JP2000143705A - 高分子薄膜とその製造方法 - Google Patents

高分子薄膜とその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ５０ｎｍ未満の超薄膜であってもその形成が
容易であって、しかも表面平坦性を確保することがで
き、機能性膜としての利用性を高めることのできる高分
子薄膜を提供する。 【解決手段】 固体表面に親和性を有する重合性の液状
モノマーを含む多成分系液体に浸漬することにより固体
表面に吸着された液状モノマーが重合されてなることを
特徴とする高分子薄膜とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、高分子薄
膜とその製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、固体センサー、化学物質合成の
ための担体あるいは触媒、物質分離材、光機能膜、その
他の光・電子デバイス等として有用な、ナノメートルオ
ーダーの厚みの高分子薄膜とその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、各種の固体基板の
表面に高分子薄膜を形成することが様々の目的のもとに
行われてきている。そしてこの高分子薄膜形成のための
方法についても様々な試みがなされてきている。たとえ
ば、回転させた固体基板の表面に重合性液体を流下させ
て架橋重合膜を形成するスピンコート法や、あるいは浸
漬法、スプレーコート法等がその代表的な方法である。
【０００３】しかしながら、このような従来の高分子薄
膜の形成方法においては、形成可能とされる薄膜の厚み
はいずれも５０ｎｍ（ナノメートル）以上のものであっ
て、５０ｎｍ未満の膜厚とすることは極めて困難であ
り、しかも形成された薄膜は、膜厚を均一とすることが
できず、平坦表面とすることが困難で、微細なピンホー
ルの形成を回避することも難しいという問題があった。
【０００４】このため、従来の高分子薄膜においては、
固体センサー、光・電子機能デバイス、あるいは精密化
学合成のための担体や触媒、さらには分離材等の機能性
材として用いることには大きな制約があった。そこで、
この出願の発明においては、以上のとおりの従来技術の
問題点を解消し、５０ｎｍ未満の超薄膜であってもその
形成が容易であって、しかも表面平坦性を確保すること
ができ、機能性膜としての利用性を高めることのでき
る、新しい高分子薄膜とその製造方法を提供することを
課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第１には、固体表面
に親和性を有する重合性の液状モノマーを含む多成分系
液体に接触することにより固体表面に吸着された液状モ
ノマーが重合されてなることを特徴とする高分子薄膜を
提供する。また、この出願の発明は、第２には、液状モ
ノマーの液体中の濃度が１．５ｍｏｌ％以下である前記
の高分子薄膜を、第３には、液状モノマーは炭素・炭素
不飽和結合の存在によって重合可能とされている高分子
薄膜を、第４には、多成分系液体が重合開始剤、重合触
媒ないしは重合促進剤の少くとも１種を含む高分子薄膜
を、第５には、固体表面は、ガラス、セラミックス、半
導体金属ないしは樹脂のうちの少くとも１種である高分
子薄膜を、第６には、膜厚が５０ｎｍ未満である高分子
薄膜を提供する。
【０００６】そしてまた、この出願の発明は、第７には
前記いずれかの高分子薄膜の製造方法であって、固体表
面に親和性を有する重合性の液状モノマーを含む多成分
系液体に固体表面を浸漬し、次いで固体表面に吸着され
た液状モノマーを重合させることを特徴とする高分子薄
膜の製造方法を、第８には重合は光照射による光重合と
して行う製造方法をも提供する。
【０００７】以上のとおりのこの出願の発明は、発明者
らによって、多成分系、たとえば二成分系液体中に浸漬
した固体表面には、一方の成分の選択吸着膜が形成さ
れ、特に、低濃度では表面親和性の成分の場合にナノメ
ートルオーダーの厚みの吸着層が形成されるとの知見を
得たことから、吸着成分として重合性のモノマーを用
い、このモノマーの選択吸着膜を形成し、これを重合す
ることにより、従来では不可能であった５０ｎｍ未満の
膜厚の高分子薄膜を得ることを可能としたことに基づい
て完成されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】この出願の発明は上記のとおりの
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。まず、この発明の高分子薄膜とその製造方
法においては、多成分系液体には、固体表面に親和性を
有し、かつ重合性の液状モノマーが含まれているものと
する。この場合の固体表面との親和性は、選択吸着能と
して固体表面の性質に対応している。たとえば固体表面
のＯ（酸素原子）やＨ（水素原子）、Ｓｉ−Ｏ−結合
性、ＯＨ結合性、その他表面の元素との親和性として考
慮されることになる。この親和性を有する、重合性の液
状モノマーは、所要の温度において液状であって、かつ
熱や光、さらには放射線、触媒の存在下等の条件のもと
でホモ重合、あるいは共重合可能なものである。たとえ
ば代表的には炭素・炭素不飽和結合、より具体的にはエ
