機能性無機微粒子の精密配列制御法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13875122
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 河本 邦仁 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30133094)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 増田 佳丈 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20324460) ; 米澤 徹 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90284538)
• Keywords: 自己組織膜 / 二酸化珪素 / 粒子 / サイト選択配置 / マイクロデバイス / マイクロパターニング / 配列 / 表面修飾

Research Abstract

N_2雰囲気下でSi基板をPTCS(フェニルトリクロロシラン)溶液中に浸漬してPTCS自己組織膜を作製し、ここにフォトマスクを通してUV照射を行う事により、フェニル基とOH基のマイクロパターンを作製した。
SiO_2粒子(500nmφ及び15nmφ)の表面にTCES(トリクロロシアノエチルシラン)を結合させて最表面をCN基とし、さらにt-BuOK(カリウムブトキシド)によりCOOH基へと変性した。このSiO_2粒子最表面のCOOH基と自己組織膜上のOH基をDCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)により縮合させてエステル結合を形成させることにより、自己組織膜上のOH基上に選択的にSiO_2粒子を配置させることを試みた。UV照射によりシラノール基へと変性した領域からは、SEM観察によりSiO_2粒子が確認され、フェニル基上からは粒子は観測されなかった。この手法により、マイクロメーターオーダーの2次元粒子配列パターンが形成された。また、ダイヤモンドチップで自己組織膜表面を走査する事により、機械的にフェニル基を取り去り、任意の箇所をシラノール基へと変性した自己組織膜上からも粒子の選択的配列が確認され、1次元の粒子細線が形成できた。また、AFMリソグラフにより変性した自己組織膜上からも選択的粒子配列が確認された。上記のエステル結合の形成に代えて、酸あるいは塩基により粒子表面のシラノール基と自己組織膜上のシラノール基との間でのシロキサン形成を利用して粒子配列を行った。UV照射によりパターン化した自己組織膜を塩酸、硫酸あるいは水酸化ナトリウム溶液中に浸して数分間保持した後、アセトンですすいでSEM等により観察した。いずれのケースに於いてもシラノール基上への粒子の選択的配列が確認された。また、塩酸を用いた反応においては、密に詰まった2次元粒子配列パターンが形成できた。

Research Products

• [Publications] Y. Masuda, W. S. Seo, K. Koumoto: "Arrangement of Nanosized Ceramic Particles on Self-Assembled Monolayers"Jph J. Appl. Phys.. 39. 4596-4600 (2000)
• [Publications] Y. Masuda, W. S. Seo, K. Koumoto: "Two-dimensional arrangement of fine silica spheres on self-assembled monolayers"Thin Solid Films. 382. 183-189 (2001)
• [Publications] 増田佳丈, 立花薫, 伊藤稔, 河本邦仁: "機能性微粒子のパターニング・3次元配列の創製と応用"マテリアルインテグレーション. 14.8. 37-44 (2001)
• [Publications] 増田佳丈, 河本邦仁: "無機粒子が発現する新機能と粒子配列技術"無機マテリアル. 7.284. 4-12 (2000)