JP2003321214A - フラーレン類の二次元ポリマー薄膜とその製造方法 - Google Patents
フラーレン類の二次元ポリマー薄膜とその製造方法Info
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- JP2003321214A JP2003321214A JP2002131470A JP2002131470A JP2003321214A JP 2003321214 A JP2003321214 A JP 2003321214A JP 2002131470 A JP2002131470 A JP 2002131470A JP 2002131470 A JP2002131470 A JP 2002131470A JP 2003321214 A JP2003321214 A JP 2003321214A
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- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フラーレン類のポリマーから成る薄膜（超薄
膜）を作製することのできる新しい技術を提供する。 【解決手段】 有機溶媒（例えばクロロホルム）に溶か
したフラーレン類（例えば、Ｃ60）を水面上に添加して
該フラーレン類の薄膜を形成し、この水面上に形成され
たフラーレン類の薄膜に非酸素雰囲気下に紫外線を照射
して該フラーレン類のポリマーから成る薄膜を形成し、
さらに、このフラーレン類のポリマー薄膜を基板に移し
取る各工程を含むフラーレン類のポリマー薄膜の製造方
法による。Ｃ60に代表されるフラーレン類の二次元ポリ
マーから成る薄膜が得られる。
膜）を作製することのできる新しい技術を提供する。 【解決手段】 有機溶媒（例えばクロロホルム）に溶か
したフラーレン類（例えば、Ｃ60）を水面上に添加して
該フラーレン類の薄膜を形成し、この水面上に形成され
たフラーレン類の薄膜に非酸素雰囲気下に紫外線を照射
して該フラーレン類のポリマーから成る薄膜を形成し、
さらに、このフラーレン類のポリマー薄膜を基板に移し
取る各工程を含むフラーレン類のポリマー薄膜の製造方
法による。Ｃ60に代表されるフラーレン類の二次元ポリ
マーから成る薄膜が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機能性薄膜（超薄
膜）を作製する技術分野に属し、特に、フラーレン類の
ポリマーから成る新規な薄膜とその製造方法に関する。
膜）を作製する技術分野に属し、特に、フラーレン類の
ポリマーから成る新規な薄膜とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】フラーレンとは、Ｃ60をはじめとする球
穀状炭素分子であり、1985年にクロトーとスモーリーに
より発見されて以来、そのユニークな構造が注目され、
研究ツールとして広範に利用されているのみならず、新
たな機能性材料を創製し得るものとして応用面でも高い
期待が寄せられている。しかし、フラーレンの応用開発
は、その発見時のインパクトに比べて現実には必ずしも
充分に進んでいない。その一因は、フラーレンが、各種
の機能材料として使用されるのに便宜なポリマー薄膜と
して作製することが困難であるためと考えられる。
穀状炭素分子であり、1985年にクロトーとスモーリーに
より発見されて以来、そのユニークな構造が注目され、
研究ツールとして広範に利用されているのみならず、新
たな機能性材料を創製し得るものとして応用面でも高い
期待が寄せられている。しかし、フラーレンの応用開発
は、その発見時のインパクトに比べて現実には必ずしも
充分に進んでいない。その一因は、フラーレンが、各種
の機能材料として使用されるのに便宜なポリマー薄膜と
して作製することが困難であるためと考えられる。
【０００３】光重合、高圧重合またはインターカレート
法による重合などの手段により、フラーレンが固体状態
または適当な溶媒に溶かした溶液状態で重合されると塊
状（バルク状）のポリマーになることは従来からも報告
されている（例えば、Bin. Ma, Alice M. Milton, Ya-P
