과학에서 공지된 통계학적 방법을 사용하여, 평균 길이 및 너비로서 표현될 수 있다. 예를 들어, 나노와이어의 평균 길이는 예를 들어, 약 250 nm 내지 약 5 미크론, 더욱 특별히는 약 400 nm 내지 약 1 미크론일 수 있다. 나노와이어의 평균 너비는 예를 들어 약 5 nm 내지 약 50 nm, 더욱 특별히는 약 10 nm 내지 약 30 nm일 수 있다. If there are a plurality of nanowires, their length and width can be expressed as average length and width, using statistical methods known in materials science. For example, the average length of the nanowires can be, for example, about 250 nm to about 5 microns, more particularly about 400 nm to about 1 micron. The average width of the nanowires can be, for example, about 5 nm to about 50 nm, more particularly about 10 nm to about 30 nm.

또한, 복수의 나노와이어가 존재할 경우, 나노와이어는 길이 및/또는 너비에 있어서 실질적으로 단분산성일 수 있다. 나노와이어가 골격으로부터 조립되기 때문에, 단분산성은 균일한 길이 및 너비일 수 있다. 또다시, 재료 과학에서 공지된 통계학적 방법을 사용하여 길이 및 너비에 대한 다분산도를 계산할 수 있다. 예를 들어, 나노와이어의 이미지를 얻을 수 있고, 예를 들어, 20-50개 나노와이어를 통계학적 분석을 위해 선택할 수 있다. 변동 계수 (CV)를 계산할 수 있으며, 여기서, 표준 편차는 평균값으로 나눈다. CV는 예를 들어, 약 20% 미만, 더욱 바람직하게는 약 10% 미만, 더욱 바람직하게는 약 5% 미만, 더욱 바람직하게는 약 3% 미만일 수 있다. In addition, when a plurality of nanowires are present, the nanowires may be substantially monodisperse in length and / or width. Since the nanowires are assembled from the backbone, monodispersity can be a uniform length and width. Again, statistical methods known in materials science can be used to calculate polydispersities for length and width. For example, an image of nanowires can be obtained, for example 20-50 nanowires can be selected for statistical analysis. The coefficient of variation (CV) can be calculated, where the standard deviation is divided by the mean value. The CV may be, for example, less than about 20%, more preferably less than about 10%, more preferably less than about 5%, more preferably less than about 3%.

나노와이어는 실질적으로 직선형일 수 있다. 예를 들어, 직선형도는, (1) 나노와이어의 진실한 길이를 측정하고, (2) 실제의 말단 내지 말단 길이를 측정하고, (3) 진실한 길이 대 실제 말다 내지 말단 길이의 비를 계산함으로써, 추정될 수 있다. 완벽하게 직선형인 나노와이어에 대하여, 상기 비는 1일 것이다. 본 발명에 있어서, 1에 근접한 비가 달성될 수 있다 (예를 들어, 1.5 미만, 1.2 미만, 및 1.1 미만을 포함). The nanowires can be substantially straight. For example, the linearity can be determined by (1) measuring the true length of the nanowire, (2) measuring the actual terminal to terminal length, and (3) calculating the ratio of true length to actual non-terminal length, Can be estimated. For perfectly straight nanowires, the ratio will be one. In the present invention, a ratio close to 1 can be achieved (including, for example, less than 1.5, less than 1.2, and less than 1.1).

또한, 본 발명의 무기 나노와이어는, 더욱 큰 구조를 형성하기 위해, 예를 들어 다기능성 골격을 사용하여, 다른 유형의 콘쥬게이트 재료와 조합물로 형성될 수 있다. 이에, 콘쥬게이트 재료는 더욱 큰 구조를 위한 무기 재료에 특별히 한정되지 않으며, 재료의 조합물이 사용될 수 있다. 통상적으로, 이는 특정 적용에 대해 선택될 것이다. 바이러스 입자를 콘쥬게이트 재료에 대해 바이오패닝시킬 수 있도록 선택될 수 있으며, 콘쥬게이트 재료는 바이러스 입자에 선택적으로 또는 특이적으로 결합된다. 일부 적용에 있어서, 선택적 결합이 충분할 수 있는 반면, 다른 적용에 있어서는 더욱 강력한 특이적 결합이 바람직할 수 있다. 더욱 큰 구조에서 사용될 수 있는 통상적 유형의 콘쥬게이트 재료에 대한 예로는 무기, 유기, 입자성, 나노입자성, 단일 결정질, 다결정질, 무정형, 금속성, 자성, 반도체, 중합체성, 전자 전도성, 광학 활성, 전도성 중합체성, 광 방출성, 및 형광성 재료가 포함된다. 콘쥬게이트 재료는 예를 들어, 본 명세서 전반에 걸쳐 인용되어 있는 Angela Belcher와 그의 공동연구자들의 특허 공보 및 기술 문헌에 추가로 기재되어 있다.In addition, the inorganic nanowires of the present invention may be formed in combination with other types of conjugate materials to form larger structures, for example using a multifunctional backbone. Thus, the conjugate material is not particularly limited to inorganic materials for larger structures, and combinations of materials may be used. Typically this will be chosen for a particular application. The viral particles may be selected to be biopanned relative to the conjugate material, wherein the conjugate material is selectively or specifically bound to the viral particles. For some applications, selective binding may be sufficient, while for other applications more robust specific binding may be desirable. Examples of conventional types of conjugate materials that can be used in larger structures include inorganic, organic, particulate, nanoparticulate, monocrystalline, polycrystalline, amorphous, metallic, magnetic, semiconductor, polymeric, electronically conductive, optically active , Conductive polymeric, light emitting, and fluorescent materials. Conjugate materials are further described, for example, in the patent publications and technical literature of Angela Belcher and its collaborators, which are cited throughout this specification.

요약하면, 본 발명은 1-D 나노구조 (나노와이어 포함)의 통상적이고 보편적인 합성에 관한 것으로서, 이는 바람직한 구현예에서, 1-D 배열로 결정질 나노입자를 지시 성장 및 조립하고, 후속하여, 응집에 기초한 배향된 결정 성장 (14, 15)을 통해 결정질 나노와이어로 상기 바이러스-입자 조립체를 어닐링하기 위한, 유전적으로 변형된 바이러스 골격에 기초한다 (도 2). In summary, the present invention relates to the common and universal synthesis of 1-D nanostructures (including nanowires), which in a preferred embodiment directs growth and assembly of crystalline nanoparticles in a 1-D arrangement, and subsequently, Based on a genetically modified viral backbone for annealing the virus-particle assembly with crystalline nanowires through oriented crystal growth 14, 15 based on aggregation (FIG. 2).

기본적으로 상이한 재료, 예를 들어, LI0 강자성 합금 CoPt와 FePt 및 II-VI 반도체 ZnS 및 CdS로부터 유사한 나노와이어 구조를 합성한다는 것은, 바이러스 골격의 일반성, 및 유전적 변형을 통해 재료 특성을 정확하게 제어하는 능력 모두를 입증하는 것이다. 다른 합성 방법과 대조적으로 (6), 본 접근법은 결정질 반도체성, 금속성, 산화물, 및 보편적인 골격 주형을 갖는 자성 물질의 유전적 제어가 가능하도록 한다. Synthesizing similar nanowire structures from fundamentally different materials, such as LI 0 ferromagnetic alloys CoPt and FePt, and II-VI semiconductors ZnS and CdS, provides precise control of material properties through the generality and genetic modification of the viral backbone. To prove both the ability to do so. In contrast to other synthetic methods (6), this approach allows for the genetic control of crystalline semiconducting, metallic, oxide, and magnetic materials with universal skeletal templates.

IV. 무기 나노와이어의 제조 방법IV. Method of Making Inorganic Nanowires

또한, 본 발명은 하기 작업 실시예에서 추가로 예시되는 무기 나노와이어의 제조 방법을 제공한다. 예를 들어, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 무기 나노와이어의 형성 방법을 제공한다: (1) 하나 이상의 무기 나노와이어용 전구체 재료를 제공하는 단계; (2) 연장된 유기 골격을 제공하는 단계; (3) 상기 골격의 존재 하에 상기 하나 이상의 전구체 재료를 반응시켜 나노입자를 형성시키며, 여기서, 상기 나노입자는 상기 연장된 유기 골격의 길이를 따라 배치되는 것인 단계; 및 (4) 상기 골격 및 나노입자를 열 처리하여, 나노입자의 융합에 의해 무기 나노와이어를 형성시키는 단계. 일부 구현예에서, 열 처리는 실시되지 않으며, 이 방법은 상기 (1)-(3)에서 열거한 단계를 포함한다. 또한, 본 나노와이어 형성 방법은 복수의 나노와이어를 형성하는데에도 사용할 수 있다.The present invention also provides a process for preparing inorganic nanowires, which is further illustrated in the following working examples. For example, the present invention provides a method of forming an inorganic nanowire, comprising the steps of: (1) providing a precursor material for one or more inorganic nanowires; (2) providing an extended organic backbone; (3) reacting the one or more precursor materials in the presence of the backbone to form nanoparticles, wherein the nanoparticles are disposed along the length of the elongated organic backbone; And (4) heat treating the backbone and nanoparticles to form inorganic nanowires by fusion of nanoparticles. In some embodiments, no heat treatment is carried out and the method comprises the steps listed in (1)-(3) above. The present nanowire forming method can also be used to form a plurality of nanowires.

