电连接结构及其产生方法和电布线方法技术

一种能够把布线电连接到生物聚合物的电连接结构，一种电连接结构的产生方法，和一种能够执行纳米级布线的电布线方法。本发明专利技术的产生方法的第一方面使用了一个碳纳米管作为电极，并使碳纳米管接触生物聚合物。产生方法的第二方面把电流施加到第一方面的电极和生物聚合物之间。本发明专利技术的电连接结构包括至少一个由碳纳米管形成的电极和生物聚合物，其中电极与生物聚合物接触。在本发明专利技术的电布线方法中，碳纳米管形成的电极接触生物聚合物以完成电连接。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电连接结构及其产生方法和电布线方法
本专利技术涉及一种电连接结构，及其产生方法，和一种电布线方法。更具体地讲，本专利技术涉及一种使用诸如脱氧核糖核酸(DNA)，核糖核酸(RNA)或蛋白质之类的生物聚合物的电连接结构，一种电连接结构的产生方法，和一种电布线方法。专利技术背景迄今为止，对于将DNA，RNA和蛋白质之类的生物聚合物绝缘材料用作电子元件的期望一直不高。但是，由于制造纳米级器件的技术的发展，已经开始研究用这种生物聚合物作为制造电子器件的电子材料。此外，也期望在把电极连接到生物聚合物以测量它们的电特性的测试和检查中使用这些生物聚合物。在这种情况下最大的问题是生物聚合物与电极之间的电连接。在一种产生硅器件和类似器件中使用电极的方法中，一般是通过光曝光法或电子束曝光法在光刻胶上形成一个图形，然后在图形上沉积金属、半导体之类的材料而敷设(电连接)它们的。此外，还有一种方法，在这种方法中特意地把硫羟基(thiol group)(SH基)加入到一个分子中，并且把带有硫羟基的分子任选地粘贴到一个金电极上。但是，在使用光刻胶的方法中，抗蚀显影中使用的有机溶剂或类似物会化学损害DNA，RNA或蛋白质之类的生物聚合物。即使是把生物聚合物简单地粘结到一个金属电极上，导电性将随生物聚合物的粘结状态变化。-->在使用硫羟基的方法中，材料受到限制，大多数生物聚合物不能使用。此外，当把DNA，RNA或蛋白质之类的生物聚合物简单地放置在一个金属(例如金或铂)电极上时，由于金属表面上氧化膜的作用，金属电极与生物聚合物之间的接触电阻是不稳定的。因此，不能期待有稳定的电连接，并且接触电阻值偏离10％左右，或更多。另外，DNA，RNA和蛋白质之类的许多生物聚合物是具有5MΩ·cm或更大的电阻值的绝缘材料。当把这些生物聚合物用作电子元件时，需要形成和设置纳米级的电极，以便靠近生物聚合物。但是，由于金属布线的尺寸相对于生物聚合物的尺寸太大(太厚)，因而一直难于形成微小的电布线。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种能够以有效的方式形成电连接到DNA，RNA或蛋白质之类的生物聚合物的电布线的电连接结构，和一种电连接结构的产生方法。本专利技术的另一个目的是要提供一种允许纳米级布线的电布线方法。上述目的是通过以下措施实现的。根据本专利技术的电连接结构的产生方法的第一方面是一种包含以下步骤的方法：提供一个碳纳米管作为电极；且使电极与生物聚合物接触。根据本专利技术的电连接结构的产生方法的第二方面是一种包括在提供碳纳米管作为电极且使电极与生物聚合物接触的步骤之后，在电极和生物聚合物之间施加电流的步骤的方法。根据本专利技术的电连接结构的产生方法的第三方面是第二方面的方法，其中施加电流期间的电压是1至20V。根据本专利技术的电连接结构的产生方法的第四方面是第一方面的方法，其中生物聚合物是DNA和RNA中的一个。-->根据本专利技术的电连接结构的产生方法的第五方面是第一方面的方法，其中生物聚合物具有一个极性基团，并且使该极性基团和电极相互接触。根据本专利技术的电连接结构的产生方法的第六方面是第一方面的方法，其中电极在其一个端部具有一个极性基团，并且使该极性基团与生物聚合物相互接触。根据本专利技术的电连接结构的产生方法的第七方面是第五方面的方法，其中极性基团是从羧基、羰基、羟基、胺基和酰胺基中选择的至少一个。根据本专利技术的电连接结构的第一方面是一种包括至少一个由碳纳米管形成的电极，和一种生物聚合物的电连接结构，其中电极与生物聚合物接触。根据本专利技术的电连接结构的第二方面是第一方面的电连接结构，其中生物聚合物是DNA和RNA中的一个，并且电极与生物聚合物DNA和RNA中的一个表面扩散了Na+离子的部分接触。根据本专利技术的电连接结构的第三方面是第一方面的电连接结构，其中电极在其一个端部具有一个极性基团，且生物聚合物在其一个部位具有一个极性基团，各自的极性基团相互排斥，并且电极的端部与生物聚合物中不存在极性基团的部位接触。根据本专利技术的电连接结构的第四方面是一种电连接结构包括至少一个由碳纳米管构成的电极，和一种生物聚合物，其中电极经过一个极性基团与生物聚合物接触。根据本专利技术的电连接结构的第五方面是第四方面的电连接结构，其中极性基团存在于生物聚合物的表面，且该生物聚合物是一种蛋白质。根据本专利技术的电连接结构的第六方面是第四方面的电连接结构，其中极性基团存在于电极的一个端部。