ing Sun, Chem. Phys. Lett., 288, 855 (1998)）。し
かし、このようなポリマーは何にも溶けず機能材料とし
て利用するには困難である。これは、フラーレンが球穀
状構造の周囲全体にわたって重合性部位（二重結合）を
有するので三次元的に重合するためである。Ｃ60に代表
されるフラーレンのポリマーから成る薄膜が得られれ
ば、その耐食性に由来するフォトレジスト、導電性に由
来する電子デバイス、磁性に由来する磁性材料、あるい
は、超硬性に由来する耐熱材料等としての各種の応用展
開が期待されるが、そのための技術は未だ確立されてい
ない。
法による重合などの手段により、フラーレンが固体状態
または適当な溶媒に溶かした溶液状態で重合されると塊
状（バルク状）のポリマーになることは従来からも報告
されている（例えば、Bin. Ma, Alice M. Milton, Ya-P
ing Sun, Chem. Phys. Lett., 288, 855 (1998)）。し
かし、このようなポリマーは何にも溶けず機能材料とし
て利用するには困難である。これは、フラーレンが球穀
状構造の周囲全体にわたって重合性部位（二重結合）を
有するので三次元的に重合するためである。Ｃ60に代表
されるフラーレンのポリマーから成る薄膜が得られれ
ば、その耐食性に由来するフォトレジスト、導電性に由
来する電子デバイス、磁性に由来する磁性材料、あるい
は、超硬性に由来する耐熱材料等としての各種の応用展
開が期待されるが、そのための技術は未だ確立されてい
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フラ
ーレン類のポリマーから成る薄膜（超薄膜）を作製する
ことのできる新しい技術を提供することにある。
ーレン類のポリマーから成る薄膜（超薄膜）を作製する
ことのできる新しい技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、検討を重ね
た結果、気液界面での光重合を利用することにより上述
の目的を達成し本発明を導き出したものである。かくし
て、本発明に従えば、有機溶媒に溶かしたフラーレン類
を水面上に展開して該フラーレン類の薄膜を形成する工
程、水面上に形成された前記フラーレン類の薄膜に非酸
素雰囲気下に可視光を照射して該フラーレン類のポリマ
ーから成る薄膜を形成する工程、および、前記フラーレ
ン類のポリマー薄膜を基板に移し取る工程、を含むこと
を特徴とするフラーレン類のポリマー薄膜の製造方法が
提供される。
た結果、気液界面での光重合を利用することにより上述
の目的を達成し本発明を導き出したものである。かくし
て、本発明に従えば、有機溶媒に溶かしたフラーレン類
を水面上に展開して該フラーレン類の薄膜を形成する工
程、水面上に形成された前記フラーレン類の薄膜に非酸
素雰囲気下に可視光を照射して該フラーレン類のポリマ
ーから成る薄膜を形成する工程、および、前記フラーレ
ン類のポリマー薄膜を基板に移し取る工程、を含むこと
を特徴とするフラーレン類のポリマー薄膜の製造方法が
提供される。
【０００６】本発明は、さらに、上記のような方法によ
って製造され、フラーレン類の二次元ポリマーから成る
ことを特徴とする薄膜を提供する。本発明が適用される
のに好ましいフラーレンはＣ60である。
って製造され、フラーレン類の二次元ポリマーから成る
ことを特徴とする薄膜を提供する。本発明が適用される
のに好ましいフラーレンはＣ60である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図１に概示する本発明に従
いフラーレン類のポリマー薄膜を製造する各工程に沿っ
て、本発明の実施の形態を説明する。水面上でのフラーレン類の薄膜形成 本発明に従いフラーレン類のポリマー薄膜を製造するに
は、先ず、水面上でフラーレン類の薄膜を形成する。こ
の工程は、単分子膜作製法の１つとしてよく知られた気
液界面上でラングミュア・ブロジェット（Langmuir-Blo
dgett）膜またはラングミュア（Langmuir）膜（以下、
Ｌ膜と略称することがある）を作製する手法に準じて実
施される。すなわち、フラーレン類を適当な有機溶媒
（展開溶媒）に溶かし、これを大気中でトラフ（水槽）
