JP2006322067A - Method for producing structure - Google Patents

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Tadafumi Tomita
忠文 冨田
Akio Uesugi
彰男 上杉
Yoshinori Hotta
吉則 堀田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a structure capable of producing a structure having regularly arranged recesses in a reduced time. <P>SOLUTION: Disclosed is a method for producing a structure having: a stripping step in which an aluminum member including an aluminum substrate and an anodized layer present on the surface of the aluminum substrate, which layer contains micropores having an average pore diameter of 10 to 500 nm and a coefficient of variation in pore diameter of less than 30%, is electrolyzed in an aqueous acid solution by using the aluminum member for a cathode to thereby strip the anodized layer off the aluminum substrate so as to produce a structure composed of the anodized layer with a plurality of recesses. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細構造体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a microstructure and a manufacturing method thereof.

金属および半導体の薄膜、細線、ドット等の技術領域では、ある特徴的な長さより小さいサイズにおいて自由電子の動きが閉じ込められることにより、電気的、光学的および化学的に特異な現象が見られることが知られている。このような現象は「量子力学的サイズ効果(量子サイズ効果)」と呼ばれている。このような特異な現象を応用した機能性材料の研究開発が、現在、盛んに行なわれている。具体的には、数百nmより微細な構造を有する材料が、「微細構造体」または「ナノ構造体」と称されており、材料開発の対象の一つとされている。   In the technical fields of metal and semiconductor thin films, thin wires, dots, etc., the phenomenon of electrical, optical and chemical peculiarities can be seen by confining the movement of free electrons in a size smaller than a certain characteristic length. It has been known. Such a phenomenon is called “quantum mechanical size effect (quantum size effect)”. Research and development of functional materials applying such a unique phenomenon is being actively conducted. Specifically, a material having a structure finer than several hundred nm is referred to as a “microstructure” or “nanostructure”, and is one of the objects of material development.

こうした微細構造体の作製方法としては、例えば、フォトリソグラフィ、電子線露光、X線露光等の微細パターン形成技術を初めとする半導体加工技術によって直接的にナノ構造体を作製する方法が挙げられる。   As a method for manufacturing such a fine structure, for example, a method for directly manufacturing a nano structure by a semiconductor processing technique including a fine pattern forming technique such as photolithography, electron beam exposure, and X-ray exposure can be given.

中でも、規則的な微細構造を有するナノ構造体を作製する方法についての研究が注目され、多く行われている。
例えば、自己規制的に規則的な構造が形成される方法として、電解液中でアルミニウムに陽極酸化処理を施して得られる陽極酸化アルミナ膜(陽極酸化皮膜)が挙げられる。陽極酸化皮膜には、数nm程度から数百nm程度の直径を有する複数の微細孔(マイクロポア)が規則的に形成されることが知られている。この陽極酸化皮膜の自己規則化を用い、完全に規則的な配列を得ると、理論的には、マイクロポアを中心に底面が正六角形である六角柱のセルが形成され、隣接するマイクロポアを結ぶ線が正三角形を成すことが知られている。
例えば、非特許文献1には、マイクロポアのポア径のばらつきが3%以下である陽極酸化皮膜が記載されている。また、非特許文献2には、陽極酸化皮膜には、酸化の進行に伴って、細孔が自然形成されることが記載されている。また、非特許文献3では、多孔質酸化皮膜をマスクとしてSi基板上にAuドットアレイを形成することも提案されている。
In particular, much research has been conducted on methods for producing nanostructures having a regular microstructure.
For example, as a method for forming a regular structure in a self-regulating manner, an anodized alumina film (anodized film) obtained by subjecting aluminum to an anodizing treatment in an electrolytic solution can be mentioned. It is known that a plurality of fine pores (micropores) having a diameter of about several nm to several hundred nm are regularly formed in the anodized film. By using this self-ordering of the anodized film and obtaining a perfectly regular arrangement, theoretically, hexagonal prism cells with a regular hexagonal bottom centered around the micropores are formed, and adjacent micropores are formed. It is known that the connecting line forms an equilateral triangle.
For example, Non-Patent Document 1 describes an anodized film in which the pore diameter variation of micropores is 3% or less. Non-Patent Document 2 describes that pores are spontaneously formed in the anodized film as the oxidation proceeds. Non-Patent Document 3 also proposes forming an Au dot array on a Si substrate using a porous oxide film as a mask.