이 방법에 있어서, 무기 나노와이어는 결정질도, 재료 유형, 길이 및 너비를 포함하는 크기, 단분산성, 및 직선성을 포함하는 전술한 부문에 기재되어 있다. 또한, 이들 방법에 있어서, 연장된 유기 골격이 상기에 기재되어 있다 (선택적 인식에 대한 잠재성을 가진 바이러스성 계통을 포함함). 이들 방법은 유기 골격의 선택적 제거를 수반하는 상황을 포함한다.In this method, inorganic nanowires are described in the aforementioned section, which includes size, monodispersity, and linearity, including crystallinity, material type, length, and width. In addition, in these methods, extended organic backbones are described above (including viral lines with potential for selective recognition). These methods include situations involving the selective removal of organic backbones.

본 발명은, 반응의 유형 및 나노와이어 형성에 사용되는 전구체 재료에 의해 특별히 한정되지는 않는다. 통상적으로, 반응 및 전구체 재료는 골격과 사용가능하여야 한다. 100℃ 미만 온도에서의 반응을 사용하여 나노입자를 형성할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 처리 단계는 금속 전구체 염의 화학적 환원을 포함한다. 전구체 재료는, 예를 들어 나노입자 또는 나노입자를 형성하는 재료를 예비 형성시킬 수 있다.The present invention is not particularly limited by the type of reaction and the precursor material used to form the nanowires. Typically, the reaction and precursor materials should be usable with the backbone. The reaction at temperatures below 100 ° C. may be used to form nanoparticles. In a preferred embodiment, the treating step comprises chemical reduction of the metal precursor salt. The precursor material may, for example, preform nanoparticles or materials forming the nanoparticles.

바람직한 구현예에서, 나노입자는 평균 직경이 약 2 nm 내지 약 10 nm, 더욱 특별하게는 약 3 nm 내지 약 5 nm일 수 있다. 나노입자는 열 처리 이전 및/또는 이후에 결정질일 수 있다. 나노입자는 열 처리 이전 및/또는 이후에 융합될 수 있다. 예를 들어, 열 처리는, 열 처리 이전에 융합되지 않았던 나노입자가 융합되게 할 수 있다. 상기 나노입자는 배향될 수 있거나 또는 배향되지 않을 수 있다. In a preferred embodiment, the nanoparticles may have an average diameter of about 2 nm to about 10 nm, more particularly about 3 nm to about 5 nm. Nanoparticles can be crystalline before and / or after heat treatment. Nanoparticles can be fused before and / or after heat treatment. For example, heat treatment can cause nanoparticles that have not been fused prior to heat treatment to fuse. The nanoparticles may or may not be oriented.

열 처리 단계의 온도 및 시간은 특별히 한정되지 않지만, 사용되는 전구체 재료 및 최종 나노와이어의 재료에 따라서 변동할 수 있다. 예를 들어, 재료의 용융 온도 및 어닐링 거동을 온도 선택시에 고려할 수 있다. 통상저긍로, 약 100℃ 내지 약 1,000℃의 온도가 사용될 수 있다. 열 처리를 사용하여 나노입자를 단일 구조로 융합할 수 있고, 또한, 골격을 제거할 수 있으며, 이는 특정 재료를 사용하는 특정 적용에 맞게 할 수 있다. 원칙적으로 나노와이어의 공극도 및 나노입자의 융합도는 온도에 영향을 받을 수 있다. 바람직한 구현예에서, 열 처리 단계는 약 300℃ 이상, 약 500℃ 이하에서 수행될 수 있다. 통상적으로, 만약 더욱 많은 다공성 나노와이어가 더욱 적은 융합을 요구한다면, 재료에 따라, 더욱 낮은 온도, 예를 들어 약 200℃ 내지 약 300℃를 사용할 수 있다. 열 처리 단계는 전구체 재료의 융점 미만의 온도에서 수행될 수 있다. 온도는 낮은 에너지 상이거나 높은 에너지 상일 수 있는 목적하는 결정질 상을 달성하도록 선택될 수 있다. 원하는 경우, 나노입자의 융합, 표적 결정 상, 및 골격 제거를 원하는 바에 따라 맞추기 위해, 온도 프로그래밍 단계가 사용될 수 있다. 골격이 완전히 제거되고 연소되는 것을 보장하기 위하여, 더욱 높은 온도, 예를 들어 약 500℃ 내지 약 1,000℃의 온도가 사용될 수 있다. 골격이 제거되는 것을 피하기 위해서는, 더욱 낮은 온도, 예를 들어 약 50℃ 내지 약 300℃가 사용될 수 있다. 그러나, 온도와 시간은, 나노와이어가 과도히 산화되지 않도록 선택될 수 있다. 열 처리 시간은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 30분 내지 12시간일 수 있다. 바람직하게는, 나노입자 융합에 대한 최적 균형을 달성하면서, 산화물 형성을 감소시키고 결정 구조의 안정성을 개선하기 위해, 열처리를 위한 온도 및 시간을 조정할 수 있다. The temperature and time of the heat treatment step are not particularly limited, but may vary depending on the precursor material used and the material of the final nanowire. For example, the melting temperature and annealing behavior of the material can be taken into account in the temperature selection. Typically, temperatures of about 100 ° C. to about 1,000 ° C. may be used. Heat treatment can be used to fuse the nanoparticles into a single structure and also to remove the backbone, which can be tailored to specific applications using particular materials. In principle, the porosity of nanowires and the degree of fusion of nanoparticles can be affected by temperature. In a preferred embodiment, the heat treatment step can be carried out at about 300 ° C. or higher and about 500 ° C. or lower. Typically, if more porous nanowires require less fusion, lower temperatures may be used, such as from about 200 ° C. to about 300 ° C., depending on the material. The heat treatment step may be performed at a temperature below the melting point of the precursor material. The temperature may be selected to achieve the desired crystalline phase, which may be a low energy phase or a high energy phase. If desired, a temperature programming step can be used to tailor the fusion, target crystal phase, and backbone removal of the nanoparticles as desired. In order to ensure that the framework is completely removed and burned, higher temperatures may be used, for example between about 500 ° C and about 1,000 ° C. Lower temperatures, for example about 50 ° C. to about 300 ° C., may be used to avoid removing the backbone. However, the temperature and time can be chosen so that the nanowires are not excessively oxidized. The heat treatment time is not particularly limited, but may be, for example, 30 minutes to 12 hours. Preferably, the temperature and time for the heat treatment can be adjusted to reduce oxide formation and improve the stability of the crystal structure while achieving an optimal balance for nanoparticle fusion.

한 구현예에 있어서, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 연장된 유기 골격을 사용한 나노와이어의 제조 방법을 제공한다: (1) 골격 길이를 따라 있는 결합 자리 및 골격의 적어도 한 말단부에 있는 결합 자리를 포함하는 복수의 결합 자리를 포함하는 연장된 유기 골격을 제공하는 단계; (2) 골격 길이를 따라 나노와이어 전구체 조성물을 배치시켜 골격화된 전구체 조성물을 형성시키는 단계; 및 (3) 상기 골격화된 전구체 조성물을 처리하여 나노와이어를 형성시키는 단계. 다른 구현예에 있어서, 본 방법은, 골격의 말단부에 있는 결합 자리를 사용하여 다른 구조에 결합하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 구조는, 예를 들어, 다른 연장된 유기 골격, 전극, 회로 소자, 또는 생물학적 분자일 수 있다. 상기 골격은 패턴화된 구조, 예컨대 회로 기판에 결합될 수 있다. 처리 단계는 본원에 상세히 기재되어 있는 바와 같은 열 처리 단계일 수 있다. 골격을 제거할 수 있고, 또는 그대로 남겨둘 수 있다.In one embodiment, the present invention provides a method for preparing nanowires using an extended organic backbone, comprising the following steps: (1) a binding site along the backbone length and a binding at at least one terminal end of the backbone Providing an elongated organic skeleton comprising a plurality of binding sites comprising sites; (2) placing the nanowire precursor composition along the backbone length to form the backbone precursor composition; And (3) treating the skeletal precursor composition to form nanowires. In another embodiment, the method further comprises binding to another structure using a binding site at the distal end of the backbone. Other structures can be, for example, other elongated organic backbones, electrodes, circuit elements, or biological molecules. The framework can be coupled to a patterned structure, such as a circuit board. The treatment step may be a heat treatment step as described in detail herein. The skeleton can be removed or left as is.

