ブロックコポリマーによるベシクル構造体等の形成とその表面固定化過程の解析

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18656225
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 木原 伸一 Hiroshima University, 大学院・工学研究科, 準教授 (30284524)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 滝嶌 繁樹 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10188120) ; 春木 将司 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90432682)
• Keywords: ブロックコポリマー / 自己組織化薄膜表面構造 / フラーレン / 表面張力 / 超臨界二酸化炭素 / ナノ粒子配置 / 絡み合い / スピンコーティング

Research Abstract

有機溶媒分散による粒子配置の観察 PS-b-PMMA(50.0K-20.9K)/Toluene濃度を変えて,表面張力を測定し,表面張力の低下率の変化から1.4wt%から2.9wt%でミセルが形成されはじめることが推測された.この濃度以下とこの濃度範囲でスピンコート+熱アニーリングしたサンプルを比較したが,両者とも自己組織化は部分的なものに留まり,分子量が絡み合いを形成する長さでないために被覆状態が不均一である予想された.一方,2ないし4つ程度の絡み合いを形成するPS-b-PMMA(166.2K-42.0K)/Tolueneについては,濃度の依存性は小さく,直径33±9nmのドットを有する自己組織化した薄膜が得られた.50:50で混合したPS-b-PMMA(50.0K-20.9K)/PS-b-PMMA(166.2K-42.0K)/Toluene溶液では,その形成密度が0.8倍程度に低下し,下地にランダムコポリマーを配置した場合,1.1倍程度のドットの集積性が増大した.溶媒種をTolueneからdichlorobenzeneに変更した場合も同様の傾向が得られたが,僅かながらドットサイズの増加が見られた.C60をPS-b-PMMA溶液へ溶解させた場合,dichlorobenzeneよりもToluene溶媒を利用した方がPMMA相またはPS相とPMMA相の界面への選択配置は良好にようにAFM観察からは判断されたが,ドット構造が崩れた.一方で,Co(III)/Acetate, Cr(III)/Acetateを用いた場合,金属錯体のμmサイズの凝集体が多くみら,ナノサイズの自己組織化構造形成を阻害した.一方でFe_3O_4粒子は公称で10nm粒子であるが,まばらに凝集し30nmサイズ程度の凝集体を形成しPS相へ選択的に配置されていることがAFM観察された.
二酸化炭素による可塑化効果の検討 PS-b-PMMA(166.2K-42.0K)/Tolueneによる表面凹凸が2nm程度の平滑な直径33±9nmのドットを有する薄膜に超臨界二酸化炭素暴露した.超臨界二酸化炭素(10MPa,40℃,12h以上)でドームが重なった表面が形成され,より高圧(17MPa〜25MPa,6h以上)では検討した範囲では,PS相が押しつぶされ,PMMA相が盛り上がった構造が形成された.