陽極酸化皮膜の材料としての最大の特徴は、複数のマイクロポアが、基板表面に対してほぼ垂直方向に、ほぼ等間隔に平行に形成されたハニカム構造を採る点にあるとされている。これに加え、ポア径、ポア間隔およびポア深さを比較的自由に制御することができる点もほかの材料にない特徴であるとされている(非特許文献3参照。)。   The greatest feature of the material of the anodic oxide film is that it adopts a honeycomb structure in which a plurality of micropores are formed in a direction substantially perpendicular to the substrate surface and in parallel at substantially equal intervals. In addition to this, the pore diameter, the pore interval, and the pore depth can be controlled relatively freely, which is a feature not found in other materials (see Non-Patent Document 3).

陽極酸化皮膜の応用例としては、ナノデバイス、磁気デバイス、発光体等の種々のデバイス類が知られている。例えば、特許文献1には、磁気デバイスとして磁性金属であるCo、Niをマイクロポア内に充填したり、発光材料であるZnOをマイクロポア内に充填したり、バイオセンサーとして酵素/抗体をマイクロポア内に充填したりした応用例が記載されている。   As an application example of the anodized film, various devices such as a nano device, a magnetic device, and a light emitter are known. For example, in Patent Document 1, Co and Ni, which are magnetic metals, are filled in a micropore as a magnetic device, ZnO, which is a light emitting material, is filled in a micropore, and an enzyme / antibody is used as a biosensor in a micropore. Application examples such as filling inside are described.

更に、バイオセンシングの分野では、特許文献2に、陽極酸化皮膜のマイクロポアの内部に金属を充填した構造体を用いて、ラマン分光分析用の試料台とする例が記載されている。
ラマン散乱は、入射光(光子)が粒子に当たって散乱する際に、粒子と非弾性衝突を起こして、エネルギーを変化させる散乱である。ラマン散乱光は、分光分析の手法として用いられるが、分析の感度および精度の向上のため、測定に用いる散乱光の強度を増強させることが課題となっている。
ラマン散乱光を増強させる現象としては、表面増強共鳴ラマン散乱(SERRS:Surface−Enhanced Resonance Raman Scattering)現象が知られている。この現象は、金属電極、ゾル、結晶、蒸着膜、半導体等の表面上に吸着されたある種の分子の散乱が、溶液中に比べて増強される現象であり、特に、金または銀で、1011〜1014倍の顕著な増強効果が見られる。SERRS現象の発生メカニズムは、現時点では解明されていないが、上述した表面プラズモン共鳴が影響を与えていると考えられている。特許文献2においても、ラマン散乱強度を増強させる手段として、プラズモン共鳴の原理を利用することを目的としている。
Furthermore, in the field of biosensing, Patent Document 2 describes an example of using a structure in which a metal is filled in the micropores of an anodized film as a sample stage for Raman spectroscopic analysis.
Raman scattering is scattering in which energy is changed by causing an inelastic collision with particles when incident light (photons) hits the particles and scatters. Raman scattered light is used as a technique for spectroscopic analysis, but it is an issue to increase the intensity of scattered light used for measurement in order to improve the sensitivity and accuracy of analysis.
As a phenomenon that enhances the Raman scattered light, a surface-enhanced resonance Raman scattering (SERRS) phenomenon is known. This phenomenon is a phenomenon in which the scattering of certain molecules adsorbed on the surface of metal electrodes, sols, crystals, deposited films, semiconductors, etc. is enhanced compared to that in solution, particularly with gold or silver, A remarkable enhancement effect of 10 11 to 10 14 times is observed. Although the generation mechanism of the SERRS phenomenon has not been elucidated at present, it is considered that the above-described surface plasmon resonance has an influence. Patent Document 2 also aims to use the principle of plasmon resonance as means for enhancing the Raman scattering intensity.