根据本专利技术的电布线方法的第一方面是一种包括通过使电极与生物聚合物接触而把碳纳米管形成的电极电连接到生物聚合物的步骤的方法。-->根据本专利技术的电布线方法的第二方面是第一方面的方法，其中在利用一种将生物聚合物电连接到电极的电连接结构的电特性之前，将电流施加到该电连接结构以便稳定生物聚合物与电极之间的电连接。根据本专利技术的电布线方法的第三方面是第一方面的方法，其中电极在其一个端部具有一个极性基团，极性基团产生对生物聚合物的吸引力。附图说明图1是正在与碳纳米管接触的DNA的概念图。标号1和2每个代表一个碳纳米管；图2是一个多探针原子力显微镜的概念图。标号30a，30b和30c中的每一个代表一个碳纳米管探针，标号32代表一个压电激励器(piezoactuator)，标号34a和34b每个代表一个探针支座，标号42代表一个基底，标号44代表一个样品；图3是显示粘附度测量原理的说明图；图4是显示探针引起的粘附度变化的曲线图；图5示出了示例3的电流/电压特性。具体实施方式根据本专利技术的第一方面的一种电连接结构的产生方法是一种将碳纳米管用作电极并且使电极与一种生物聚合物接触的方法。此外，根据本专利技术的第二方面的一种电连接结构的产生方法是一种在使电极与生物聚合物接触之后把电流施加(将电接通)到电极和生物聚合物之间的方法。根据本专利技术的电连接结构的上述产生方法，能够以稳定的方式将碳纳米管连接到生物聚合物。-->这里描述的生物聚合物是指存在于活性体(living body)中的聚合物，例如，DNA，RNA，或蛋白质。近年，DNA和蛋白质的人工合成已经成为可能。因此，人造生物聚合物也可以适用于本专利技术。此外，生物聚合物可以是由多种类型的生物聚合物的组合形成的。此外，碳纳米管(此后有时称为“纳米管”)没有特别的限制，只要能够经过碳纳米管将电流施加到生物聚合物。可以使用具有单壁或多壁的或变化的碳纳米管(比如：纳米角(nano horn)，纳米珠(nano beads)，纳米线圈(nano coil))，并且优选使用具有0.5nm至50nm直径的碳纳米管。另外，也可以使用碳纳米管束，只要它们是导电的。根据本专利技术的一种电连接结构的产生方法，通过简单地使碳纳米管接触生物聚合物，以获得稳定的接触状态；或通过使它们相互接触之后进一步将电流施加到碳纳米管和生物聚合物，以获得更稳定的连接。获得这种接触状态的原理尚不清楚，但认为是由于以下的作用。碳纳米管是由片状石墨结构构成的，并且具有一端封闭的中空圆柱体结构。在碳纳米管的表面上产生强范德瓦尔斯力。因此，当存在一个化学极性基团(例如一个OH基或一个COOH基)或离子时，会产生强吸引力。此外，由于碳纳米管的石墨结构是稳定的，不同于金属，它的表面不容易氧化，并且表面上的原子排列也是稳定的。在DNA或RNA之类的生物聚合物中，通过对Na原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电连接结构的产生方法，该方法包括以下步骤：提供一个碳纳米管作为电极；和使电极与一种生物聚合物接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2001-3-16 2001-758341、一种电连接结构的产生方法，该方法包括以下步骤：提供一个碳纳米管作为电极；和使电极与一种生物聚合物接触。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括，在提供碳纳米管作为电极和使电极与生物聚合物接触步骤之后，将电流施加到电极与生物聚合物之间的步骤。3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中施加电流期间的电压是1至20V。4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中生物聚合物是DNA和RNA中的一个。5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中生物聚合物具有一个极性基团，且使极性基团与电极相互接触。6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中电极在其一端具有一个极性基团，且使极性基团与生物聚合物相互接触。7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中极性基团选自羧基、羰基、羟基、胺基、和酰胺基中的至少一个。8、一种包括至少一个由碳纳米管形成的电极和一种生物聚合物的电连接结构，其中电极与生物聚合物接触。9、根据权利要求8所述的电连接结构，其特征在于，其中生物聚合物是DNA和RNA中的一个，并且电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边浩之，真锅力，重松大志，下谷启，清水正昭，
申请(专利权)人：富士施乐株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]