[发明专利]碳纳米管链及其生产工艺和目标检测器及目标检测方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请基于并且要求2006年3月31日申请的在先日本专利申请No.2006-100656的优先权，其全部内容通过参考引用并入本文。

技术领域

本发明涉及由碳纳米管行构成的碳纳米管链，还涉及碳纳米管链的生产工艺、使用碳纳米管链的目标检测器、以及使用目标检测器的目标检测方法。

背景技术

碳纳米管(在下文中可称作“CNT”)在包括电子和电工工业的各种领域中被用作创新的材料，且经由例如电弧放电、激光汽化、热化学气相沉积(thermal CVD)或等离子体化学气相沉积(plasma CVD)生产。由此方法生产的已知的碳纳米管分类成包括单个石墨片的单层碳纳米管(单壁纳米管；SWNT)，和包括多个石墨片的多层碳纳米管(多壁纳米管；MWNT)。

碳纳米管的优良物理特性使其适用于各种用途上，包括例如集成电路、计算机半导体芯片的电接插件、电池、高频天线、扫描隧道显微镜、原子力显微镜和扫描探针显微镜的微器件。另外，人们还期待着碳纳米管在许多其它领域中的各种应用。当多层碳纳米管尤其用于需要高清晰度、高准确性等的纳米技术中时，理想的碳纳米管需整齐地排放。

然而，通过电弧放电等制备的碳纳米管的长度、厚度等不一致，且生产得到的是离散的微细颗粒；因此，很难得到指定数目的碳纳米管且使其以整齐间距排列。

为了克服这些困难，提出了用于生产碳质纳米结构的工艺，此工艺的步骤包括，通过气相碳化以阳极氧化铝(矾土)纳米孔为模板生长碳纳米纤维、除去沉积在矾土层表面的碳、以及溶去阳极氧化铝(矾土)纳米孔(见日本专利申请特开(JP-A)No.2004-243477)。这些方法的优点在于其能够精确控制在阳极处理的环境下纳米孔的尺寸，以及在纳米孔内生产的碳纳米管的尺寸。然而，所生产的阳极氧化铝(矾土)纳米孔两维地排列成如六方密堆积结构等，因此，所得到的碳质纳米结构是碳纳米管的两维聚集体。因此，此方法不能提供整齐排列(例如，成行)的碳纳米管。

本发明的目的在于解决上述常规问题并达到以下说明的目的。即本发明的目的在于提供由长度为1μm或更小的碳纳米管行构成的碳纳米管链，该碳纳米管链适用于例如作为目标检测器或传感器；还提供高效的碳纳米管链生产工艺；通过使用碳纳米管链提供能够进行高灵敏度检测，以及对各种目标包括致病物质、生物物质和有毒物质进行定性和定量分析的目标检测器，其能够适用作生物传感器和气敏传感器；以及通过使用目标检测器能够对检测目标进行简易和高灵敏度检测的目标检测方法。

发明内容

解决以上问题的方法在所附的权利要求中叙述。即本发明的碳纳米链包括一载体和一端与载体表面结合的多个碳纳米管，其中多个碳纳米管定向于与载体表面基本上成一直角的方向。如上所述，碳纳米管的一端与载体结合，由此使碳纳米管定向于与载体表面基本上成一直角的方向。因此，当载体为一片状物件、带状物件或线状物件时，可分别形成片状碳纳米管链、带状碳纳米管链或线状碳纳米管链。另外，由于碳纳米管链具有吸附能力和释放能力，能够对各种目标包括致病物质、生物物质和有毒物质进行检测，并适用于各种领域中包括例如作为目标检测器、生物传感器和气敏传感器。

本发明用于生产碳纳米管链的工艺涉及本发明的碳纳米管链的生产，该工艺包括在金属层中形成凹槽，和进行纳米孔形成处理以形成纳米孔结构，其中于各凹槽中形成纳米孔行，该纳米孔定向于与金属层表面基本上成一直角的方向(纳米孔结构形成步骤)；于各纳米孔中形成碳纳米管(碳纳米管形成步骤)；除去沉积在凹槽间的金属层基面(1ands)表面上的碳(碳清除步骤)；以及溶去金属层(金属层溶去步骤)。

在本发明的纳米孔结构形成步骤中，凹槽在金属层中形成，接着对金属层进行纳米孔形成处理。由此得到纳米孔结构，其中在凹槽中得到纳米孔行，所述纳米孔定向于与金属层表面基本上成一直角的方向。在碳纳米管形成步骤中，于纳米孔中形成碳纳米管。在碳清除步骤中，除去在碳纳米管形成步骤中沉积在凹槽间的金属层基面表面上的碳。在金属层溶去步骤中，溶去金属层。通过这些步骤，有效地生产本发明的碳纳米管链。