V. 적용V. Application

본 발명의 나노와이어는 매우 상이한 상업적 적용에 사용될 수 있으며, 그 중 일부는 상기에 주지되어 있다 (상기 인용된 특허 출원, 명세서 마지막에 있는 인용 참고문 포함). 나노와이어는 예를 들어, 나노규모의 전기 전도성 또는 반전도성을 필요로 하는 적용에 사용될 수 있다. 나노와이어의 큰 표면적 대 부피 비는, 연료 전지, 박막 배터리, 및 슈퍼커패시터와 같은 적용에 유리하다. 일부 적용에 있어서는, 단일 나노와이어가 사용될 수 있다. 다른 적용에 있어서는, 복수의 나노와이어를 평행식 또는 교차식으로 사용할 수 있다. 통상적으로, 나노와이어의 조직화된 배열이 유리하다. 일부 적용에 있어서, 나노와이어는 표면 변형되거나, 도핑되거나, 또는 그와 다르게는, 그 적용을 위한 재료 구조로 변형될 수 있다. 변형으로는 화학적 변형 및 생물학적 변형 모두가 포함된다. 마이크로회로, 나노회로, 매크로전자품, 광전지, 태양전지, 화학적 및 생물학적 센서, 광학 부품, 전계 방출 팁 및 장치, 나노컴퓨팅, 나노스위치, 분자 와이어 크로스바(crossbar), 배터리, 연료 전지, 촉매, 매우 큰 평판 패널 디스플레이, 작은 라디오 주파수 식별 장치, 스마트 카드, 위상 배열 RF 안테나, 일회용 전산 및 저장 전자품, 나노규모의 바코드, 크로스바 나노구조물, 바이오센서 어레이, 고밀도 데이타 저장체, 전계 효과 트랜지스터 등이 대표적인 나노와이어 적용의 예이다. 특히 중요한 반도체성 소자로는, 예를 들어, p-n 다이오드, p-i-n 다이오드, LED, 및 이중극자 트랜지스터가 포함된다. 나노와이어는 다수의 장치, 예컨대 전자 장치, 광전자 장치, 전기화학적 장치 및 전기기계적 장치에 포함될 수 있다. 단일 나노와이어가 장치내의 소자를 연결할 수 있거나, 또는 나노와이어의 일련의 연결된 단편이 소자를 연결할 수 있다. 예를 들어, 전계 효과 트랜지스터 장치는 평행식 및 교차식 배열의 나노와이어를 포함할 수 있다.The nanowires of the present invention can be used in very different commercial applications, some of which are well known above (including the cited patent applications cited above and cited references at the end of the specification). Nanowires can be used, for example, in applications requiring nanoscale electrical conductivity or semiconductivity. The large surface area to volume ratio of the nanowires is advantageous for applications such as fuel cells, thin film batteries, and supercapacitors. In some applications, a single nanowire may be used. In other applications, a plurality of nanowires may be used in parallel or crosswise. Typically, an organized arrangement of nanowires is advantageous. In some applications, the nanowires may be surface modified, doped, or otherwise modified to a material structure for that application. Modifications include both chemical and biological modifications. Microcircuits, nanocircuits, macroelectronics, photovoltaics, solar cells, chemical and biological sensors, optical components, field emission tips and devices, nanocomputing, nanoswitches, molecular wire crossbars, batteries, fuel cells, catalysts, highly Large flat panel displays, small radio frequency identification devices, smart cards, phased array RF antennas, disposable computer and storage electronics, nanoscale barcodes, crossbar nanostructures, biosensor arrays, high density data storage, field effect transistors, etc. Example of nanowire application. Particularly important semiconducting elements include, for example, p-n diodes, p-i-n diodes, LEDs, and dipole transistors. Nanowires can be included in many devices, such as electronic devices, optoelectronic devices, electrochemical devices, and electromechanical devices. A single nanowire can connect the devices in the device, or a series of connected fragments of nanowires can connect the devices. For example, the field effect transistor device can include nanowires in parallel and in cross arrangement.

나노와이어의 적용은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공보 제 2003/0089899호 (2003년 5월 15일 출원, Lieber 등)에 기재되어 있으며, 이것으로는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터, 센서, 및 로직 게이트가 포함된다. 상기 공보는 그의 전문이 참조로서 본원에 포함되어 있으며, 상기 공보는 나노와이어로 만들어진 장치에 대한 기재도 포함하고 있다. 나노와이어의 다른 적용은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공보 제 2003/0200521호 (2003년 10월 23일 간행, Lieber 등)에 기재되어 있으며, 이는 나노규모의 크로스포인트(crosspoint)를 포함하고 있고, 상기 공보는 그의 전문이 본원에 참조로서 포함되어 있다. 나노와이어의 다른 적용은 예를 들어, 미국 특허 출원 공보 제 2002/0130353호 (2002년 9월 19일 간행, Lieber 등)에 기재되어 있으며, 이는 화학적 패턴화가 있는 장치 및 쌍안정성 장치를 포함한다. 나노와이어의 다른 적용은, 예를 들어 미국 특허 출원 공보 제2002/0117659호 (2002년 8월 29일 간행, Lieber 등)에 기재되어 있으며, 이는 화학적 및 생물학적 검출을 위한 나노센서를 포함한다. 또한, 관련된 나노막대에 대한 적용이 예를 들어, 미국 특허 제6,190,634호; 제6,159,742호; 제6,036,774호; 제5,997,832호; 및 제5,897,945호 (모두, Lieber 등)에 기재되어 있다. 다수의 문헌 참고문이 나노와이어의 적용 및 관련 기술을 교시하고 있으며, 예컨대, Choi 등, J. Power Sources 124: 420 (2003); Cui 등, Science 293: 1289-1292 (2001); De Heer 등, Science 270: 1179-1180 (1995); 및 Dominko 등, Advanced Materials 14 (21):1531-1534 (2002)이 있고, 상기 모두는 그의 전문이 본원에 참조로서 포함되어 있다.Application of nanowires is described, for example, in US Patent Application Publication No. 2003/0089899 (filed May 15, 2003, Lieber et al.), Which includes, for example, field effect transistors, sensors, and logic. A gate is included. This publication is incorporated herein by reference in its entirety, and the publication also includes a description of a device made of nanowires. Other applications of nanowires are described, for example, in US Patent Application Publication No. 2003/0200521 (published October 23, 2003, Lieber et al.), Which includes nanoscale crosspoints and The publication is incorporated herein by reference in its entirety. Other applications of nanowires are described, for example, in US Patent Application Publication No. 2002/0130353 (published Sep. 19, 2002, Lieber et al.), Which includes devices with chemical patterning and bistable devices. Other applications of nanowires are described, for example, in US Patent Application Publication No. 2002/0117659 (published Aug. 29, 2002, Lieber et al.), Which includes nanosensors for chemical and biological detection. In addition, applications for related nanorods are described, for example, in US Pat. No. 6,190,634; 6,159,742; 6,159,742; 6,036,774; 6,036,774; 5,997,832; 5,997,832; And 5,897,945 (all, Lieber et al.). Numerous literature references teach the application of nanowires and related technologies, see, eg, Choi et al., J. Power Sources 124: 420 (2003); Cui et al., Science 293: 1289-1292 (2001); De Heer et al., Science 270: 1179-1180 (1995); And Dominko et al., Advanced Materials 14 (21): 1531-1534 (2002), all of which are incorporated herein by reference in their entirety.

본 발명의 특히 중요한 점은, 나노와이어가 다른 구조로 향하도록 골격을 사용할 수가 있어, 상기 골격이 수동적 골격이라기 보다는 능동적 골격이라는 것이다. 예를 들어, 바이러스는 일차원적 나노와이어/나노튜브, 이차원적 나노 전극, 및 마이크로규모의 벌크 장치와 콘쥬게이트될 수 있다. 일차원적 재료, 예컨대 나노튜브 또는 나노와이어는, 그것이 M13 바이러스의 pIII 말단부와 콘쥬게이트되었을 때, 무기 나노튜브 또는 나노와이어 층 및 파아지 구축 블록 층을 갖는 상 분리된 라멜라 구조를 형성할 수 있다. 이차원적 나노 두께 평판형 전극을 조직할 수 있다. 바이러스-반도체 복합 나노와이어가, 바이러스의 말단부에 있는 결합 자리를 통해 금속 전극 (금 전극과 같은 귀금속 전극 포함)을 가로질러 부착될 수 있다. 나노와이어는 공급물과 배출물간의 교량역할을 할 수 있다. 나노와이어 전구체는 전극상에 또는 전극에 인접하여 배치될 수 있으며, 그 후, 골격을 제거하여 나노와이어가 최종 상태로는 전극과 밀접하게 전기적 접촉하여 있을 수 있다. 나노와이어가 궁극적으로는 교량으로서 기능하는 한, 전극을 나노와이어와 가교결합하기 이전 또는 나노와이어를 전극에 가교결합한 이후에, 열 어닐링을 수행할 수 있다. 이들 구조는 약 5 nm 직경의 게이트 구역으로 인하여, 성능이 향상된 나노-FET 장치로서 기능할 수 있다. 와이어 배치가 확률적으로 행해져야 하는, 다른 제안된 나노규모 장치와는 달리, 본 접근법은 단일 와이어가 정확한 전극 위치를 지향하게 한다. 교류 캐소드 및 애노드 구조가 나노크기 생연료(biofuel) 전지용으로 유용할 수 있다. 특정 결합 M13 바이러스를 마이크로크기의 물체와 조합할 때, 이들 마이크로차원 물체의 주기적 조직화가 또한 가능하다. M13 바이러스의 역할은 주기성 패턴의 상이한 자가조립형 다중 물체에 대한 특이적 부착성 유닛일 것이다. M13 바이러스 단백질의 처리 능력은 바이러스-무기 혼성계 배열의 개발에 있어서 핵심 인자일 수 있다. 또한, 섬유 또는 바이러스의 섬유형 네트워크가 바이러스-바이러스 결합에 의해 유도되는 이차적 및 삼차적 구조에 기초한 특이적으로 고안된 기계적 성질로 구축될 수 있다. 또한, 이들 재료는, 리겐트(regent) 또는 시그널링 소자를 결합하기 위해 바이러스를 추가로 기능화함으로써, 특별한 성질을 가질 수 있다.A particularly important point of the present invention is that the skeleton can be used to direct the nanowires to other structures, so that the skeleton is an active skeleton rather than a passive skeleton. For example, viruses can be conjugated with one-dimensional nanowires / nanotubes, two-dimensional nano electrodes, and microscale bulk devices. One-dimensional materials, such as nanotubes or nanowires, when they are conjugated with the pIII terminus of the M13 virus, can form phase separated lamellar structures with inorganic nanotube or nanowire layers and phage building block layers. Two-dimensional nano-thickness flat electrode can be organized. Virus-semiconductor composite nanowires may be attached across metal electrodes (including precious metal electrodes such as gold electrodes) via binding sites at the distal end of the virus. Nanowires can act as bridges between feeds and emissions. The nanowire precursor may be disposed on or adjacent to the electrode, and then the backbone may be removed so that the nanowire is in close electrical contact with the electrode in its final state. As long as the nanowires ultimately function as bridges, thermal annealing can be performed prior to crosslinking the electrode with the nanowire or after crosslinking the nanowire to the electrode. These structures can function as nano-FET devices with improved performance due to gate regions of about 5 nm diameter. Unlike other proposed nanoscale devices, where wire placement must be done probabilistically, this approach allows a single wire to point at the correct electrode position. Alternating cathode and anode structures may be useful for nanoscale biofuel cells. When combining certain binding M13 viruses with microsized objects, periodic organization of these microdimensional objects is also possible. The role of the M13 virus will be specific adhesion units for different self-assembled multiple objects of periodic pattern. The processing capacity of the M13 viral protein may be a key factor in the development of viral-inorganic hybrid system arrangements. In addition, fibrous networks of fibers or viruses can be constructed with specifically designed mechanical properties based on secondary and tertiary structures induced by virus-virus binding. In addition, these materials may have special properties by further functionalizing the virus to bind regent or signaling elements.

