2013 年度実施状況報告書

弾性基板上のLB膜のシワを用いた規則的な微細構造の作製

研究課題

研究課題/領域番号	25410223
研究種目	基盤研究(C)
研究機関	信州大学
研究代表者	渡邊真志信州大学, 繊維学部, 准教授 (90301209)
研究期間 (年度)	2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード	座屈不安定性
研究概要	ゴム状の基板に硬い薄膜を密着させ、面と平行に圧縮応力を加えると規則的なシワが生じる現象が知られており、これは座屈不安定性と呼ばれている。スケールの大きいものでは褶曲による山の形成や、皮膚のシワも座屈不安定性によるものであるが、マイクロメートルか、それ以下のスケールでも、これによるシワを作製することは可能である。特に、ゴム状の材料およびその上の硬い薄膜の材料を適切に選択すると、極めて規則正しいシワが得られることが知られており、規則的かつ微細な表面構造を、簡単で低コストなの方法で作製する手法として利用できると考えられる。このようなシワの周期は、薄膜の厚みに比例することが知られているので、原理的には薄い膜を用いれば、小さい周期のシワが得られると予想される。そこで本研究では数ナノから数十ナノメートル程度の厚みを持つ膜としてLB膜を利用することを考えた。予想では数十から数百ナノメートルの周期のシワが得られるはずで、このような可視光より短い周期の微細表面構造は、将来的には反射防止フィルムや波長選択フィルタなどへの応用も期待できる。実験としてはステアリン酸のLB膜の作製をしてLB膜作製装置の使い方を習得してから、ステアリン酸コバルトでのLB作製を試みている段階である。作製したLB膜を基板に掬い取る工程に関しては、ガラス板を基板として用いるところから始めて、現在、金属板を撓ませて、LB膜を掬い取れるような治具の作製を試行錯誤して行っているところである。作製したLB膜の形状の評価のために、原子間力顕微鏡の使い方の習得を目指して練習をしているところでもある。自分にとって初めて取り組む分野の研究であり、新たに習得すべき実験技術が多く予想以上に時間がかかっており、まだ発表できるほどのデータは出ていないが、残り２年の研究期間のうちには結果を出せるよう努力したいと考えている。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由 LB膜の研究は初めて取り組む分野なので、基本的な実験技術を習得するのに予想外に時間が掛かっている。これを乗り越えれば、そのあとは順調に進むと思われる。LB膜の作製を実際に行うには、装置の購入だけでなく、実験に必要なこまごまとした道具を揃えることや、トラフの洗い方、ウィルヘルミープレートの洗浄などにも慣れることが必要であるし、実験条件を試行錯誤的に決めていかなければならない点でも時間がかかる。そのため、それなりの経験・練習が必要で、そこのところに時間がかかることは、ある程度予想していたものの、予想以上に時間がかかっている状態である。最近になって、ようやく基本的なLB膜作製技術が習得できて来たので、これから研究を加速させて遅れを取り戻したいと考えている。
今後の研究の推進方策	LB膜作製の基本的実験技術に習熟した後は、当初の計画通りに進める予定である。平成２６年度は、ステアリン酸の各種金属塩を用いてLB膜を作製する計画である。作製したLB膜の評価については、主として原子間力顕微鏡で形状を観察する予定である。また、LB膜作製の実験条件と作製されたLB膜の形状との関係を調べること、また、LB膜を掬い取る基板を工夫して膜に方向と幅のそろったシワを作ることについて検討を進める。