に入れた清浄な水（純水）の表面上に滴下して該フラー
レン類の分子を展開、すなわち水面上に広げる（図１の
Ｉ参照）。
いフラーレン類のポリマー薄膜を製造する各工程に沿っ
て、本発明の実施の形態を説明する。水面上でのフラーレン類の薄膜形成 本発明に従いフラーレン類のポリマー薄膜を製造するに
は、先ず、水面上でフラーレン類の薄膜を形成する。こ
の工程は、単分子膜作製法の１つとしてよく知られた気
液界面上でラングミュア・ブロジェット（Langmuir-Blo
dgett）膜またはラングミュア（Langmuir）膜（以下、
Ｌ膜と略称することがある）を作製する手法に準じて実
施される。すなわち、フラーレン類を適当な有機溶媒
（展開溶媒）に溶かし、これを大気中でトラフ（水槽）
に入れた清浄な水（純水）の表面上に滴下して該フラー
レン類の分子を展開、すなわち水面上に広げる（図１の
Ｉ参照）。
【０００８】ここで、本発明が適用されるフラーレン類
としては、Ｃ60が代表的であり、本発明はＣ60に適用さ
れるのが好ましいが、Ｃ70、Ｃ80、Ｃ90のような高次フ
ラーレンにも適用可能である。さらに、それらのフラー
レンが適当な修飾基で修飾されたフラーレン誘導体であ
って、水面上で展開され得るものも本発明が適用される
フラーレン類に包含されるものとする。特に、スルホン
酸基、硫酸エステル、カルボキシル基、リン酸基、水酸
基などの親水基またはそれらの親水基を含む原子団で修
飾されたフラーレン誘導体は、水面上での薄膜形成性に
優れ、本発明において用いられるのに好ましい。
としては、Ｃ60が代表的であり、本発明はＣ60に適用さ
れるのが好ましいが、Ｃ70、Ｃ80、Ｃ90のような高次フ
ラーレンにも適用可能である。さらに、それらのフラー
レンが適当な修飾基で修飾されたフラーレン誘導体であ
って、水面上で展開され得るものも本発明が適用される
フラーレン類に包含されるものとする。特に、スルホン
酸基、硫酸エステル、カルボキシル基、リン酸基、水酸
基などの親水基またはそれらの親水基を含む原子団で修
飾されたフラーレン誘導体は、水面上での薄膜形成性に
優れ、本発明において用いられるのに好ましい。
【０００９】フラーレン類の展開溶媒として使用される
有機溶媒としては、フラーレン類を溶解し得るとともに
展開後に容易に揮発して水面上に残存しないものであれ
ば特に限定されない。好適な有機溶媒の例としては、ク
ロロホルム、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン
などが挙げられる。
有機溶媒としては、フラーレン類を溶解し得るとともに
展開後に容易に揮発して水面上に残存しないものであれ
ば特に限定されない。好適な有機溶媒の例としては、ク
ロロホルム、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン
などが挙げられる。
【００１０】Ｌ膜を作製する通常の方法においては、対
象分子を水面上で膜状に展開した後、該膜分子が展開さ
れている水面の面積をせばめて、膜を圧縮することが行
われる。しかし、本発明のフラーレン類の薄膜形成工程
においては、一般に、このような圧縮操作は行わなくて
よい。すなわち、採用する水面の面積に応じて、所定の
濃度（分子数）のフラーレン類を展開させるだけで、実
質的に単分子の層から成るフラーレン類の薄膜が形成さ
れる。但し、多層から成るフラーレン類の薄膜を形成す
ることが所望される場合には、フラーレン類を水面上に
展開した後に該水面をせばめるよう軽く圧縮してもよ
い。したがって、本発明に関連して用いるフラーレン類
の薄膜またはフラーレン類のポリマー薄膜という語は、
一般的には、実質的に単分子層のフラーレン類またはフ
ラーレン類のポリマーから成る薄膜を指称するが、さら
に、必要に応じて多層化されたフラーレン類またはフラ
ーレン類のポリマーから成る100ｎｍ程度以下の厚さの
超薄膜も包含するものとする。
象分子を水面上で膜状に展開した後、該膜分子が展開さ
れている水面の面積をせばめて、膜を圧縮することが行
われる。しかし、本発明のフラーレン類の薄膜形成工程
においては、一般に、このような圧縮操作は行わなくて
よい。すなわち、採用する水面の面積に応じて、所定の
