• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

ナノパーツを用いた3次元構造の順序付き自己組み立て

Research Project

Project/Area Number 15656036
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Production engineering/Processing studies
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

松本 潔  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10282675)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 下山 勲  東京大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (60154332)
福田 勝己  東京工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (20134471)
Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
Keywords自己組織化 / SAM / 表面修飾 / 親水・疎水加工 / 自己組み立て / 疎水性相互作用 / 電気二重層 / ファンデルワールス力 / 自己組織化単分子膜 / 閉構造の組立
Research Abstract

本研究の目的は、表面修飾した微細なパーツを用い、それを順序だてて組み立てて、任意の3次元構造体を作成する手法を探索することである。
3次元構造の材料となる微小パーツとしては、シリコン基板を半導体プロセスにより加工し、直径10um程度の円柱形状を作成した。円柱の片面に金膜を蒸着し、さらにその上に自己組織化単分子膜(SAM)を形成した。これらの微小パーツを分散媒の中で撹拌し、ランダムな衝突を起こさせることにより、自己組み立てを行った。
組み立て順序については、疎水性相互作用と静電反発力のバランスを、分散媒のpHを変えることにより、制御した。具体的には、pH=6.5程度では、単分子膜間には疎水性相互作用が働き結合が生じるが、単分子膜の形成されていないシリコン表面は帯電するため反発しあう。pH=2.0程度に下げると、シリコン表面の電荷が消失し、シリコン表面同士も結合するようになる。この手法を用いて、順序を付けなければ組立たない、鎖状の微細構造の組み立てに成功した。
微小パーツ間の結合力を、定量的に評価するための計測システムを開発した。結合力の検出には、厚さ300nm、長さ350ミクロンの力計測カンチレバーを開発した。これは、サブnNの分解能を持ち、液体中で計測が可能である。このシステムを用いて、微小パーツの結合力を評価した結果、微小パーツ間の結合力が100pN/um^2程度であること、またpHを変えることで結合力が変化していることを確認した。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2005 2004 2003 Other

All Journal Article (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) Publications (2 results)

  • [Journal Article] Binding Force Measurement between Micro-Scale Flat Surfaces in Aqueous Environment by Force-Sensing Piezoresistive Micro-Cantilevers2005

    • Author(s)
      Hiroaki Onoe, Murat Gel, Kazunori Hoshino, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama
    • Journal Title

      18th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS '05) Proceedings

      Pages: 16-19

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Three-Dimensional Micro Self-Assembly Using Hydrophobic Interaction Controlled by Self-Assembled Monolayers2004

    • Author(s)
      Hiroaki Onoe, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama
    • Journal Title

      Journal of Microelectromechanical Systems Vol.13,No.4

      Pages: 473-477

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Sequential Self-Assembly by Controlling Interactive Forces between Microparticles2004

    • Author(s)
      Hiroaki Onoe, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama
    • Journal Title

      17th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS '04) Proceedings

      Pages: 5-8

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] ピエゾ抵抗カンチレバーを用いた微小液中平面間の結合力計測システム2004

    • Author(s)
      尾上弘晃, ゲルムラト, 星野一憲, 松本潔, 下山勲
    • Journal Title

      第21回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム 講演論文集

      Pages: 357-360

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 3D Micro Self-assembly Using a Hydrophobic Interaction Controlled by SAMs2003

    • Author(s)
      Hiroaki Onoe, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama
    • Journal Title

      16th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS '03) Proceedings

      Pages: 606-609

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] pHによるマイクロ粒子自己組立ての結合力制御2003

    • Author(s)
      尾上弘晃, 松本潔, 下山勲
    • Journal Title

      第20回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム 講演論文集

      Pages: 429-432

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 構造体の組立方法2004

    • Inventor(s)
      下山 勲, 松本 潔, 尾上 弘晃
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2004-015946
    • Filing Date
      2004-01-23
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Hiroaki Onoe, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama: "3D Micro Self-assembly Using a Hydrophobic Interaction Controlled by SAMs"Proc.on 16th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS'03). 606-609 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Hiroaki Onoe, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama: "Sequential Self-Assembly by Controlling Interactive Forces between Microparticles"Proc.on 17th IEEE International Conference on Micro electro Mechanical systems(MEMS'04). 5-8 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

URL: 

Published: 2003-04-01   Modified: 2018-05-07  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi