メカノケミカル反応を用いたシリコン基板上への微粒子制御配列

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13875147
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 鈴木 道隆 姫路工業大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20137251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯村 健次 姫路工業大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30316046) ; 廣田 満昭 姫路工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30047609)
• Keywords: シリコン基板 / メカノケミカル反応 / 疎水化表面処理 / 粒子配列 / 微粒子 / 選択的付着 / 自己組織化

Research Abstract

基板表面に高級アルコールなどの表面改質剤存在下でダイヤモンド針などを使って局所的に機械的な力を加えて傷を付けると、その傷部分だけがメカノケミカル反応を起こし、表面が疎水化する。その基板に疎水性表面を持つ固体微粒子を分散散布すると、疎水性引力によって改質した傷の部分だけに選択的に固体微粒子を集積付着させることができる。この方法は基板上への自己組織化粒子付着法であり、簡単な装置と安いコストで微粒子集積体を作ることができる。本年度の実験から得られた研究結果を以下に示した。
1)基板表面をコロナ放電処理あるいはCTAB(セチルトリメチルアンモニウム)処理することによって親水化し、水の接触角がほぼ0°にできることを確認した。
2)メカノケミカル反応の表面改質剤としてはヘキシルアルコールあるいはそのヘキサン溶液を用いると水の接触角を80〜100°と疎水化できることを確認した。
3)基板表面全体を上記方法で親水化処理した後に、ヘキシルアルコール存在下で傷を付けると傷の部分だけが疎水化し、そこだけに疎水性粒子を選択的に付着できる。
4)シリコン基板にダイヤモンド針で傷を付けると割れが入るが、微小回転砥石を使って傷を付ければ割れを入れずに表面改質ができる。
5)本方法はクーロン力を使っていないので、シリコン基板だけではなく、電子ビーム法などが使えない導電性の金属基板(アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板)にも適用可能であることも確認した。

Research Products

• [Publications] M.Suzuki, D.Z.Zhang, K.Iimura, M.Hirota: "Particle Assembling on Plate using Mechano-chemical Reaction"Proceeding of World Congress on Particle Technology 4. Sydney, Australia. (CD-ROM). (2002)