濃度（分子数）のフラーレン類を展開させるだけで、実
質的に単分子の層から成るフラーレン類の薄膜が形成さ
れる。但し、多層から成るフラーレン類の薄膜を形成す
ることが所望される場合には、フラーレン類を水面上に
展開した後に該水面をせばめるよう軽く圧縮してもよ
い。したがって、本発明に関連して用いるフラーレン類
の薄膜またはフラーレン類のポリマー薄膜という語は、
一般的には、実質的に単分子層のフラーレン類またはフ
ラーレン類のポリマーから成る薄膜を指称するが、さら
に、必要に応じて多層化されたフラーレン類またはフラ
ーレン類のポリマーから成る100ｎｍ程度以下の厚さの
超薄膜も包含するものとする。
【００１１】フラーレン類のポリマー薄膜の形成
本発明の特徴は、以上のようにして得られたフラーレン
類の気液界面膜（Ｌ膜）を、次に、光照射工程に供する
ことにある。すなわち、水面上に形成されたフラーレン
類の薄膜は、非酸素雰囲気下に、従来よりフラーレン類
の重合に用いられたのと同様に、可視光を照射される
（図１のII参照）。非酸素雰囲気は、Ｌ膜を形成してい
るトラフを密閉しヘリウム（または窒素）を満たすこと
により確保される。可視光の照射は、ガラスフィルター
を装着して〜360ｎｍの紫外線光を発する水銀ランプを
用いて実施される。紫外線の照射時間は、フラーレン類
の種類、展開溶媒の種類、展開面積、水銀ランプの出力
などの条件に依存するが、一般的には、数時間〜30時間
程度照射する。
類の気液界面膜（Ｌ膜）を、次に、光照射工程に供する
ことにある。すなわち、水面上に形成されたフラーレン
類の薄膜は、非酸素雰囲気下に、従来よりフラーレン類
の重合に用いられたのと同様に、可視光を照射される
（図１のII参照）。非酸素雰囲気は、Ｌ膜を形成してい
るトラフを密閉しヘリウム（または窒素）を満たすこと
により確保される。可視光の照射は、ガラスフィルター
を装着して〜360ｎｍの紫外線光を発する水銀ランプを
用いて実施される。紫外線の照射時間は、フラーレン類
の種類、展開溶媒の種類、展開面積、水銀ランプの出力
などの条件に依存するが、一般的には、数時間〜30時間
程度照射する。
【００１２】本発明に従えば、以上のように、フラーレ
ン類の薄膜（Ｌ膜）を光照射することにより、該フラー
レン類が重合して、そのポリマーから成る薄膜が形成さ
れる。すなわち、実質的に単分子層（または、所望に応
じて２〜３層の分子層）のフラーレン類分子から成る気
液界面膜がそのまま光重合に供されることにより、該フ
ラーレン類分子が二次元的に重合したポリマーから成る
薄膜が形成される。本発明に従えば、このように、従来
から報告されているポリマーとは異なる二次元ポリマー
が得られることは、赤外吸収分光法や走査型トンネル顕
微鏡等を用いる分析により確認することができる（後述
の実施例参照）。
ン類の薄膜（Ｌ膜）を光照射することにより、該フラー
レン類が重合して、そのポリマーから成る薄膜が形成さ
れる。すなわち、実質的に単分子層（または、所望に応
じて２〜３層の分子層）のフラーレン類分子から成る気
液界面膜がそのまま光重合に供されることにより、該フ
ラーレン類分子が二次元的に重合したポリマーから成る
薄膜が形成される。本発明に従えば、このように、従来
から報告されているポリマーとは異なる二次元ポリマー
が得られることは、赤外吸収分光法や走査型トンネル顕
微鏡等を用いる分析により確認することができる（後述
の実施例参照）。
【００１３】基板への移し取り
以上のようにして作製されたフラーレン類のポリマー薄
膜は、最後の工程として、基板上に移し取られることに
より採取される。この工程は、Ｌ膜作製の分野でよく知
られた所謂水平付着法、すなわち、基板を水面とほぼ平
行にして水面に接触させフラーレン類のポリマー薄膜を
該基板に付着させ引き上げることにより行う（図１のII
I）。このようなフラーレン類のポリマー薄膜に対する
好適な基板としては、例えば、金、白金などの金属を蒸
着させたガラス板、マイカ表面、ポリマー表面、半導体
表面などが挙げられる。
膜は、最後の工程として、基板上に移し取られることに
より採取される。この工程は、Ｌ膜作製の分野でよく知
られた所謂水平付着法、すなわち、基板を水面とほぼ平
行にして水面に接触させフラーレン類のポリマー薄膜を
