2016 Fiscal Year Annual Research Report
モノマー超薄膜の光重合とナノスケールでの力学物性の均一化
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15H03860
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中川 勝 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10293052)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 祥一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20514863)
廣芝 伸哉 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40635190)
中嶋 健 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90301770)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 高分子合成 / 超薄膜 / 表面・界面物性 / マイクロ・ナノデバイス / 表面電位 / 材料加工・処理 / 微細加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコン基板上のアルミニウムを陽極酸化して得られる多孔質アルミナ薄膜に、アセチレンガスの熱分解により炭素被膜を形成させて、平均孔径21nm、高さ50nmのホール形状を有するモールドを作製した。疎水性や親水性の各種アクリレートモノマーの充填挙動を調べた結果、充填挙動はモノマー粘度に支配されず、ヒドロキシ基の数の多い高粘性モノマーの方が充填しやすい新たな知見を得た。モールドの孔径分布が10-40nmであることに着目し、成形された硬化樹脂ピラーの直径を計測した結果、ヒドロキシ基の数の多い高粘性モノマーの方がより小さなサイズまで成形できることを見出した。
共振ずり測定によりナノギャップでのモノマーの粘度を解析した結果、親油性モノマーでは、清浄なシリカ表面では7nmから著しいモノマー粘度の上昇が認められたのに対し、長さフルオロアルキル基で修飾された撥油性表面では、約8nmで疎水性モノマーをはじき出す現象が起こることを見出した。表面エネルギーが比較的小さく、モノマーの界面粘度を上昇させないモールドの表面としてトリフルオロエチル基修飾シリカ表面が適していることが示唆された。
アルゴンミリングによりクロムのハードマスクを除去するプロセスを採用することで誘起結合プラズマエッチングにより孔径7nm、深さ20nmのシリカモールドの作製に成功した。共振ずり測定で示唆された離型剤表面を用いることで、硬化樹脂の成形を行えることを実証できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
成形樹脂パターンをマスクに金属等のナノ構造をドライエッチングにより作製するためのシリカモールドの作製技術を習得でき、世界で初の最小孔径7nmのシリカモールドの作製の実証、レジストパターンの成形実証に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
マイクロ・ナノ構造が共存する金属のパターン作製には、位置選択的な光硬化性液体の液滴の配置が必要であり、そのためのレーザー加工による作製技術を完成させた。１滴の液量がサブピコリットルであるので、モールドへの充填に必要な液滴量を面内密度で精密に制御して残膜厚の均一化と更なる薄膜下を狙う。実際にイオンミリング等で金属等のナノパターンを作製して、ドライエッチングによる不均一性の評価を行い、光硬化樹脂に形成されるミクロゲルのサイズと加工金属の形状との関係の把握を進める。
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Research Products
(21 results)
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[Presentation] シングルナノ造形にむけた研究2017
Author(s)
中川勝, 伊藤駿也
Organizer
2017年第1回ナノインプリント技術研究会
Place of Presentation
東京都（五反田アリアル会議室）
Year and Date
2017-02-17 – 2017-02-17
Invited
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[Presentation] Print and imprint for nanofabrication2016
Author(s)
Takahiro Nakamura, Kento Seki, Masaru Nakagawa
Organizer
2nd International Conference on Photoalignment & Photopatterning in Soft Materials (PhoSM)2016
Place of Presentation
Nagoya（Nagoya University）
Year and Date
2016-11-24 – 2016-11-27
Int'l Joint Research
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