또한, 그 배열의 한 부분은 조직형에 선택적으로 결합하고 다른 부분은 뼈 또는 다른 구조적 생-재료를 핵화할 수 있는, 다기능성 바이러스에 기초한 배열은, 조직 복구에 사용될 수 있다. 또한, 분자 촉매성 부분의 기하구조적 배열 및 원소 동정을 제어함으로써 촉매성 나노구조가 개발될 수 있다. In addition, a multifunctional virus based arrangement, in which one portion of the arrangement can selectively bind to the tissue type and the other portion can nucleate bone or other structural bio-materials, can be used for tissue repair. In addition, catalytic nanostructures can be developed by controlling the geometric arrangement and element identification of molecular catalytic moieties.

생물학적 골격을 생성하기 위해 M13 박테리오파아지에 의해 이용되는 자가 조립성 모티프에 대한 개발은, 복합형이고 고도로 정돈화되어 있고 경제적인, 단일 결정 나노와이어의 일반 합성용 주형을 발생시키는 방법을 제공한다. 프로그래밍가능한 유전적 제어를 나노입자의 조성, 상 및 조립체에 도입시킴으로써, 각종 재료의 보편적 합성을 위한 일반 주형을 실현화시킬 수 있다. 나노규모의 재료 및 장치 제작에 대한 추가적 발전은, 바이러스 중 4개의 잔존하는 단백질을 변형하여 장치-조립체 지향체(director)를 혼입시키는 것을 통해 달성될 수 있다. 그의 모양 이방성에 기초하여, 액체 결정, 및 다른 정렬되고 정돈된 계통을 형성하는 바이러스의 능력은, 바이러스에 기초한 나노와이어를 다중 길이 규모상에서 잘 정돈된 배열로 조립하기 위한 다른 유망한 경로이다 (11). 결국, 기질 특이성 펩티드 도입에 의한 생물학적 계통의 변형은 잘 정돈된 나노재료를 비용 효과적이고 성능저하없는 방식으로 달성하는 방법을 제공한다.The development of self-assembling motifs used by M13 bacteriophages to generate biological backbones provides a way to generate templates for general synthesis of single crystal nanowires, complex, highly ordered and economical. By introducing programmable genetic control into the composition, phase, and assembly of nanoparticles, it is possible to realize common templates for universal synthesis of various materials. Further developments in nanoscale materials and device fabrication can be achieved through the incorporation of device-assembly directors by modifying four remaining proteins in the virus. Based on its shape anisotropy, the virus's ability to form liquid crystals, and other ordered and ordered strains, is another promising route for assembling virus-based nanowires into well ordered arrangements on multiple length scales. . In turn, modification of the biological lineage by the introduction of substrate specific peptides provides a way to achieve well-ordered nanomaterials in a cost-effective and performance-free manner.

특히, 아미노산 올리고머가 표면상에서 발현될 경우, 아미노산 올리고머의 발현은 다수의 상업적으로 유용한 기능을 제공할 수가 있으며, 그것으로는 세포 부착 인자, 굴성 인자, 또는 유기 또는 무기 분자에 대한 결합 자리가 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. 아미노산 올리고머의 발현은 바이러스가 특정 적용물로 처리되게 하여준다. 예를 들어, 처리된 섬유를 포함하는 필름 및 섬유는 조직 처리 적용물에서의 사용을 위해 세포 성장을 개시시키거나 향상시키는 아미노산 올리고머를 함유할 수 있다. 다른 예에서, 특이 무기 분자를 위한 특이성을 가진 아미노산 올리고머가 발현되어 무기 분자를 결합하여, 화학 반응 효율을 증가시킬 수 있다. 다른 예에서, 발현된 아미노산 올리고머는 유기 분자, 예컨대 생물 방어제를 결합할 수 있다. 이와 같은 필름 또는 섬유를 개인용 군복 또는 센서 시스템 일부로서의 제1 반응체에 혼입시킬 수 있다.In particular, when amino acid oligomers are expressed on the surface, expression of amino acid oligomers may provide a number of commercially available functions, including cell adhesion factors, flexural factors, or binding sites for organic or inorganic molecules. It is not limited to this. Expression of amino acid oligomers allows the virus to be treated with a particular application. For example, films and fibers comprising treated fibers may contain amino acid oligomers that initiate or enhance cell growth for use in tissue treatment applications. In another example, amino acid oligomers having specificity for specific inorganic molecules can be expressed to bind inorganic molecules, thereby increasing chemical reaction efficiency. In another example, expressed amino acid oligomers can bind organic molecules, such as bioprotectants. Such films or fibers can be incorporated into the first reactant as part of a personal military uniform or sensor system.

처리된 바이러스로 만들어진 필름 및 섬유의 유용성에 대하여는 오직 적은 예만이 존재하며, 다른 적용은 당업자에게 용이하고 명백하다.There are only a few examples of the usefulness of films and fibers made of treated viruses, and other applications are easy and apparent to those skilled in the art.

본 발명은 도 2와 3 및 이의 기재사항 및 논의내용을 포함하는 하기의 비제한적인 작업 실시예를 추가적 특징으로 한다. 당업자는 작업 실시예에 대한 소개를 제공하는 도 1-3을 본 발명의 실시에 있어서의 지침으로 사용할 수 있다.The invention is further characterized by the following non-limiting working examples, including FIGS. 2 and 3 and the description and discussion thereof. Those skilled in the art can use FIGS. 1-3 to provide an introduction to working embodiments as a guide in the practice of the present invention.

도 11

도 1A는 나노와이어 합성 반응식 또는 바이러스-입자 조립체의 핵화, 정돈화 및 어닐링을 도시한다. 도 1B는 바이러스 대칭성을 보여준다. 상기 대칭성은 응집에 기초한 어닐링을 위한 필요요건을 만족하는 x, y, 및 z 방향을 따라, 핵화된 입자가 정돈되게 하여준다. 도 1C는 고도로 정돈된 특성의 M13 박테리오파아지를 보여준다. 고도로 정돈된 특성의 자가 조립된 M13 박테리오파아지는 발현된 펩티드의 강성 및 패킹을 통해, 핵화된 입자중에 나타난 바람직한 배향을 촉진하며, 이는 20% 혼입도를 보여준다. 도 1D는 M13 박테리오파아지 바이러스의 구조물을 보여준다. 상기 구조물은 유전적으로 변형가능한 캡시드 및 말단부, 구체적으로 gPVIII, gPIII, 및 gPIX를 가지며, 이들은 바이러스 캡시드 내에 봉입된 파아지미드 DNA에서 코딩된다.1A depicts nucleation, ordering and annealing of nanowire synthesis schemes or virus-particle assemblies. 1B shows virus symmetry. The symmetry allows the nucleated particles to be ordered along the x, y, and z directions that meet the requirements for aggregation based annealing. 1C shows M13 bacteriophage of highly ordered properties. The highly ordered, self-assembled M13 bacteriophage promotes the desired orientation seen in the nucleated particles through the stiffness and packing of the expressed peptide, which shows 20% incorporation. 1D shows the structure of the M13 bacteriophage virus. The construct has genetically modifiable capsids and termini, specifically gPVIII, gPIII, and gPIX, which are encoded in phageimide DNA encapsulated within the viral capsid.