該基板に付着させ引き上げることにより行う（図１のII
I）。このようなフラーレン類のポリマー薄膜に対する
好適な基板としては、例えば、金、白金などの金属を蒸
着させたガラス板、マイカ表面、ポリマー表面、半導体
表面などが挙げられる。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の特徴を更に具体的に明らか
にするため実施例を示すが、本発明はこの実施例によっ
て制限されるものではない。実施例１：Ｃ60ポリマー薄膜の調製 フラーレン類としてＣ60を用い、図１に示す工程に沿っ
てそのポリマー薄膜を調製した。先ず、0.1ｍＭのＣ60
クロロホルム溶液を純水で満たしたトラフ（水面面積：
7.3ｃｍ×4.3ｃｍ）上にマイクロシリンジを用いて、大
気中で70μｌ展開してＣ60気液界面膜（Ｃ60Ｌ膜）を作
製した（図１のＩ）。次に、トラフ全体を密閉容器で覆
い、容器内の雰囲気をヘリウム（Ｈｅ）で置換した。こ
のＨｅガス雰囲気下で、上記のように作製したＣ60Ｌ膜
に450Ｗの中圧水銀ランプ（ウシオ電機社製ＵＭ−４５
２）を照射Ｃ60ポリマーＬ膜を作製した（図１のII）。
次いで、光照射後のＣ60ポリマーＬ膜を、ガラス板に蒸
着させた蒸着金に移し取り（図１のIII）、その構造変
化を赤外分光法（ＩＲ−ＲＡＳ）で確認した。図２は、
ＩＲ−ＲＡＳによる赤外吸収スペクトルの経時変化を示
すものである。なお、比較用として、従来から知られて
いるＣ60（モノマー）、Ｃ60ダイマー、およびＣ60ポリ
マー（三次元ポリマー）の赤外吸収スペクトルを示すた
めに、Ｃ 60の溶液中光重合に関する文献（Bin. Ma, Ali
ce M. Milton, Ya-Ping Sun, Chem. Phys. Lett., 288,
855 (1998)）に記載のデータを図３としている。図２
に示されるように、出発材料として用いたＣ60粉末には
４つの鋭い吸収ピーク（526ｃｍ-1、575ｃｍ-1、1182ｃ
ｍ-1、1428ｃｍ-1）が認められ（図２のＡ）、これは図
３に示す文献のデータとも一致している。しかし、Ｃ60
の気液界面膜（Ｃ60Ｌ膜）に光照射して得られる赤外吸
収スペクトルは、図３に示されるようなＣ60モノマー、
Ｃ60ダイマーおよびＣ60ポリマー（三次元ポリマー）の
いずれのスペクトルとも異なる。特に、Ｃ60Ｌ膜に光照
射すると、1461ｃｍ-1に新たな吸収ピークが出現し、こ
の吸収ピークは光照射時間の延長に伴ない大きくなり、
24時間を過ぎると飽和に達している（図２のＢ〜Ｅ）。
また、図４はこのことを更に明らかにするため、1428ｃ
ｍ-1における吸収ピーク（Ｃ60モノマーに帰属）に対す
る1461ｃｍ-1における吸収ピークの強度比の経時変化を
示すものである。図２および図４に示されるように、Ｃ
60Ｌ膜を光重合することにより、従来のＣ60の溶液中光
重合とは異なる重合物（ポリマー）が得られ、本実施例
の場合では、20時間程度でその重合がほぼ終了している
ことが理解される。
にするため実施例を示すが、本発明はこの実施例によっ
て制限されるものではない。実施例１：Ｃ60ポリマー薄膜の調製 フラーレン類としてＣ60を用い、図１に示す工程に沿っ
てそのポリマー薄膜を調製した。先ず、0.1ｍＭのＣ60
クロロホルム溶液を純水で満たしたトラフ（水面面積：
7.3ｃｍ×4.3ｃｍ）上にマイクロシリンジを用いて、大
気中で70μｌ展開してＣ60気液界面膜（Ｃ60Ｌ膜）を作
製した（図１のＩ）。次に、トラフ全体を密閉容器で覆
い、容器内の雰囲気をヘリウム（Ｈｅ）で置換した。こ
のＨｅガス雰囲気下で、上記のように作製したＣ60Ｌ膜
に450Ｗの中圧水銀ランプ（ウシオ電機社製ＵＭ−４５
２）を照射Ｃ60ポリマーＬ膜を作製した（図１のII）。
次いで、光照射後のＣ60ポリマーＬ膜を、ガラス板に蒸
着させた蒸着金に移し取り（図１のIII）、その構造変
化を赤外分光法（ＩＲ−ＲＡＳ）で確認した。図２は、
ＩＲ−ＲＡＳによる赤外吸収スペクトルの経時変化を示
すものである。なお、比較用として、従来から知られて
いるＣ60（モノマー）、Ｃ60ダイマー、およびＣ60ポリ
マー（三次元ポリマー）の赤外吸収スペクトルを示すた
めに、Ｃ 60の溶液中光重合に関する文献（Bin. Ma, Ali