チレン性不飽和結合を有するものが例示される。アクリ
ル酸あるいはそのエステル、アミド、ニトリル等の誘導
体、メタクリル酸あるいはそのエステル、アミド、ニト
リル等の誘導体、ビニルアルコールもしくは酢酸ビニル
エステル等のその誘導体、マレイン酸あるいはそのエス
テル等の誘導体等がこれらモノマー化合物として例示さ
れる。
【０００９】液状モノマーは、単一化合物でもよいし、
複数種の化合物であってもよい。これらの液状モノマー
を含む多成分系液体は、相溶性のない、もしくは相溶性
の低い複数種の液体物質によって構成される。より適当
には二成分系液体である。液性モノマーを含めて、この
ような多成分系液体としては、極性（親水性）の固体表
面の場合には、極性の高い液状モノマーと、非極性ない
しは低極性の液体、より具体的には、ヘキサン、ヘプタ
ン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素
等との組合わせが考えられる。また、たとえば、非極性
（疎水性）の固体表面は、極性の低い液状モノマーと、
極性の高い液体溶媒との組合わせが考えられる。
【００１０】これらの多成分系液体には、微量の重合開
始剤、重合触媒、重合促進剤の少なくとも１種を含有さ
せてもよい。そして、この発明の高分子薄膜とその製造
方法においては、液状モノマーを固体表面に接触させて
選択的に吸着させるためのは、液状モノマーをより低濃
とすることが望ましい。液状モノマーの種類によっても
相違するが、一般的には、多成分系液体の全体につい
て、液状モノマーの割合は１０ｍｏｌ％未満、より好ま
しくは１．５ｍｏｌ％以下、さらには１ｍｏｌ％以下と
するのが望ましい。２ｍｏｌ％以上の場合には、膜厚が
５０ｎｍ未満で均一厚みの表面の平坦な高分子薄膜とす
ることが困難となる。
【００１１】固体表面の種類については特に限定はな
く、ガラス、セラミックス、カーボン、半導体、金属な
いしは樹脂の各種のものであってよい。もちろん、高分
子薄膜の用途、所期の性質等に応じて、これらの固体表
面と、前記の液状モノマーとが選択されることになる。
高分子薄膜の形成は、基本的には次の手順で行われる。 ＜１＞液状モノマーの選択的吸着 液状モノマーを含む多成分系液体に固体表面を浸漬し、
固体表面に液状モノマーを選択的に吸着させる。 ＜２＞モノマーの重合 選択吸着された液状モノマーを重合し、高分子薄膜とす
る。
【００１２】このような手順において、＜１＞選択的吸
着では、多成分系液体への固体浸漬は、目的対象とする
高分子、固体の種類、高分子薄膜の性質によっても相違
するが、通常は、多成分系液体の温度は室温ないしその
近傍程度、浸漬時間は、数分〜１時間程度でよい。浸漬
後中固体の表面には液状モノマーが吸着されているが、
この吸着されたモノマーに光照射して重合させるか、も
しくはその他の重合手段を適用して液状モノマーを重合
させる。重合の反応温度、雰囲気条件、反応時間、光照
射の条件等は適宜に選択されることになる。
【００１３】そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく
説明する。
【００１４】
【実施例】重合試料としてアクリル酸、溶媒としてシク
ロヘキサンを用いた。アクリル酸を微量添加した混合溶
液中に水蒸気プラズマ処理により親水化したガラス基板
を１時間浸し、重合開始剤としてＡＩＢＮを添加しＨｇ
ランプにより紫外線を照射して重合反応を行った。アク
リル酸濃度０．１〜５．０ｍｏｌ％、反応時間０〜１０
ｈにおいて得られた修飾表面をＡＦＭによるイメージン
グ、ＦＴ−ＩＲスペクトル測定より評価した。
【００１５】それぞれの条件で反応時間とともに、表面
に凸部が形成され始め、時間とともにその数が増加する
のが観測された。アクリル酸濃度２．０ｍｏｌ％以上の
濃度では、不定形で１００ｍｎオーダーの凸部が形成さ
れた。アクリル酸濃度のより低い条件（０．１，１．０
ｍｏｌ％）では、形成される凸部はサイズが揃っており
（３０〜５０ｎｍ程度）、適当な反応時間で数μｍ平方
内での凹凸が１．５ｎｍ以下の平滑な修飾表面が得られ
た。
【００１６】添付した図１は、アクリル酸濃度１．０ｍ
ｏｌ％の場合の重合表面のＡＦＭ像を示したものであ
る。平滑な修飾表面が得られていることが確認された。
【００１７】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、５０ｎｍ未満の超薄膜であってもその形
成が容易であって、しかも表面平坦性を確保することが
でき、機能性膜としての利用性を高めることのできる高
分子薄膜が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としての重合後の表面を示したＡＦＭ像
写真である。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J011 AC04 CA01 CA02 CA05 CB00 CC02 CC10 4J038 FA061 FA081 FA091 FA101 FA111 FA191 FA201 KA03 KA04 KA06 MA07 MA09 PA17 PC02 PC03 PC08

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固体表面に親和性を有する重合性の液状
