2016 Fiscal Year Annual Research Report
Micro Chmical modification tool for region selective surface treatment
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15K13731
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
内山 一美 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (40151899)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 微小化学描画 / 微小化学反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
材料表面の位置選択的に化学修飾を行う方法として，ディップペンリソグラフィー，フォトリソグラフィーなどがある。これらは材料表面に反応性試薬を塗布或いは自己組織化により修飾するものである。いずれの方法とも溶液中での化学反応を行うことはできない。また，溶液中で試薬を送達する手段として，プッシュプル型送達システムがあげられる。この方法では分解能は10～100μm程度であるものの，反応を利用する表面化学修飾はできない。そこで我々は材料表面の任意の位置に微小位置選択的に任意の化学反応をおこし，μ～nmの分解能で描画するマイクロ化学ペンを開発した。化学ペンは内径250μmの石英製キャピラリー三本からなり，二本のキャピラリーから反応試薬を吐出し，残りの一本から試薬と溶媒を吸引する。キャピラリー開口部は，溶媒中に沈めた材料表面に近接させ，二本のキャピラリーから反応試薬を送液すると，試薬の拡散により重なり合う領域が生じる。これにより材料表面で化学反応を位置選択的に起こすことができる。
作製した化学ペンを用いて，種々の微小化学描画を行った。陽イオン性高分子と陰イオン性高分子を反応させガラス基板表面に幅約20μm，長さ500μm以上の直線状高分子構造体を形成することができた。次に銀鏡反応を利用した金属銀による描画を行った。基板表面に3電極を構成する銀電極を描画し，サイクリックボルタムメトリーを行ったところ，通常の銀電極と同様のボルタモグラムを得ることができた。次にバイオフィルムに，オルトフタルアルデヒドと亜硫酸イオンをそれぞれ別々のノズルから吐出し，タンパク質の微小蛍光ドットパターンを作製した。描画線幅の更なる微小化を行ったところ約800nm線幅で高分子ワイヤを描画することに成功した。更にノズル孔径を小さくすると，銀鏡反応において約100 nmの銀ワイヤの描画ができることが確認された。
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