ce M. Milton, Ya-Ping Sun, Chem. Phys. Lett., 288,
855 (1998)）に記載のデータを図３としている。図２
に示されるように、出発材料として用いたＣ60粉末には
４つの鋭い吸収ピーク（526ｃｍ-1、575ｃｍ-1、1182ｃ
ｍ-1、1428ｃｍ-1）が認められ（図２のＡ）、これは図
３に示す文献のデータとも一致している。しかし、Ｃ60
の気液界面膜（Ｃ60Ｌ膜）に光照射して得られる赤外吸
収スペクトルは、図３に示されるようなＣ60モノマー、
Ｃ60ダイマーおよびＣ60ポリマー（三次元ポリマー）の
いずれのスペクトルとも異なる。特に、Ｃ60Ｌ膜に光照
射すると、1461ｃｍ-1に新たな吸収ピークが出現し、こ
の吸収ピークは光照射時間の延長に伴ない大きくなり、
24時間を過ぎると飽和に達している（図２のＢ〜Ｅ）。
また、図４はこのことを更に明らかにするため、1428ｃ
ｍ-1における吸収ピーク（Ｃ60モノマーに帰属）に対す
る1461ｃｍ-1における吸収ピークの強度比の経時変化を
示すものである。図２および図４に示されるように、Ｃ
60Ｌ膜を光重合することにより、従来のＣ60の溶液中光
重合とは異なる重合物（ポリマー）が得られ、本実施例
の場合では、20時間程度でその重合がほぼ終了している
ことが理解される。
【００１５】実施例２：ＳＴＭによるＣ60ポリマーＬ膜
の構造確認 実施例１により調製されたＣ60ポリマー薄膜（Ｃ60ポリ
マーＬ膜）の表面構造を調べるために走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）による観察を行った。Ｃ60ポリマーＬ膜
が二次元ポリマーを形成しても、その各Ｃ60分子の間の
距離は、Ｃ60のモノマー、ダイマーあるいはトリマーの
ような低分子のＣ60における分子間距離と殆ど変わらな
いため、単に金基板上などに配列された状態で観察して
もそれらの間で見え方に相違は得られない。そこで、基
板としてヨウ素修飾した金（111）面（Ｉ／Ａｕ面）を
用い、これにＣ60ポリマーＬ膜を移し取り、ＳＴＭ観察
を行った。Ｉ／Ａｕ面は、単なるＡｕ基板に比べて吸着
力が弱いため、Ｃ60のモノマー、ダイマーあるいはトリ
マーの場合はそれらの分子が動き回るためＳＴＭで観察
できないが、Ｃ60が薄膜（超薄膜）状態で重合して二次
元ポリマーを形成していれば分子間の動きが止まりＳＴ
Ｍにより観察可能と考えられるからである。図５は、以
上のことを模式的に説明するものである。かくして、実
施例１に記載の方法に従い光照射（２時間）により作製
された気液界面膜（Ｌ膜）をヨウ素修飾したＡｕ（11
1）面上に移し取り0.1ｍＭ過塩素酸溶液中（電位Ｅ＝−
200ｍＶ）でＳＴＭで観察したときの写真を図６に示
す。図に示されるようにＩ／Ａｕ表面上に顕著な配列構
造が観察され、光照射によりＣ 60が二次元的に重合して
ポリマーを形成していることを裏づけている。これに対
して、比較のために、Ｃ60気液界面膜（Ｌ膜）を光照射
を行うことなくＩ／Ａｕ面に移し取り、同様にＳＴＭ観
察したところ、光照射後の気液界面膜（Ｌ膜）における
ような配列構造は全く認められなかった。
の構造確認 実施例１により調製されたＣ60ポリマー薄膜（Ｃ60ポリ
マーＬ膜）の表面構造を調べるために走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）による観察を行った。Ｃ60ポリマーＬ膜
が二次元ポリマーを形成しても、その各Ｃ60分子の間の
距離は、Ｃ60のモノマー、ダイマーあるいはトリマーの
ような低分子のＣ60における分子間距離と殆ど変わらな
いため、単に金基板上などに配列された状態で観察して
もそれらの間で見え方に相違は得られない。そこで、基
板としてヨウ素修飾した金（111）面（Ｉ／Ａｕ面）を
用い、これにＣ60ポリマーＬ膜を移し取り、ＳＴＭ観察
を行った。Ｉ／Ａｕ面は、単なるＡｕ基板に比べて吸着
力が弱いため、Ｃ60のモノマー、ダイマーあるいはトリ
マーの場合はそれらの分子が動き回るためＳＴＭで観察
できないが、Ｃ60が薄膜（超薄膜）状態で重合して二次
元ポリマーを形成していれば分子間の動きが止まりＳＴ
