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新規プロセス"二溶液法""を提案し、"高規則性粒子積層膜の2次元パターニング"(下記に詳細を記載)および、"粒子球状集積体の作製およびパターニング"を行った。
SiO_2粒子をメタノール中に十分に分散させ、シラノール基領域とオクタデシル基領域にパターン化されたパターン化自己組織化単分子膜(SAM)上に滴下した。コロイド溶液は、疎水性領域からはじかれ、主に親水性領域にパターン化して存在する。さらに、基板をメタノールと混じり合いにくいヘキサン中にゆっくりと浸漬し、余分な溶液を取り去るためゆっくりと振動させた。これらのプロセスにより、コロイド溶液はOTS-SAM領域から十分にはじかれ、親水性シラノール基領域に沿ってパターン化した状態となる。その後、コロイド溶液内のメタノールが外相のヘキサン中へと徐々に溶解し、コロイド溶液の体積を徐々に収縮させていく。このメタノールの溶解により、粒子の存在できる領域は徐々に狭くなっていき、コロイド溶液内の粒子濃度は上昇する。高濃度のコロイド溶液となった状態においても、粒子が高い分散性を持つ条件とすることにより、粒子の凝集を抑え、fcc(hcp)化・最密充填化を進行させることができる。さらにメタノールの溶解が進むと粒子同士が接触せざるを得ないコロイド溶液サイズまで収縮する。この乾燥末期において、粒子-粒子間にカーブ(ヘキサン相に対して凹のカーブ)を描いたメタノール溶液の架橋が形成され、粒子同士を引きつけ合うメニスカス力が働く。この力により、fcc(hcp)化・最密充填化が促進される。これらのプロセスでは、親水性/疎水性パターン化SAM上に形成されるコロイド溶液パターンを、粒子集積化の鋳型として用い、コロイド溶液の収縮および乾燥末期のメニスカス力によりfcc(hcp)化・最密充填化を進行させ、高いパターン精度・高規則性を有する粒子集積体パターンを作製した。
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