超異方性ナノシリンダー構造形成・転写過程のX線散乱―分光同時評価とダイナミクス

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18101005
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 彌田 智一 Tokyo Institute of Technology, 資源化学研究所, 教授 (90168534)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 茂 高知大学, 教育研究部自然科学系, 准教授 (70253333)
• Keywords: X線散乱 / シリンダー構造 / ブロックコポリマー / 転写複合化 / ミクロ相分離

Research Abstract

本研究は、材料作製に効率よくフィードバックできる実験室仕様の薄膜小角X線散乱-分光同時測定システムを開発し、世界最高品位の垂直配向ナノシリンダーアレイ(NCA)構造の(1)形成プロセス、(2)外場配向制御プロセス、(3)ナノ構造転写・複合化プロセスを分子レベルからナノ構造レベルに至る配向・構造ダイナミクスを解明する。実験室使用のX線源を用いて、本研究者等が開発した両親媒性液晶ブロックコポリマー薄膜のGISAXS信号を数十分の測定時間で検出した(Chemistry Letters, 28, 408-409(2009))。このことは、本研究目標の基盤を整えるもので、付設の分光測定用ステージによる分光同時測光への道を拓くものである。具体的には、(1)重金属染色によるコントラスト増強無しで、スメクティック相液晶層構造と垂直配向シリンダー構造の散乱ピークの検出、(2)付設温度可変ステージによる温度可変GISAXS測定により、スメクティックC相における液晶メソゲンのチルト角の直接測定、(3)ラビング処理した基板や本年度に発見した塗工前濃厚溶液のフィルター効果による面内配向シリンダー構造のGISAXS測定による確認を行った。特に、(3)については、溶液濃縮過程におけるミセル会合構造のデフォーメーションが面内配向構造を誘起することを明らかにし、同じブロックコポリマーによるシリンダー構造の垂直配向と面内配向を塗工プロセスによって制御できることを開発した。さらに、垂直配向シリンダー構造のブロックコポリマー薄膜をマスクとするシリコンウエハ表面の全湿式表面ナノパターニングを確立し、得られた世界最小の16nm周期のナノホールアレイ構造のGISAXS測定により確認したほか、シリンダー内電解重合による導電性高分子ナノワイヤアレイ構造、ゾルゲル法を適用したシリカナノピラーアレイ構造など本研究対象の各種材料へのナノ構造転写・複合化プロセスの構造形成のモニタリングに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Self-organized formation and self-repair of a two-dimensional nanoarray of Ge quantum dots epitaxially grown on ultrathin SiO2-covered Si substrates (2010)
  • Author(s): Nakamura Y. ; Murayama A. ; Watanabe R. ; Iyoda T. ; Ichikawa M
  • Journal Title: NANOTECHNOLOGY 21(9) Pages: 1-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nanohole Arrays Fabricated on Gold Surfaces by Total Wet Nanopatterning through Block Copolymer Masks (2009)
  • Author(s): Watanabe R. ; Ito K. ; Iyoda T. ; Sakaguchi H.
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 48(6) Pages: 06FE08-1-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laboratory-GISAXS Measurements of Block Copolymer Films with Highly Ordered and Normally Oriented Nanocylinders (2009)
  • Author(s): Komura M. ; Watanabe K. ; Iyoda T. ; Yamada T. ; Yoshida H. ; Iwasaki Y.
  • Journal Title: CHEMISTRY LETTERS 38(5) Pages: 408-409
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 小村元憲、彌田智一(分担執筆)
  • Journal Title: ソフトマター 分子設計・キャラクタリゼーションから機能性材料まで(丸善) Pages: 59-68
• [Presentation] 高分子ナノ相分離構造薄膜の光電気工学的展開 (2010)
  • Author(s): 彌田智一
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会 特別依頼講演
  • Place of Presentation: 近畿大学本部キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] 高分子ミクロ相分離の構造制御とテンプレート物性工学 (2010)
  • Author(s): 彌田智一
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会 基調講演
  • Place of Presentation: 近畿大学本部キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] Free-standing block copolymer membrane with visualized molecule-transport channels (2009)
  • Author(s): 彌田智一
  • Organizer: The 4^<th> International Symposium on Integrated Molecular/Materials Engineerring (ISIMME 2009)
  • Place of Presentation: 中国成都四川大学
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Presentation] Free-standing block copolymer membrane with visualized molecule-transport channels (2009)
  • Author(s): 彌田智一
  • Organizer: The 1st FAPS Polymer Congress
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-22
• [Presentation] 高分子薄膜の構造制御と機能複合化に関する研究 (2009)
  • Author(s): 彌田智一
  • Organizer: 第58回高分子討論会 受賞講演
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] PEOナノシリンダーチャンネルを利用したブロックコポリマーテンプレート工学 (2009)
  • Author(s): 彌田智一
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-17