도 22

도 2A-F는 사전 및 사후 어닐링된 ZnS 및 CdS 바이러스성 나노와이어에 대한 전자 현미경도이다. 도 2A는 (100) 반사를 사용하여 예비 어닐링된 ZnS 계통의 암시야 회절 콘트라스트(contrast) 이미지를 보여주고, 이는 핵화된 나노결정의 결정학적 정돈화를 나타내며, 여기서, 콘트라스트는 (100) 브래그(Bragg) 회절 조건을 만족시키는 것으로부터 유래한다. 도 2A의 삽입화는 단일 결정형 [001] 영역 축 패턴 및 우르자이트(wurzite) 결정 구조를 보여주는 다결정질 예비 어닐링된 와이어의 ED 패턴을 보여주며, 이는 바이러스성 주형상에서 나노결정의 바람직한 강한 [001] 영역 축 배향을 제시한다. 비록 샘플 영역이 많은 나노결정으로 구성되어 있을지라도, 전자 회절 (ED) 패턴 (도 2A의 삽입화)은 단일 결정형 거동을 보여준다. 상기 거동은 바이러스상의 나노결정이 바이러스 표면에 대해 수직인 그의 c축으로 배향되는 것을 선호한다는 것을 제시한다. 도 2B는 어닐링 이후에 형성된 개별 ZnS 단일 결정 나노와이어의 명시야 TEM 이미지이다. 도 2B의 상부 왼쪽 삽입화는 [001] 영역 축을 따른 ED 패턴을 보여주며, 이는 어닐링된 ZnS 나노와이어의 단일 결정 우르자이트 구조를 보여준다. 도 2B의 하부 오른쪽 삽입화는 낮은 배율의 TEM 이미지이고, 이는 단분산성인 단리된 단일 결정 나노와이어를 보여준다. 도 2C는 ZnS 단일 결정 나노와이어의 전형적인 HRTEM을 보여주며, 이는 와이어 길이를 연속하여 확장하는 격자 이미지를 보여주는 것이고, 이는 어닐링된 나노와이어의 단일 결정 특성을 확인시켜준다. 0.33 nm의 측정된 격자 공간은 우르자이트 ZnS 결정의 (010) 평면에 대응한다. 나노와이어 축에 대한 (010) 격자 평면의 30o 배향은 ED에 의해 측정된 (100) 성장 방향과 일치한다. 도 2D는 단일 결정 ZnS 나노와이어의 HAADF-STEM 이미지를 나타내며, 상기 나노와이어는 규소 웨이퍼상에서 어닐링된 것이다. 도 2E는 CdS 단일 결정 나노와이어의 HAADF-STEM 이미지를 나타낸다. 도 2F는 개별 CdS 나노와이어의 HRTEM 격자 이미지이다. 실험의 격자 줄무늬 공간, 0.24 nm는 벌크 우르자이트 CdS 결정내의 2개 (102) 평면 사이의 특유한 0.24519 nm 분리와 일치한다.2A-F are electron micrographs of pre and post annealed ZnS and CdS viral nanowires. FIG. 2A shows a dark field diffraction contrast image of a ZnS strain preannealed using (100) reflection, which shows crystallographic ordering of nucleated nanocrystals, where contrast is the (100) Bragg ( Bragg) originates from satisfying diffraction conditions. The implantation of FIG. 2A shows the ED pattern of the polycrystalline pre-annealed wire showing a single crystalline [001] region axis pattern and a wurtzite crystal structure, which is the preferred strong [001] of nanocrystals on viral templates. ] Region axis orientation. Although the sample region consists of many nanocrystals, the electron diffraction (ED) pattern (embedded in FIG. 2A) shows single crystalline behavior. The behavior suggests that the nanocrystals on the virus prefer to be oriented in their c-axis perpendicular to the viral surface. 2B is a brightfield TEM image of individual ZnS single crystal nanowires formed after annealing. The upper left inset of FIG. 2B shows the ED pattern along the [001] region axis, which shows the single crystal urgite structure of the annealed ZnS nanowires. The lower right inset of FIG. 2B is a low magnification TEM image, showing isolated single crystal nanowires that are monodisperse. 2C shows a typical HRTEM of ZnS single crystal nanowires, showing a lattice image that continuously extends wire length, confirming the single crystal properties of the annealed nanowires. The measured lattice space of 0.33 nm corresponds to the (010) plane of the Urgite ZnS crystal. The 30 o orientation of the (010) lattice plane with respect to the nanowire axis coincides with the (100) growth direction measured by ED. 2D shows a HAADF-STEM image of single crystal ZnS nanowires, which are annealed on silicon wafers. 2E shows a HAADF-STEM image of CdS single crystal nanowires. 2F is an HRTEM lattice image of individual CdS nanowires. The lattice stripe space of the experiment, 0.24 nm, is consistent with the distinctive 0.24519 nm separation between the two 102 planes in the bulk urzite CdS crystal.

도 33

도 3A는 물에 가용성인 변형된 바이러스 주형에 의해 합성된 CoPt 와이어를 보여준다. 바이러스의 부재하에 Co 및 Pt 염을 환원시키면 즉시 용액에서 나오는 큰 침전물이 생성되었다. 도 3B는 어닐링되지 않은 CoPt 계통의 TEM 이미지를 보여준다. 도 3B의 삽입화는 어닐링되지 않은 CoPt 와이어의 STEM 이미지를 보여준다. 그곳에 나타나 있는 규모 막대는 100 nm이다. 도 3C는 결정질 L10 CoPt 와이어의 저해상도 TEM 이미지를 보여준다 (약 650 nm X 약 20 nm). CoPt 및 FePt 와이어가 직선형이 되지 않는 경향은, II-VI 계통에 존재하지 않는 나노입자 및/또는 와이어간의 자성 상호작용으로부터 유래할 수 있다. 도 3C의 삽입화는 특징적인 (110) 및 (001), L10 선, 및 계통의 결정성을 보여주는 ED이다. 도 3D는 와이어의 c-축에 수직인 (111) 평면을 갖는 CoPt 와이어의 HRTEM이다. 상기 삽입화 ED는 L10 상에 대 해 특이적인 초격자 구조를 보여준다. 도 3E는 어닐링되지 않은 FePt 와이어의 TEM 이미지이다. 도 3F는 어닐링된 FePt 와이어의 TEM을 보여준다. 삽입화 ED 패턴은 FePt 와이어의 L10 특성을 확인시켜주며, 이는 재료의 결정질 특성을 보여준다.3A shows CoPt wire synthesized by a modified virus template that is soluble in water. Reduction of the Co and Pt salts in the absence of virus immediately produced large precipitates from the solution. 3B shows a TEM image of an annealed CoPt strain. Insertion of FIG. 3B shows STEM images of unannealed CoPt wire. The scale bar shown there is 100 nm. 3C shows low resolution TEM images of crystalline L10 CoPt wires (about 650 nm X about 20 nm). The tendency for CoPt and FePt wires to not be straight may result from magnetic interactions between nanoparticles and / or wires that do not exist in the II-VI strain. The inset of FIG. 3C is ED showing the crystallinity of characteristic (110) and (001), L10 lines, and lineage. 3D is an HRTEM of a CoPt wire with a (111) plane perpendicular to the c-axis of the wire. The inserted ED shows a specific superlattice structure for L10. 3E is a TEM image of an annealed FePt wire. 3F shows the TEM of annealed FePt wire. The embedded ED pattern confirms the L10 properties of the FePt wire, which shows the crystalline properties of the material.

M13M13 박테리오파아지의Bacteriophage 처리 process

작업 실시예에서 사용되는 M13 박테리오파아지는 5개의 유전적으로 변형가능한 단백질 (19, 20, 21); 유전자 생성물 (gP)-3, 6, 7, 8 및 9 (그 중 gP8 단백질의 ~2700 복제물은 야생형 바이러스의 캡시드를 형성함)로 구성되는 높은 생상율의 바이러스 (200 mg/L)이다. 상기 gP8 단백질은 파아지미드 계통을 사용하여 유전적으로 변형 및 발현되며, 이는 gP8 단백질의 N-말단에 대한 기질 특이성 펩티드의 융합을 발생시킨다 (12). 조립화 동안에, gP8 유닛 세포가 쌓여서 바이러스 길이 (c축) 아래로 5배 대칭성을 발생시키고, 이는 삼차원적 구조에서의 융합 펩티드 정돈화의 기원이 된다 (도 1B). 바이러스의 캡시드상에서 펩티드 발현에 대해 전산적으로 분석하면, 가장 가까운 이웃 펩티드 분리는 20% 이상의 혼입도에서 3 nm 정도에서 안정화되었다는 것이 나타났다 (도 1C). 결론적으로, 바이러스의 완전한 미네랄화가 일어나기 위해서는 기질 특이성 융합 펩티드의 높은 혼입이 필요하지가 않다. 3기능성 주형은 바이러스의 근접한 팁 및 원거리에 있는 팁 (구체적으로는 gP3 및 gP9 단백질, 22)에 대한 추가의 유전적 변형을 통해 실현화될 수 있으며, 이는 현재의 시스템이 더욱 높은 외관 비가 되도록 하는데에 사용될 수 있으며, 또한 예를 들어 귀금속, 반도체, 및 산화물과 같은 재료를 포함하는 재료를 도입하여 기능성 이종구조화된 재료를 조립하는데에 사용될 수 있다.M13 bacteriophages used in working examples include five genetically modifiable proteins (19, 20, 21); High product rate virus (200 mg / L) consisting of gene products (gP) -3, 6, 7, 8 and 9, wherein ˜2700 copies of gP8 protein form the capsid of wild type virus. The gP8 protein is genetically modified and expressed using the phagemid lineage, which results in the fusion of substrate specific peptides to the N-terminus of the gP8 protein (12). During assembly, gP8 unit cells accumulate, causing 5-fold symmetry below the virus length (c-axis), which is the origin of fusion peptide ordering in three-dimensional structures (FIG. 1B). Computational analysis of peptide expression on the capsid of the virus revealed that the nearest neighboring peptide separation was stabilized at around 3 nm at incorporation of at least 20% (FIG. 1C). In conclusion, high incorporation of substrate specific fusion peptides is not required for complete mineralization of the virus. Trifunctional templates can be realized through additional genetic modifications to the virus's near and distant tips (specifically gP3 and gP9 proteins, 22), which allows current systems to have higher appearance ratios. It may also be used to assemble functional heterostructured materials by introducing materials including materials such as, for example, precious metals, semiconductors, and oxides.