Ｍにより観察可能と考えられるからである。図５は、以
上のことを模式的に説明するものである。かくして、実
施例１に記載の方法に従い光照射（２時間）により作製
された気液界面膜（Ｌ膜）をヨウ素修飾したＡｕ（11
1）面上に移し取り0.1ｍＭ過塩素酸溶液中（電位Ｅ＝−
200ｍＶ）でＳＴＭで観察したときの写真を図６に示
す。図に示されるようにＩ／Ａｕ表面上に顕著な配列構
造が観察され、光照射によりＣ 60が二次元的に重合して
ポリマーを形成していることを裏づけている。これに対
して、比較のために、Ｃ60気液界面膜（Ｌ膜）を光照射
を行うことなくＩ／Ａｕ面に移し取り、同様にＳＴＭ観
察したところ、光照射後の気液界面膜（Ｌ膜）における
ような配列構造は全く認められなかった。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、Ｃ60に代表されるフラーレン
類のポリマーを薄膜化することを可能にしたものであ
り、これによって、機能性材料としてフラーレン類の新
しい用途開発に資することができる。
類のポリマーを薄膜化することを可能にしたものであ
り、これによって、機能性材料としてフラーレン類の新
しい用途開発に資することができる。
【図１】本発明に従いフラーレン類のポリマー薄膜を製
造する工程を示す。
造する工程を示す。
【図２】本発明に従い作製されたＣ60の薄膜に光照射し
たときの赤外吸収スペクトルの経時変化を示す。
たときの赤外吸収スペクトルの経時変化を示す。
【図３】従来から知られているＣ60モノマー、Ｃ60ダイ
マーおよびＣ60三次元ポリマーの赤外吸収スペクトルで
ある。
マーおよびＣ60三次元ポリマーの赤外吸収スペクトルで
ある。
【図４】本発明に従い作製されたＣ60の薄膜に光照射し
たときの1461ｃｍ-1／1428ｃｍ -1スペクトル強度の経時
変化を示す。
たときの1461ｃｍ-1／1428ｃｍ -1スペクトル強度の経時
変化を示す。
【図５】Ｃ60およびＣ60ポリマーのＡｕ基板上およびＩ
／Ａｕ基板上におけるＳＴＭ観察による見え方の違いを
説明する模式図である。
／Ａｕ基板上におけるＳＴＭ観察による見え方の違いを
説明する模式図である。
【図６】本発明に従い作製されたヨウ素修飾金面上のＣ
60ポリマー薄膜の表面構造を示す走査型トンネル顕微鏡
写真である。
60ポリマー薄膜の表面構造を示す走査型トンネル顕微鏡
写真である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高山 理
熊本県熊本市薬園町３−15レオパレス薬園
203
(72)発明者 上村 忍
熊本県熊本市黒髪４丁目７−24飯塚アパー
トＡ−１
Ｆターム(参考） 4G146 AA09 AB07 BA04 BC02 BC15
BC47 CB17
4J032 CA12 CC01 CE11 CE20 CE24
Claims (3)
- 【請求項１】 有機溶媒に溶かしたフラーレン類を水面
上に展開して該フラーレン類の薄膜を形成する工程、水
面上に形成された前記フラーレン類の薄膜に非酸素雰囲
気下に可視光を照射して該フラーレン類のポリマーから
成る薄膜を形成する工程、および、前記フラーレン類の
ポリマー薄膜を基板に移し取る工程、を含むことを特徴
とするフラーレン類のポリマー薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 フラーレン類の二次元ポリマーから成る
ことを特徴とする薄膜。 - 【請求項３】 フラーレン類がＣ60であることを特徴と
する請求項２に記載の薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002131470A JP2003321214A (ja) | 2002-05-07 | 2002-05-07 | フラーレン類の二次元ポリマー薄膜とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002131470A JP2003321214A (ja) | 2002-05-07 | 2002-05-07 | フラーレン類の二次元ポリマー薄膜とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003321214A true JP2003321214A (ja) | 2003-11-11 |