    モノマーを含む多成分系液体に浸漬することにより固体
    表面に吸着された液状モノマーが重合されてなることを
    特徴とする高分子薄膜。
  2. 【請求項２】 液状モノマーの液体中の濃度が１．５ｍ
    ｏｌ％以下である請求項１の高分子薄膜。
  3. 【請求項３】 液状モノマーは炭素・炭素不飽和結合の
    存在によって重合可能とされている請求項１または２の
    高分子薄膜。
  4. 【請求項４】 多成分系液体が重合開始剤、重合触媒な
    いしは重合促進剤の少くとも１種を含む請求項１ないし
    ３の高分子薄膜。
  5. 【請求項５】 固体表面は、ガラス、セラミックス、半
    導体金属ないしは樹脂のうちの少くとも１種である請求
    項１ないし４のいずれかの高分子薄膜。
  6. 【請求項６】 膜厚が５０ｎｍ未満である請求項１ない
    し５のいずれかの高分子薄膜。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかの高分子薄
    膜の製造方法であって、固体表面に親和性を有する重合
    性の液状モノマーを含む多成分系液体に固体表面を浸漬
    し、次いで固体表面に吸着された液状モノマーを重合さ
    せることを特徴とする高分子薄膜の製造方法。
  8. 【請求項８】 重合は光照射による光重合として行う請
    求項７または８の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006312698A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Japan Science & Technology Agency 高分子薄膜の製造方法
JP2006312148A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Japan Science & Technology Agency 分子マクロクラスターの形成方法と高分子薄膜の製造方法
EP1785448A4 (en) * 2004-08-31 2007-09-05 Oxygenix Co Ltd THIN-FINISHED POLYMER STRUCTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JP4970654B2 (ja) * 1999-01-25 2012-07-11 ミクロナス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ポリマーブラシを介する表面上での分子の固定化
EP2082869A4 (en) * 2006-10-27 2012-10-24 Shinji Takeoka Foil-like polymer structure and manufacturing method therefor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4970654B2 (ja) * 1999-01-25 2012-07-11 ミクロナス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ポリマーブラシを介する表面上での分子の固定化
EP1785448A4 (en) * 2004-08-31 2007-09-05 Oxygenix Co Ltd THIN-FINISHED POLYMER STRUCTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JP2006312698A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Japan Science & Technology Agency 高分子薄膜の製造方法
JP2006312148A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Japan Science & Technology Agency 分子マクロクラスターの形成方法と高分子薄膜の製造方法
JP4654066B2 (ja) * 2005-05-09 2011-03-16 独立行政法人科学技術振興機構 高分子薄膜の製造方法
EP2082869A4 (en) * 2006-10-27 2012-10-24 Shinji Takeoka Foil-like polymer structure and manufacturing method therefor
EP2957423A1 (en) * 2006-10-27 2015-12-23 Shinji Takeoka Thin film-like polymer structure and method for preparing the same
US9956751B2 (en) 2006-10-27 2018-05-01 Nanotheta Co, Ltd. Thin film polymer structure having different modification on opposite sides thereof
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