골격의 Skeletal 미네랄화Mineralization

ZnS 및 CdS 시스템의 미네랄화는 앞서 기재하였고 (11, 12, 17), 저온에서 금속 염 전구체를 사용하여 바이러스성 주형을 항온배양하여 핵화 동안에 나노결정의 균일한 배향을 촉진시키는 것과 관련있으며 (23), 이는 바이러스의 장축에 대한, 핵화된 나노결정의 바람직한 결정학적 배향을 이끈다. 어닐링에 앞서, 바이러스 표면상에서 성장한 우르자이트 ZnS 및 CdS 나노결정 (3-5 nm)은 가까이 접촉하고 있고, 와이어 길이 방향에 대해 수직인 (100) 평면 및 [001] 방향으로 배향되는 것을 선호하고, 이는 전자 회절 (ED), 고해상도 투과 전자 현미경 (HRTEM), 고각 환상 암시야 주사 투과 전자 현미경 (HAADF-STEM), 및 암시야 회절 콘트라스트 이미징 (도 2)에 의해 지지된다 (24). 바이러스에 부착된 입자는, 아마도 예를 들어 이웃하는 펩티드의 블로킹 효과로 인하여 최초 합성 조건 하에서는 융합되지 못하므로, 단일 결정 나노와이어를 형성시키기 위해서는 주형의 제거가 목적되었다. 바이러스-입자 시스템의 열 분석은 350℃에서 유기 재료의 완전한 제거를 보여주었고 (25), 상기 온도는, 열 단계를 사용하여 어닐링을 제자리에서 실시하면서, TEM에 의해 인접 입자의 융합에 대해 관찰된 최소 온도에 대응한다 (26).Mineralization of ZnS and CdS systems has been described previously (11, 12, 17) and involves incubating viral templates with metal salt precursors at low temperatures to promote uniform orientation of nanocrystals during nucleation (23 ), Which leads to the desired crystallographic orientation of the nucleated nanocrystals relative to the long axis of the virus. Prior to annealing, the urethane ZnS and CdS nanocrystals (3-5 nm) grown on the viral surface are in close contact and prefer to be oriented in the (100) plane and [001] direction perpendicular to the wire length direction This is supported by electron diffraction (ED), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), elevation circular dark field scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM), and dark field diffraction contrast imaging (FIG. 2) (24). Particles attached to the virus cannot be fused under initial synthetic conditions, perhaps due to, for example, the blocking effect of neighboring peptides, so the removal of the template was intended to form single crystal nanowires. Thermal analysis of the virus-particle system showed complete removal of the organic material at 350 ° C. (25), which was observed for fusion of adjacent particles by TEM, while annealing was carried out in situ using a thermal step. Corresponds to the minimum temperature (26).

나노와이어의Nanowire 형성 formation

ZnS 및 CdS 입자 융점 (400-500℃) 미만의 온도에서 미네랄화된 바이러스의 어닐링은, 계면 에너지의 최소화 및 유기 주형의 제거를 통해 다결정질 조립체가 단일 결정 나노와이어를 형성하도록 한다 (ZnS 나노와이어에 대해, 길이 분포는 약 600-650 nm였고; CdS 나노와이어에 대해서는, 길이 분포가 약 475 - 500 nm였고; ZnS 및 CdS 나노와이어의 직경은 약 20 nm 였음) (27) (도 2B, E). ED 및 HRTEM은, 그레인(grain) 경계의 제거를 통해 전구체 다결정질 와이어에서 보이는 바람직한 배향을 물려받은 개별 나노와이어의 단일 결정 특성을 보여주었다 (28, 29) (도 2C 및 2D). 비록 열역학적으로 높은 에너지 평면이 있을지라도, 관찰된 ZnS 나노와이어의 [100] 방향 및 (001) 평면 배향은 II-VI 나노와이어에 대한 공통적인 연장 방향과 일치한다 (도 2B 및 2C; 14, 30, 31). 단일 결정 CdS 나노와이어의 HRTEM은 2.4 Å의 격자 공간을 나타내었으며, 상기 격자 공간은 벌크 우르자이트 CdS 결정에 있는 두 (102) 평면 사이의 독특한 2.4519 Å 분리와 일치하였다 (JCPDS#41-1049). 나노와이어 축에 대한 (102) 격자 평면의 43.1°배향은, 나노와이어가 [001] 방향을 따라 연장되었다는 것을 가리키며, 이는 다시 우르자이트 구조를 확인시켜 주었다 (도 2F).Annealing of mineralized viruses at temperatures below the ZnS and CdS particle melting points (400-500 ° C.) allows the polycrystalline assembly to form single crystal nanowires through minimization of interfacial energy and removal of organic templates (ZnS nanowires). For the length distribution was about 600-650 nm; for the CdS nanowires the length distribution was about 475-500 nm; the diameters of the ZnS and CdS nanowires were about 20 nm) (27) (FIG. 2B, E ). ED and HRTEM showed the single crystal properties of individual nanowires that inherited the desired orientation seen in precursor polycrystalline wires through the removal of grain boundaries (28, 29) (FIGS. 2C and 2D). Although there is a thermodynamically high energy plane, the observed [100] and (001) plane orientations of the ZnS nanowires coincide with the common extension direction for the II-VI nanowires (FIGS. 2B and 2C; 14, 30). , 31). The HRTEM of the single crystal CdS nanowires showed a lattice spacing of 2.4 kV, which coincided with the unique 2.4519 mm 3 separation between the two (102) planes in the bulk urzite CdS crystal (JCPDS # 41-1049). . The 43.1 ° orientation of the (102) lattice plane with respect to the nanowire axis indicates that the nanowires extended along the [001] direction, which again confirmed the urzite structure (FIG. 2F).

강자성 Ferromagnetic 나노와이어의Nanowire 형성 formation

강자성 L10 CoPt 및 FePt 시스템에 대한 바이러스 지향성 합성 접근법의 확장은, 이용가능한 재료의 다양성 및 이차원적 자성 재료의 개발에 관한 현재의 기술적 논란 모두를 실시해보기 위해 수행되었다. 화학적으로 정돈된 L10 상의 백금 합금된 자성 재료는, 그의 높은 보자력, 산화에 대한 내성, 및 고유의 자성 이방성 (초고밀도 기록 매질에 대해 중요함)으로 인하여 최근에 관심을 받아왔다 (32). VLS와 같은 합성 경로가 정교한 1-D 반도체성 구조를 생성하고 비특이성 주형 반응식이 재료에 이용가능할지라도, 상기 둘 모두는 고품질의 결정질 금속성 및 자성 나노와이어를 자유 직립형으로 제조하는데에 어려움이 있었다 (33).Ferromagnetic L1 0 extended synthesis of viral-directional approach to the CoPt and FePt systems, was conducted to carry out all the current controversy about the technical development of two-dimensional magnetic materials and variety of available materials. Platinum alloy magnetic material on the L1 0 ordered chemically, has been a recent interest due to (important for high-density recording medium), its high coercive force, resistance to oxidation, and inherent magnetic anisotropy (32). Although synthetic pathways such as VLS produce sophisticated 1-D semiconducting structures and non-specific template reaction schemes are available for the material, both have difficulty in producing high quality crystalline metallic and magnetic nanowires in a free upright form ( 33).

유전자적으로 처리된 골격Genetically processed skeleton

CP7 CoPt 특이성 또는 FP12 FePt특이성 펩티드를 바이러스 캡시드 중으로 융합시킴으로써 M13 박테리오파아지를 변형시켰다. CoPt 및 FePt 입자의 핵화는, gP8 변형된 바이러스의 존재 하에 금속 전구체 염의 화학적 환원을 통해 달성되었다 (18, 34). 350℃에서의 조립체 어닐링은, 직경이 균일한 (10 nm +/- 5%) L10 상의 결정질 CoPt 및 FePt 나노와이어가 성장하는 것을 촉진하였다. 와이어의 결정질 특성은 선택된 영역 ED 패턴에서 볼 수 있었고, 이는 또한 고해상도 TEM 격자 이미징에 의해 특징적인 (001) 및 (110) L10 피이크를 나타낸다 (도 3C, D). 2.177 Å의 격자 공간을 갖는 CoPt 와이어의 장축에 수직인 (111) 평면은 보고된 2.176 Å 값과 일치하였고, 이는 다시 재료의 고도 결정질 특성을 확인시켜주었다 (도 3D, JCPDS#43-1358). Llo 상의 영속성 (550℃ 이상에서 동역학적으로 영향을 받기 쉬움 (15))은 응집에 기초한 어닐링 동안에 그의 배향을 유지하려는 입자의 성향에서 기인한다.M13 bacteriophage was modified by fusing CP7 CoPt specific or FP12 FePt specific peptides into the viral capsid. Nucleation of CoPt and FePt particles was achieved through chemical reduction of metal precursor salts in the presence of gP8 modified virus (18, 34). Assembly annealing at 350 ° C. promoted the growth of crystalline CoPt and FePt nanowires on a uniform diameter (10 nm +/− 5%) L1 0 . The crystalline properties of the wires were seen in the selected area ED pattern, which also shows characteristic (001) and (110) L1 0 peaks by high resolution TEM grating imaging (FIG. 3C, D). The (111) plane perpendicular to the long axis of the CoPt wire with a lattice spacing of 2.177 Å was consistent with the reported 2.176 Å value, again confirming the highly crystalline properties of the material (FIG. 3D, JCPDS # 43-1358). Ll o on the persistence (receiving the dynamic impact in more than 550 ℃ easiness 15) is caused in the tendency of the particles to maintain their alignment during the annealing based on the aggregation.