Family
ID=29544091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002131470A Pending JP2003321214A (ja) | 2002-05-07 | 2002-05-07 | フラーレン類の二次元ポリマー薄膜とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003321214A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008127237A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | National Institute For Materials Science | フラーレン細線の製造方法 |
| US7674746B2 (en) | 2003-09-12 | 2010-03-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Catalyst for clarifying exhaust gas and method for preparation thereof, and exhaust gas clarification catalyst device for vehicle |
| US7790234B2 (en) | 2006-05-31 | 2010-09-07 | Michael Raymond Ayers | Low dielectric constant materials prepared from soluble fullerene clusters |
| US7875315B2 (en) | 2006-05-31 | 2011-01-25 | Roskilde Semiconductor Llc | Porous inorganic solids for use as low dielectric constant materials |
| US7883742B2 (en) | 2006-05-31 | 2011-02-08 | Roskilde Semiconductor Llc | Porous materials derived from polymer composites |
| US7919188B2 (en) | 2006-05-31 | 2011-04-05 | Roskilde Semiconductor Llc | Linked periodic networks of alternating carbon and inorganic clusters for use as low dielectric constant materials |
| US8034890B2 (en) | 2005-02-24 | 2011-10-11 | Roskilde Semiconductor Llc | Porous films and bodies with enhanced mechanical strength |
| JP4923311B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2012-04-25 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | フラーレン構造物および炭素材料につながれたこのような構造物 |
| JP2012126634A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-07-05 | National Institute For Materials Science | フラーレン細線及びフラーレン結晶の光重合体の製造方法 |
-
2002
- 2002-05-07 JP JP2002131470A patent/JP2003321214A/ja active Pending
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