ミクロ構造化フレキシブル光反応セルを用いた空間制御分子接合

• 研究課題/領域番号: 20656116
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 杉村 博之 京都大学, 工学研究科, 教授 (10293656)
• 研究期間 (年度): 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2008年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
• キーワード: 光化学 / 微細加工 / シリコン / 有機分子接合 / 分子エレクトロニクス / 自己組織化 / マイクロ反応セル / 単分子膜

研究概要

有機分子-シリコン共有結合界面とこの分子接合シリコンを電子集積回路の機能要素とするには、その微細パターン化が要求される。しかしながら、被加工材料が機能性有機分子であり、プラズマや劇薬を使用する従来の微細加工技術は、有機分子の種類によってはダメージを与えてしまう可能性が有り、最適な手法とは言い難い。そこで、本研究では、『フレキシブルマイクロリアクター』を使い『局所的に光反応誘起』し、『分子接合空間を2次元的に制御』する分子接合と微細パターニングを同時に行なう手法を開発を提案した。本研究の目標は『マイクロ光反応セルを用いたシリコン表面への局所的分子接合』というアイデアの有効性を、具体的に実証することにある。
実際に、本研究では、
・PDMSマイクロ反応セルを水素終端化シリコン基板を密着させ、
・反応セル内部に反応溶液を封入し、試料環境を窒素置換、
・PDMSマイクロ反応セル越しに水素終端化シリコン/反応溶液を可視光照射する
反応器を設計試作し、実験を行った。反応溶媒によってはPDMSセルが膨潤し封止ができないなどの困難があったが、低膨潤性溶媒の探索,セル表面にコーティングを施すなどPDMSの膨潤防止策等の工夫によって、接合実験を行うことができた。まだ、改善の余地は多いにあるものの、有機分子を光化学反応によってシリコン表面に局所的に接合するというアイデアの有効性と、PDMSセルの可視光励起反応セルへの適応可能性を、確認することに成功した。