나노와이어Nanowire 고안 시뮬레이션 Design simulation

작업 실시예를 포함하는 본 발명은 시뮬레이션 방법을 사용하여 더욱 이해될 수 있다. 예를 들어, A7 속박된(constrained) 서열의 Monte Carlo 시뮬레이션은 단리물로부터 펩티드를 캡시드 환경으로 전달할 때에 주쇄 2면각의 표준 편차가 21% 감소되게 하며, 이는 융합 펩티드에 강성이 부여되었음을 입증한다 (35). 바이러스 길이를 따른 바람직한 결정학적 배향에 관하여 상기 핵화된 입자의 정돈화는 펩티드 융합의 안정성 및 바이러스 외피의 대칭성의 결과라고 여겨진다. 나노결정 정돈화는, 응집에 기초한 결정 성장 메커니즘의 배향 요건을 만족시킴으로써, 어닐링된 나노와이어의 단일 결정 특성을 촉진시켰다 (14). 배향을 나타내는 입자는 그 중 다수가 일관적으로 있지 않을 것이라고 예상되지만, 소수의 나노결정이 바람직한 결정학적 배향을 채택하기 위해 회전해야 하고, 계면 및 그레인 경계 에너지 모두를 최소화하기 위해 다수부분과 병합한다.The invention, including working embodiments, can be further understood using simulation methods. For example, Monte Carlo simulations of the A7 constrained sequence resulted in a 21% reduction in the standard deviation of the backbone dihedron when transferring the peptide from the isolate to the capsid environment, demonstrating that the fusion peptide was given stiffness ( 35). With regard to the preferred crystallographic orientation along the virus length, the ordering of the nucleated particles is believed to be the result of the stability of peptide fusion and the symmetry of the viral envelope. Nanocrystal ordering facilitated the single crystal properties of annealed nanowires by meeting the orientation requirements of the crystal growth mechanism based on aggregation (14). Particles exhibiting orientation are anticipated that many of them will not be consistent, but few nanocrystals must rotate to adopt the desired crystallographic orientation and merge with multiple portions to minimize both interface and grain boundary energy. .

부가적인 실험의 상세한 사항은 하기에서 찾을 수 있다.Details of additional experiments can be found below.

본 발명의 다양한 구현예를 만들고 사용하는 것을 여기에서 논의하였지만, 본 발명은 매우 다양한 구체적인 상황에서 구현될 수 있는 많은 이용가능한 발명적 개념을 제공한다는 것을 인식할 것이다. 여기에서 논의한 구체적 구현예는 본 발명을 만들고 사용하기 위한 단순한 예시적인 구체적 방법이고, 본 발명의 범주를 제한하는 것은 아니다. While making and using various embodiments of the invention have been discussed herein, it will be appreciated that the invention provides many available inventive concepts that can be implemented in a wide variety of specific contexts. The specific embodiments discussed herein are merely exemplary specific ways to make and use the invention, and do not limit the scope of the invention.

하기의 참고문은 선행 기술로 인정되지는 않으나, 본 발명을 실시함에 있어서 당업자가 지침으로 삼기 위해 사용될 수 있으며, 또한 그의 전문이 참조로서 본원에 포함되어 있다.The following references are not to be regarded as prior art, but may be used by one of ordinary skill in the art to guide the practice of the present invention, which is also incorporated herein by reference in its entirety.

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19. C. F. Barbas III et. al., Phage Display, A Laboratory Manual, (CSHL Press, New York, 2001). 19. C. F. Barbas III et. al., Phage Display, A Laboratory Manual, (CSHL Press, New York, 2001).

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24. 입자 크기 분포에 따라, 3 시간 동안 400-500℃에서 아미노실란화된 SiO2 웨이퍼상에서 ZnS 미네랄화된 바이러스를 어닐링하고, 이어서 1:1 물 및 에탄올에서 초음파처리하였다. 어닐링화된 와이어의 현탁액을 가시화를 위해 TEM 그리드상에 점적 코팅하였다. 기질의 습윤성을 증가시키는 것은 바이러스 조립체의 정렬을 위해 중요하였다. 24. Depending on the particle size distribution, the ZnS mineralized virus was annealed on aminosilanated SiO 2 wafers at 400-500 ° C. for 3 hours and then sonicated in 1: 1 water and ethanol. Suspensions of the annealed wire were dipped onto the TEM grid for visualization. Increasing the wettability of the substrate was important for the alignment of the viral assembly.

25. 열 중량 분석이 Perkin Elmer 200 TGA/DTA에서 실시되었다 (공기, 아르곤, 및 형성 가스 (5% H2)로 이루어진 유동 가스 사용). 시료는, 1 mg 펠릿 중 바이러스-입자 현탁액을 원심분리하고 건조하여 제조하였다.25. Thermogravimetric analysis was performed on Perkin Elmer 200 TGA / DTA (using a flowing gas consisting of air, argon, and forming gas (5% H2)). Samples were prepared by centrifuging and drying the virus-particle suspension in 1 mg pellets.

26. JEOL 2010 및 2010-FEG 현미경을 사용하여 분석한 TEM 시료. ZnS 및 CdS 시료의 HAADF 분석은 JEOL 2010-FEG에서 실시하였음. CoPt 시스템의 제자리 열 분석은 Gatan 열 단계를 사용하여 JEOL 200CX에서 실시하였음.26. TEM samples analyzed using JEOL 2010 and 2010-FEG microscopes. HAADF analysis of ZnS and CdS samples was performed by JEOL 2010-FEG. In situ thermal analysis of the CoPt system was performed on a JEOL 200CX using Gatan thermal steps.

27. S. B. Qadri et. Al. , Phys. Rev. B 60,9191 (1999). 27. S. B. Qadri et. Al. , Phys. Rev. B 60,9191 (1999).

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33. Y. H. Huang, H. Okumura, G. C. Hadjipanayis, D. Weller,J. Appl. Phys. 91,6869 (2002). 33. Y. H. Huang, H. Okumura, G. C. Hadjipanayis, D. Weller, J. Appl. Phys. 91,6869 (2002).

34. 1 mL의 CoPt 특이성 바이러스 (1012 파아지/mL)와, 1:1 비의 0.5 mM CoCl2 및 0.5 mM H2PtCl6 를 상호작용시킴으로써 CoPt 와이어를 합성하였음. FePt의 경우, 1 ml의 파아지 (1012 파아지/mL)를 0.01 mM FeCl2 및 0.01 mM H2PtCl6 와 혼합하였음. 상기 혼합물의 혼합을 보장하기 위해 10 분 동안 와동시키고, 0.1 M NaBH4를 첨가하여 목적하는 나노입자를 형성하는 금속을 환원시켰음. CoPt 및 FePt 시스 템을 SiO TEM 그리드에 직접 적용하고 형성 가스 (5% H2) 하에서 어닐링하여, 350℃에서 3 시간 동안 산화의 개시를 방지하였음.34. CoPt wires were synthesized by interacting 1 mL of CoPt specific virus (10 12 phage / mL) with 0.5 mM CoCl 2 and 0.5 mM H 2 PtCl 6 in a 1: 1 ratio. For FePt 1 ml of phage (10 12 phage / mL) was mixed with 0.01 mM FeCl 2 and 0.01 mM H 2 PtCl 6 . Vortex for 10 minutes to ensure mixing of the mixture and add 0.1 M NaBH 4 to reduce the metal to form the desired nanoparticles. CoPt and FePt systems were applied directly to the SiO TEM grid and annealed under forming gas (5% H 2 ) to prevent the onset of oxidation for 3 hours at 350 ° C.

35. 바이러스 조립체를 적절한 번역 벡터를 적용함으로써 Protein Data Bank(#1ifj)로부터 얻은 gP8 단백질 구조로부터 재구축하였음. 무작위 수의 발생자를 이용하여 소정 혼입 백분율로 gP8 조립체로 펩티드 삽입물을 실제로 혼입시켰다. 펩티드 삽입물을 캡시드 환경에 모델링하였다. (Monte Carlo 소프트웨어 MCPRO 사용 (Jorgensen, W. L. , MCPRO, Version 1.68, Yale University, New Haven, CT, 2002.)) 여기서, 용매 효과는 Poisson-Boltzmann 툴키트 ZAP (OpenEye Scientific Software.)에 의해 밝혔다.35. Virus assembly was reconstructed from gP8 protein structure obtained from Protein Data Bank (# 1ifj) by applying the appropriate translation vector. A random number of generators were used to actually incorporate the peptide insert into the gP8 assembly at a certain percentage of incorporation. Peptide inserts were modeled in the capsid environment. (Using Monte Carlo software MCPRO (Jorgensen, W. L., MCPRO, Version 1.68, Yale University, New Haven, CT, 2002.)) Here, the solvent effect was revealed by the Poisson-Boltzmann Toolkit ZAP (OpenEye Scientific Software.).

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60. Fairley, Peter, (2003) Germs That Build Circuits, IEEE Spectrum 37-41. 60. Fairley, Peter, (2003) Germs That Build Circuits, IEEE Spectrum 37-41.

Claims (32)

무기 나노와이어로부터 실질적으로 제거된 유기 골격(scaffold)을 가지며, 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자에 의해 본질적으로 이루어진 무기 나노와이어(nanowire). Inorganic nanowires having an organic scaffold substantially removed from the inorganic nanowires and consisting essentially of fused inorganic nanoparticles substantially free of organic skeletons. 제1항에 있어서, 무기 나노와이어가 하나 이상의 결정질 도메인(domain)을 갖는 것인 무기 나노와이어. The inorganic nanowire of claim 1, wherein the inorganic nanowire has one or more crystalline domains. 제1항에 있어서, 무기 나노와이어가 반도체 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물에 의해 본질적으로 이루어지는 것인 무기 나노와이어. The inorganic nanowire of claim 1, wherein the inorganic nanowires consist essentially of a semiconductor material, a metallic material, a metal oxide material, a magnetic material, or a mixture thereof. 제1항에 있어서, 나노와이어의 길이가 약 250 nm 내지 약 5 미크론이고, 너비가 약 5 nm 내지 약 50 nm인 것인 무기 나노와이어.The inorganic nanowire of claim 1, wherein the nanowires are from about 250 nm to about 5 microns in length and from about 5 nm to about 50 nm in width. 제1항에 있어서, 무기 나노와이어가 결정질이고, 무기 나노와이어가 반도체 재료, 금속성 재료, 금속 산화물 재료, 자성 재료, 또는 이의 혼합물에 의해 본질적으로 이루어지는 것인 무기 나노와이어. The inorganic nanowire of claim 1, wherein the inorganic nanowires are crystalline and the inorganic nanowires consist essentially of a semiconductor material, a metallic material, a metal oxide material, a magnetic material, or a mixture thereof. 제1항에 있어서, 나노입자가 배향되어 있는 무기 나노와이어.The inorganic nanowire of claim 1, wherein the nanoparticles are oriented. 제1항에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to claim 1, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length. 제1항에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 평균 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to claim 1, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average width. 제1항에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성이고, 또한, 평균 너비에 있어서도 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to claim 1, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length and substantially monodisperse in average width. 제5항에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to claim 5, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length. 제5항에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 평균 너비에 있어서 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to claim 5, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average width. 제5항에 따른 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 나노와이어는 평균 길이에 있어서 실질적으로 단분산성이고, 또한, 평균 너비에 있어서도 실질적으로 단분산성인 것인 조성물.A composition comprising a plurality of inorganic nanowires according to claim 5, wherein the nanowires are substantially monodisperse in average length and substantially monodisperse in average width. 복수의 무기 나노와이어를 포함하며, 상기 무기 나노와이어는 유기 골격이 실질적으로 없는 융합된 무기 나노입자를 포함하는 것인 조성물.A plurality of inorganic nanowires, wherein the inorganic nanowires comprise fused inorganic nanoparticles substantially free of organic backbone. 하기의 단계를 포함하는, 무기 나노와이어의 형성 방법:A method of forming an inorganic nanowire, comprising the following steps: (1) 하나 이상의 무기 나노와이어용 전구체 재료를 제공하는 단계; (2) 연장된(elongated) 유기 골격을 제공하는 단계; (3) 상기 골격의 존재 하에 상기 하나 이상의 전구체 재료를 반응시켜 나노입자를 형성시키며, 여기서, 상기 나노입자는 상기 연장된 유기 골격의 길이를 따라 배치되는 것인 단계; 및 (4) 상기 골격 및 나노입자를 열 처리하여, 나노입자의 융합에 의해 무기 나노와이어를 형성시키는 단계.(1) providing one or more precursor materials for inorganic nanowires; (2) providing an elongated organic backbone; (3) reacting the one or more precursor materials in the presence of the backbone to form nanoparticles, wherein the nanoparticles are disposed along the length of the elongated organic backbone; And (4) heat treating the backbone and nanoparticles to form inorganic nanowires by fusion of nanoparticles. 제14항에 있어서, 유기 골격이 나노와이어로부터 실질적으로 제거되는 것인 방법.The method of claim 14, wherein the organic backbone is substantially removed from the nanowires. 제14항에 있어서, 연장된 유기 골격이 나노입자에 결합하는 표면 펩티드를 골격 길이를 따라 포함하는 것인 방법.The method of claim 14, wherein the extended organic backbone comprises surface peptides along the backbone length that bind to the nanoparticles. 제14항에 있어서, 열 처리 단계가 약 100℃ 내지 약 1,000℃에서 수행되는 것인 방법. The method of claim 14, wherein the heat treatment step is performed at about 100 ° C. to about 1,000 ° C. 16. 하기의 단계를 포함하는, 무기 나노와이어의 형성 방법:A method of forming an inorganic nanowire, comprising the following steps: (1) 하나 이상의 무기 나노와이어용 전구체 재료를 제공하는 단계; (2) 유기 골격을 제공하는 단계; 및 (3) 무기 나노와이어를 형성시키고 나노와이어로부터 골격을 실질적으로 제거하기 위한 조건 하에서, 상기 골격의 존재 하에 상기 하나 이상의 전구체 재료를 반응시키는 단계.(1) providing one or more precursor materials for inorganic nanowires; (2) providing an organic skeleton; And (3) reacting the at least one precursor material in the presence of the skeleton under conditions for forming an inorganic nanowire and substantially removing the skeleton from the nanowire. 필라멘트성 바이러스 골격 및 상기 골격상의 무기 나노와이어 전구체를 제공하고, 필라멘트성 바이러스 골격을 제거하여 무기 나노와이어를 생성시키는 것을 포함하는 무기 나노와이어의 제조에 있어서 희생성 유기 골격으로서의 필라멘트성 바이러스의 용도. Use of a filamentous virus as a sacrificial organic backbone in the manufacture of an inorganic nanowire comprising providing a filamentous viral backbone and an inorganic nanowire precursor on said backbone, and removing the filamentous viral backbone to produce inorganic nanowires. 필라멘트성 유기 골격 및 상기 골격상의 무기 나노와이어 전구체를 제공하고, 필라멘트성 유기 골격을 제거하면서 상기 무기 나노와이어 전구체를 무기 나노와이어로 전환시켜 무기 나노와이어를 생성시키는 것을 포함하는 무기 나노와이어의 제조에 있어서 희생성 유기 골격으로서의 필라멘트성 유기 골격의 용도. Providing a filamentous organic skeleton and an inorganic nanowire precursor on the skeleton, and converting the inorganic nanowire precursor into an inorganic nanowire while removing the filamentous organic skeleton to produce an inorganic nanowire. Use of a filamentous organic skeleton as a sacrificial organic skeleton in 골격을 유전적으로 처리하여 골격의 길이를 제어하는 단계를 포함하는, 골격상에 배치된 무기 나노와이어의 길이를 제어하기 위한 연장된 유기 골격의 용도. Use of an extended organic backbone to control the length of inorganic nanowires disposed on the backbone, comprising genetically treating the backbone to control the length of the backbone. 제1항에 따른 나노와이어와 전기적으로 접촉하는 전극을 포함하는 장치.An apparatus comprising an electrode in electrical contact with the nanowire of claim 1. 제22항에 있어서, 상기 장치가 전계 효과 트랜지스터인 것인 장치.23. The device of claim 22, wherein the device is a field effect transistor. 제22항에 있어서, 상기 장치가 센서인 것인 장치.The device of claim 22, wherein the device is a sensor. 제1항에 따른 나노와이어의 연결된 단편을 복수개 포함하는, 단편화된 나노와이어. Fragmented nanowires comprising a plurality of linked fragments of the nanowires according to claim 1. 나노와이어의 연결된 단편을 복수개 포함하며, 상기 나노와이어는 융합된 무기 나노입자를 연장된 유기 골격상에 포함하는 것이고, 상기 연장된 유기 골격은 다른 연장된 유기 골격에 결합시키기 위해 사용되는 골격의 양 말단부에 결합 자리를 갖는 것인, 단편화된 나노와이어.A plurality of linked fragments of nanowires, the nanowires comprising fused inorganic nanoparticles on an extended organic backbone, wherein the extended organic backbone is an amount of backbone used to bind to another extended organic backbone. Fragmented nanowires, which will have a binding site at the terminal. 하기의 단계를 포함하는, 연장된 유기 골격을 사용하여 나노와이어를 제조하는 방법: A method of making nanowires using an extended organic backbone, comprising the following steps: 골격 길이를 따라 있는 결합 자리 및 골격의 적어도 한 말단부에 있는 결합 자리를 포함하는 복수의 결합 자리를 포함하는 연장된 유기 골격을 제공하는 단계;Providing an extended organic backbone comprising a plurality of binding sites comprising a binding site along a backbone length and a binding site at at least one end of the backbone; 골격 길이를 따라 나노와이어 전구체 조성물을 배치시켜 골격화된 전구체 조 성물을 형성시키는 단계; 및 Placing the nanowire precursor composition along the backbone length to form a backbone precursor composition; And 상기 골격화된 전구체 조성물을 처리하여 골격을 제거하고 나노와이어를 형성시키는 단계.Treating said skeletal precursor composition to remove backbone and form nanowires. 제27항에 있어서, 연장된 유기 골격이 골격의 양 말단부에 결합 자리를 갖는 것인 방법.The method of claim 27, wherein the extended organic backbone has binding sites at both termini of the backbone. 제27항에 있어서, 골격 말단부에 있는 결합 자리를 사용하여 다른 구조에 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 27, further comprising binding to another structure using a binding site at the backbone end. 제27항에 있어서, 다른 구조는 다른 연장된 유기 골격인 방법.The method of claim 27, wherein the other structure is another extended organic skeleton. 제14항에 있어서, 연장된 유기 골격은, 나노입자에 결합하는 외피(coat) 단백질 복제물상의 표면 펩티드를 골격 길이를 따라 포함하며, 상기 펩티드는 골격 길이를 따라 외피 단백질의 일부 복제물상에서 표현되는 것인 방법.The method of claim 14, wherein the extended organic backbone comprises surface peptides along coat lengths on coat protein copies that bind nanoparticles, wherein the peptides are expressed on some copies of the coat proteins along the backbone length. How to be. 제14항에 있어서, 연장된 유기 골격은, 나노입자에 결합하는 외피 단백질 복제물상의 표면 펩티드를 골격 길이를 따라 포함하며, 상기 펩티드는 골격 길이를 따라 외피 단백질의 실질적으로 모든 복제물상에서 표현되는 것인 방법.The method of claim 14, wherein the extended organic backbone comprises surface peptides along the scaffold length that bind to the nanoparticles, wherein the peptides are expressed on substantially all copies of the coat protein along the backbone length. Way.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013176363A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 아주대학교산학협력단 Method for preparing nanocomposite comprising tin-based multiphase nanostructure and amorphous carbon, and cathode active material containing same
US9309405B2 (en) 2010-01-15 2016-04-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Nanofiber-nanowire composite and fabrication method thereof
US9334301B2 (en) 2012-05-21 2016-05-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Nucleic acid construct and method of preparing nanoparticle using the same

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