界面吸着分子の光重合反応を利用したナノ・マイクロパターン化単分子膜の作製

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750773
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 中川 勝 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (10293052)
• Keywords: マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性 / 超薄膜 / 高分子合成 / 材料加工・処理 / 光化学

Research Abstract

パターン状に区画化されたヘテロ界面を用いて、機能性分子、生体分子、細胞組織、金属や半導体微粒子の固体表面への選択的な固定化が可能となり、化学・バイオ・光学センサー等の素子開発が試みられ始めている。しかしながら、表面において、官能基などの化学的な性質や静電相互作用などの物理的性質を異にするパターン化単分子膜は、界面制御技術の一つと考えられ、その有用性が十分に指摘されながらも、現在、数種類の手法と材料系しか存在しない。実用面から、より簡便に、パターン状の単分子膜を作製することが望まれている。申請者は、環境保全の観点から完全水系でのパターン作製法の開発が必要不可欠となると考え、界面吸着分子の光重合反応を利用した単分子膜パターンの作製法を提案している。この方法により、水溶液での製膜さらには電解質水溶液による画像形成が可能となった。本年度では、本手法で作製したネガ型単分子膜パターン上への選択的な物質集積法を検討した。具体的には、生体分子のモデルとして、アミノ基やカルボキシル基修飾蛍光ポリスチレン微粒子の選択吸着を検討した。高分子微粒子の選択吸着挙動は、粒子分散媒体の影響を大きく受けることが分った。このネガ型単分子膜パターンは、十分な吸着制御能を示さないことが分かった。精密な吸着制御を行なうには、粒子表面と基板表面間での静電引力と斥力の設計や、粒子表面間の静電斥力制御が必要であるという知見を得た。吸着膜形成物質の吸着量が小さいこと、光重合反応という多分子反応を利用していることが吸着制御能を低下させている原因であると考え、`新たに静電吸着膜のポジ型パターニング法に移行し、研究を進展させるに至った

Research Products

• [Publications] N.Nakagawa, et al.: "Photocontrollabiiity of liquid crystal alignment by a self-assembled monolayer formed from azobenzene-containing tetracation through couloumbic interactions"Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol., Sect. A,. 345. 275-280 (2000)
• [Publications] 中川勝, 他: "集積回路の作製を目指した単分子膜レジストによる微細加工"新しい半導体プロセスと材料, CMC. 92-107 (2000)
• [Publications] M.Nakagawa, et al.: "Photopatterning of self-assembled monolayers to generate aniline moieties"Colloids Surf., A : Physicochem. Eng. Aspects. (in press).
• [Publications] S.-K. Oh et al.: "Relationship between the ability to control liquid crystal alignment and wetting properties of calix[4]resorcinarene monolayers"J. Mater. Chem.. 11. 1563-1569 (2001)