プラズモン共鳴は、金、銀等の貴金属の表面に光を照射した際に、金属表面が励起状態となり、局在する電子密度波であるプラズモン波が、電磁波と相互作用を起こし(共鳴励起)、共鳴状態を形成する現象である。そのうち、表面プラズモン共鳴(SPR:Surface Plasmon Resonance)は、金属表面に光を照射した際に、金属表面の自由電子が励起状態になり、自由電子が集団で振動することで、表面プラズモン波が発生し、強い電場が発生する現象である。
プラズモン共鳴が起きている表面近傍の領域、具体的には、表面から200nm以内程度の領域では、数桁倍(一例では、108〜1010倍)に及ぶ電場の増強が見られ、各種の光学効果に顕著な高揚が観察される。例えば、金等の薄膜を蒸着したプリズムに臨界角以上の角度で光を入射すると、薄膜表面の誘電率変化を、表面プラズモン共鳴現象による反射光強度の変化として、高感度で検出することができる。
具体的には、表面プラズモン共鳴現象を応用したSPR装置を用いると、生体分子間の反応量および結合量の測定や速度論的解析が、ノンラベルかつリアルタイムで可能となる。SPR装置は、免疫応答、シグナル伝達、タンパク質、核酸等の様々な物質間の相互作用の研究に応用され、最近では、SPR装置で微量ダイオキシンを分析する論文も発表されている(非特許文献4参照。)。
In plasmon resonance, when the surface of a noble metal such as gold or silver is irradiated with light, the metal surface becomes excited, and the plasmon wave, which is a localized electron density wave, interacts with electromagnetic waves (resonance excitation). It is a phenomenon that forms a resonance state. Among them, surface plasmon resonance (SPR) is a surface plasmon wave generated when free electrons on a metal surface become excited when the metal surface is irradiated with light, and the free electrons vibrate in a collective manner. However, a strong electric field is generated.
In the region near the surface where plasmon resonance occurs, specifically, in the region within about 200 nm from the surface, an electric field enhancement of several orders of magnitude (in the example, 10 8 to 10 10 times) is observed. A marked uplift in the optical effect is observed. For example, when light is incident on a prism deposited with a thin film of gold or the like at an angle greater than the critical angle, a change in dielectric constant on the surface of the thin film can be detected with high sensitivity as a change in reflected light intensity due to a surface plasmon resonance phenomenon. .
Specifically, when an SPR device using the surface plasmon resonance phenomenon is used, measurement of the reaction amount and binding amount between biomolecules and kinetic analysis can be performed in real time without labeling. The SPR device is applied to the study of interactions between various substances such as immune responses, signal transduction, proteins, and nucleic acids, and recently, a paper on analyzing trace dioxins with the SPR device has been published (Non-patent Document 4). reference.).

プラズモン共鳴を増大させる方法として、種々の方法が検討されているが、金属を薄膜ではなく孤立した粒子にすることで、プラズモンを局在化させる手法が知られている。例えば、上述した特許文献2には、規則化した陽極酸化皮膜の細孔内に金属粒子を設けて局在化させる手法が記載されている。
ここで、金属粒子による局在プラズモン共鳴を利用する場合、金属粒子が近接して存在すると、金属粒子間のギャップで電場強度が増強され、プラズモン共鳴がより発生しやすい状態が実現するとの研究報告がある(非特許文献5参照。)。
Various methods have been studied as a method for increasing plasmon resonance. However, a technique for localizing plasmons by using metal as an isolated particle instead of a thin film is known. For example, Patent Document 2 described above describes a technique in which metal particles are provided in the pores of a regular anodic oxide film to localize them.
Here, when using localized plasmon resonance due to metal particles, if the metal particles are in close proximity, the electric field strength is enhanced at the gap between the metal particles, and a state in which plasmon resonance is more likely to occur is realized. (See Non-Patent Document 5).

陽極酸化皮膜の自己規則化を用いて、規則的にマイクロポアが並んだ陽極酸化皮膜を作製する方法においては、従来、特定の電解条件で長時間電解を行い、マイクロポアの生成を規則的に進行させる規則化工程を行った後、最も規則的に整列しているマイクロポアの底部付近を表面に露出させるために、規則化工程で得られた陽極酸化皮膜をクロム酸とリン酸との混合水溶液で溶解させる脱膜工程を行うのが通例である。   In the method of producing an anodized film in which micropores are regularly arranged using self-ordering of the anodized film, conventionally, electrolysis is performed for a long time under specific electrolysis conditions, and the generation of micropores is regularly performed. After performing the regularization process, the anodic oxide film obtained in the regularization process is mixed with chromic acid and phosphoric acid in order to expose the vicinity of the bottoms of the most regularly aligned micropores on the surface. It is customary to perform a film removal step of dissolving with an aqueous solution.

また、特許文献3においては、アルミニウム部材又はその合金に陽極酸化処理を施して多孔質層を形成し、逆電解手段を使用して該多孔質層のみを母材から剥離させ、多孔質層を得る方法が記載されている。   Further, in Patent Document 3, an aluminum member or an alloy thereof is anodized to form a porous layer, and only the porous layer is peeled off from the base material using a reverse electrolysis means. The method of obtaining is described.

特開2000−31462号公報JP 2000-31462 A 特開2003−268592号公報JP 2003-268592 A 特開昭61−88495号公報JP-A-61-88495 H.Masuda et.Al.,Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.37(1998),pp.L1340−1342,Part2,No.11A,1 November 1998(Fig.2.)H. Masuda et. Al. , Jpn. J. et al. Appl. Phys. , Vol. 37 (1998), pp. L1340-1342, Part 2, No. 1 11A, 1 November 1998 (FIG. 2.) 「表面技術便覧」、(社)表面技術協会編(1998)、日刊工業新聞社、p.490−553“Surface Technology Handbook”, edited by Surface Technology Association (1998), Nikkan Kogyo Shimbun, p. 490-553 益田秀樹,「陽極酸化アルミナにもとづく高規則性メタルナノホールアレー」,固体物理,1996年,第31巻,第5号,p.493−499Hideki Masuda, “Highly Ordered Metal Nanohole Array Based on Anodized Alumina”, Solid State Physics, 1996, Vol. 31, No. 5, p. 493-499 軽部ら,ANALYTICA CHIMICA ACTA 2001,434:2:223−230Kanabe et al., ANALYTICA CHIMICA ACTA 2001, 434: 2: 223-230 岡本隆之、“金属ナノ粒子相互作用および、バイオセンサーに関する調査研究”、[on line]、[平成15年11月27日検索]、インターネット<URL:http://www.plasmon.jp/reports/okamoto.pdf>Takayuki Okamoto, “Research on metal nanoparticle interactions and biosensors”, [on line], [November 27, 2003 search], Internet <URL: http://www.plasmon.jp/reports/ okamoto.pdf>

しかしながら、クロム酸とリン酸との混合水溶液を用いた脱膜工程は、陽極酸化皮膜の厚さによっても異なるが、通常、数時間から十数時間という長時間をかけて行う必要があった。また、陽極酸化皮膜は、溶解してしまうため、有効利用をすることができなかった。
また、特許文献3に記載の陽極酸化処理の条件では、ポア径の変動係数が大きくなりすぎ、得られる陽極酸化皮膜をラマン分光分析用試料台等に用いることができなかった。また、特許文献3に記載されている電流回復法により皮膜の膜厚を薄くする方法を用いると、アルミニウム部材の表面の規則的に配列した窪みが消滅してしまい、ポア径の変動係数が大きくなりすぎるため、アルミニウム部材をラマン分光分析用試料台等に用いることができなかった。
However, the film removal process using the mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid usually requires a long time of several hours to several tens of hours, although it varies depending on the thickness of the anodized film. Moreover, since the anodic oxide film is dissolved, it cannot be effectively used.
Moreover, under the conditions of the anodizing treatment described in Patent Document 3, the pore diameter variation coefficient was too large, and the obtained anodized film could not be used for a sample table for Raman spectroscopic analysis. Further, when the method of reducing the film thickness by the current recovery method described in Patent Document 3 is used, the regularly arranged dents on the surface of the aluminum member disappear, and the pore diameter variation coefficient is large. Therefore, the aluminum member could not be used for a Raman spectroscopic sample stage or the like.

したがって、本発明は、短時間で、規則的な配列の窪みを有する構造体を得ることができる構造体の製造方法およびそれにより得られる構造体を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a structure capable of obtaining a structure having regularly arranged depressions in a short time, and a structure obtained thereby.

本発明者は、短時間で、規則的な配列の窪みを有する構造体を得るべく鋭意研究した結果、規則的な配列のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜を有するアルミニウム部材を陰極として、酸水溶液中で電解することにより、陽極酸化皮膜をはく離させて、規則的な配列の複数の窪みを有する陽極酸化皮膜からなる構造体を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to obtain a structure having a regular array of depressions in a short time, the present inventor has used an aluminum member having an anodized film having a micropore of a regular array as a cathode in an acid aqueous solution. The present invention was completed by finding that a structure comprising an anodized film having a plurality of regularly arranged depressions can be obtained by separating the anodized film by electrolysis.

即ち、本発明は、以下の(1)〜(3)を提供する。
(1)アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在し、平均ポア径10〜500nm、ポア径の変動係数30%未満のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材を、陰極として、酸水溶液中で電解することにより、前記陽極酸化皮膜と前記アルミニウム基板とをはく離させて、複数の窪みを有する陽極酸化皮膜からなる構造体を得るはく離工程を具備する、構造体の製造方法。
(2)アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在し、平均ポア径10〜500nm、ポア径の変動係数30%未満のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材を、陰極として、酸水溶液中で電解することにより、前記陽極酸化皮膜と前記アルミニウム基板とをはく離させて、複数の窪みを有するアルミニウム基板を得るはく離工程と、
前記複数の窪みを有するアルミニウム基板に陽極酸化処理を施して、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基板からなる構造体を得る陽極酸化処理工程と
を具備する、構造体の製造方法。
(3)上記(1)または(2)に記載の構造体の製造方法により得られる構造体。
That is, the present invention provides the following (1) to (3).
(1) An aluminum member having an aluminum substrate and an anodized film present on the surface of the aluminum substrate and having a micropore with an average pore diameter of 10 to 500 nm and a pore diameter variation coefficient of less than 30% is used as a cathode. A method for producing a structure, comprising a separation step of separating the anodized film and the aluminum substrate by electrolysis in an aqueous solution to obtain a structure composed of an anodized film having a plurality of depressions.
(2) An aluminum member having an aluminum substrate and an anodic oxide film having a micropore having an average pore diameter of 10 to 500 nm and a pore diameter variation coefficient of less than 30%, which is present on the surface of the aluminum substrate, is used as a cathode. A separation step of separating the anodized film and the aluminum substrate by electrolysis in an aqueous solution to obtain an aluminum substrate having a plurality of depressions;
A method of manufacturing a structure comprising: an anodizing treatment step of obtaining an aluminum substrate having an anodized film having micropores on the surface thereof by anodizing the aluminum substrate having the plurality of depressions.
(3) A structure obtained by the method for producing a structure according to (1) or (2).

本発明の構造体の製造方法によれば、短時間で、規則的な配列の窪みを有する構造体を得ることができる。   According to the structure manufacturing method of the present invention, a structure having regularly arranged depressions can be obtained in a short time.

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の第1の態様は、アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在し、平均ポア径10〜500nm、ポア径の変動係数30%未満のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材を、陰極として、酸水溶液中で電解することにより、前記陽極酸化皮膜と前記アルミニウム基板とをはく離させて、複数の窪みを有する陽極酸化皮膜からなる構造体を得るはく離工程を具備する、構造体の製造方法である。
The present invention is described in detail below.
A first aspect of the present invention is an aluminum member having an aluminum substrate and an anodized film that is present on the surface of the aluminum substrate and has micropores having an average pore diameter of 10 to 500 nm and a pore diameter variation coefficient of less than 30%. A structure comprising a peeling step of separating the anodized film and the aluminum substrate as a cathode to separate the anodized film and the aluminum substrate to obtain a structure composed of an anodized film having a plurality of depressions. It is a manufacturing method.

<アルミニウム部材>
本発明に用いられるアルミニウム部材は、アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在する陽極酸化皮膜とを有する。このアルミニウム部材は、アルミニウム基板の表面に陽極酸化処理を施して得ることができる。
<アルミニウム基板>
アルミニウム基板は、特に限定されず、例えば、市販のアルミニウム基板;低純度のアルミニウム(例えば、リサイクル材料)に高純度アルミニウムを蒸着させた基板;シリコンウエハー、石英、ガラス等の表面に蒸着、スパッタ等の方法により高純度アルミニウムを被覆させた基板;アルミニウムをラミネートした樹脂基板が挙げられる。
<Aluminum member>
The aluminum member used in the present invention has an aluminum substrate and an anodized film present on the surface of the aluminum substrate. This aluminum member can be obtained by anodizing the surface of the aluminum substrate.
<Aluminum substrate>
The aluminum substrate is not particularly limited. For example, a commercially available aluminum substrate; a substrate obtained by depositing high-purity aluminum on low-purity aluminum (for example, recycled material); vapor deposition, sputtering, etc. on the surface of silicon wafer, quartz, glass, or the like A substrate coated with high-purity aluminum by the above method; a resin substrate laminated with aluminum.

アルミニウム基板のうち、陽極酸化処理により陽極酸化皮膜を設ける表面は、アルミニウム純度が、99.5質量%以上であるのが好ましく、99.80質量%以上であるのがより好ましく、また、99.99質量%未満であるのが好ましく、99.95質量%以下であるのがより好ましい。アルミニウム純度が99.5質量%以上であると、ポア配列の規則性が十分となり、99.99質量%未満であると安価に製造することができる。   Of the aluminum substrate, the surface on which the anodized film is provided by anodizing treatment preferably has an aluminum purity of 99.5% by mass or more, more preferably 99.80% by mass or more, and 99.80% by mass. The amount is preferably less than 99% by mass, and more preferably 99.95% by mass or less. When the aluminum purity is 99.5% by mass or more, the regularity of the pore arrangement is sufficient, and when it is less than 99.99% by mass, it can be produced at low cost.

アルミニウム基板の表面は、あらかじめ脱脂処理および鏡面仕上げ処理を施されるのが好ましい。   The surface of the aluminum substrate is preferably subjected to degreasing and mirror finishing in advance.

<脱脂処理>
脱脂処理は、酸、アルカリ、有機溶剤等を用いて、表面に付着した有機成分(主に脂分)等を溶解させて除去することを目的として行われる。脱脂処理には、従来公知の脱脂剤を用いることができる。
具体的には、例えば、市販されている各種脱脂剤を所定の方法で用いることにより行うことができる。
また、pH10〜13、温度30〜50℃程度の水酸化ナトリウム水溶液、pH1〜4、温度40〜70℃程度の硫酸水溶液等に、アルミニウム表面から気泡がわずかに発生する程度の時間、アルミニウム基板を浸せきさせることによっても行うことができる。
好ましい脱脂処理としては、アルミニウム基板をアセトンで洗浄した後、pH4、温度50℃の硫酸に浸せきさせる方法が例示される。この方法によれば、アルミニウム表面の脂分が除去される一方で、アルミニウムの溶解がほとんど起こらないので好ましい。
<Degreasing treatment>
The degreasing treatment is performed for the purpose of dissolving and removing organic components (mainly fat content) and the like attached to the surface using an acid, an alkali, an organic solvent, or the like. A conventionally known degreasing agent can be used for the degreasing treatment.
Specifically, for example, various commercially available degreasing agents can be used by a predetermined method.
Also, the aluminum substrate is placed in a sodium hydroxide aqueous solution having a pH of 10 to 13 and a temperature of about 30 to 50 ° C., a sulfuric acid aqueous solution having a pH of 1 to 4 and a temperature of about 40 to 70 ° C. It can also be done by soaking.
As a preferred degreasing treatment, there is exemplified a method in which an aluminum substrate is washed with acetone and then immersed in sulfuric acid having a pH of 4 and a temperature of 50 ° C. This method is preferable because fat on the surface of the aluminum is removed while aluminum hardly dissolves.

<鏡面仕上げ処理>
鏡面仕上げ処理は、アルミニウム基板の表面の凹凸をなくして、電着法等による封孔処理の均一性や再現性を向上させるために行われる。
本発明において、鏡面仕上げ処理は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、各種市販の研磨布で研磨する方法、市販の各種研磨剤(例えば、ダイヤ、アルミナ)とバフとを組み合わせた方法(機械的研磨)、電解研磨を施す方法、化学研磨を施す方法が挙げられる。これらの方法は、適宜組み合わせて用いることができる。
電解研磨および化学研磨の方法は、例えば、アルミニウムハンドブック(第6版)、(社)日本アルミニウム協会編(2001年)、p.164−165に記載されている各種の方法が挙げられる。
好ましい鏡面仕上げ処理としては、研磨剤を用いる方法を、用いる研磨剤を粗い粒子から細かい粒子へと経時的に変更して行い、その後、電解研磨を施す方法が挙げられる。この場合、最終的に用いる研磨剤としては、#1500のものが好ましい。この方法によれば、アルミニウム基板が圧延を経て製造されたものである場合、圧延時に圧延筋が発生していても、圧延筋をなくすことができる。また、CMP法またはバリア皮膜除去法を用いた仕上げ研磨を施すことが好ましい。
鏡面仕上げ処理により、例えば、平均表面粗さRa0.1μm以下、光沢度60%以上の表面とするのが好ましい。平均表面粗さRaは、0.03μm以下であるのが好ましく、0.02μm以下であるのがより好ましい。また、光沢度は70%以上であるのが好ましく、80%以上であるのがより好ましい。
なお、光沢度は、圧延方向に垂直な方向において、JIS Z8741−1997の「方法3 60度鏡面光沢」の規定に準じて求められる正反射率である。
<Mirror finish processing>
The mirror finish process is performed to eliminate unevenness on the surface of the aluminum substrate and improve the uniformity and reproducibility of the sealing process by an electrodeposition method or the like.
In the present invention, the mirror finish is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, a method of polishing with various commercially available polishing cloths, a method of combining various commercially available abrasives (for example, diamond, alumina) and a buff (mechanical polishing), a method of performing electrolytic polishing, and a method of performing chemical polishing. It is done. These methods can be used in appropriate combination.
Methods of electrolytic polishing and chemical polishing are described in, for example, Aluminum Handbook (6th edition), Japan Aluminum Association (2001), p. Various methods described in 164 to 165 may be mentioned.
As a preferable mirror finishing treatment, a method using an abrasive is performed by changing the abrasive used from coarse particles to fine particles over time, and then performing electrolytic polishing. In this case, the final polishing agent is preferably # 1500. According to this method, when the aluminum substrate is manufactured through rolling, the rolling streaks can be eliminated even if rolling streaks are generated during rolling. Further, it is preferable to perform final polishing using a CMP method or a barrier film removing method.
For example, it is preferable to obtain a surface having an average surface roughness R a of 0.1 μm or less and a glossiness of 60% or more by mirror finishing. The average surface roughness Ra is preferably 0.03 μm or less, and more preferably 0.02 μm or less. Further, the glossiness is preferably 70% or more, and more preferably 80% or more.
The glossiness is a regular reflectance determined in accordance with JIS Z8741-1997 "Method 3 60 degree specular gloss" in the direction perpendicular to the rolling direction.

<陽極酸化処理>
陽極酸化処理としては、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、後述する自己規則化法を用いるのが好ましい。
自己規則化法は、陽極酸化皮膜のマイクロポアが規則的に配列する性質を利用し、規則的な配列をかく乱する要因を取り除くことで、規則性を向上させる方法である。具体的には、高純度のアルミニウムを使用し、電解液の種類に応じた電圧で、長時間(例えば、数時間から十数時間)かけて、低速で陽極酸化皮膜を形成させる。
<Anodizing treatment>
As the anodizing treatment, a conventionally known method can be used. Specifically, it is preferable to use the self-ordering method described later.
The self-ordering method is a method of improving the regularity by utilizing the property that the micropores of the anodized film are regularly arranged and removing the factors that disturb the regular arrangement. Specifically, high-purity aluminum is used, and an anodized film is formed at a low speed over a long period of time (for example, several hours to several tens of hours) at a voltage according to the type of the electrolytic solution.

自己規則化法の代表例としては、J.Electrochem.Soc.Vol.144,No.5,May 1997,p.L128(非特許文献6)、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1996)Pt.2,No.1B,L126(非特許文献7)、Appl.Phys.Lett,Vol.71,No.19,10 Nov 1997,p.2771(非特許文献8)、上記非特許文献1が知られている。
これらの公知文献に記載されている方法は、高純度の材料を用い、電解液に応じた特定の電圧で、比較的低温で長時間処理を施しているところに技術的特徴がある。具体的には、いずれもアルミニウム純度99.99質量%以上の材料を用いており、以下に示される条件で、自己規則化法を行っている。
As a representative example of the self-ordering method, J.A. Electrochem. Soc. Vol. 144, no. 5, May 1997, p. L128 (Non-Patent Document 6), Jpn. J. et al. Appl. Phys. Vol. 35 (1996) Pt. 2, no. 1B, L126 (Non-patent Document 7), Appl. Phys. Lett, Vol. 71, no. 19, 10 Nov 1997, p. 2771 (Non-Patent Document 8) and Non-Patent Document 1 are known.
The methods described in these known documents have a technical feature in that a high-purity material is used and a treatment is performed for a long time at a relatively low temperature with a specific voltage corresponding to the electrolytic solution. Specifically, all use materials having an aluminum purity of 99.99% by mass or more, and the self-ordering method is performed under the conditions shown below.

0.3mol/L硫酸、0℃、27V、450分(非特許文献6)
0.3mol/L硫酸、10℃、25V、750分(非特許文献6)
0.3mol/Lシュウ酸、17℃、40〜60V、600分(非特許文献7)
0.04mol/Lシュウ酸、3℃、80V、膜厚3μm(非特許文献8)
0.3mol/Lリン酸、0℃、195V、960分(非特許文献8)
0.3 mol / L sulfuric acid, 0 ° C., 27 V, 450 minutes (Non-patent Document 6)
0.3 mol / L sulfuric acid, 10 ° C., 25 V, 750 minutes (non-patent document 6)
0.3 mol / L oxalic acid, 17 ° C., 40-60 V, 600 minutes (Non-patent Document 7)
0.04 mol / L oxalic acid, 3 ° C., 80 V, film thickness 3 μm (Non-patent Document 8)
0.3 mol / L phosphoric acid, 0 ° C., 195 V, 960 minutes (non-patent document 8)

本発明に用いられる自己規則化陽極酸化処理は、例えば、酸濃度1〜10質量%の溶液中で、アルミニウム基板を陽極として通電する方法を用いることができる。陽極酸化処理に用いられる溶液としては、シュウ酸、硫酸、クエン酸、マロン酸、酒石酸、リン酸等を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。   The self-ordered anodizing treatment used in the present invention may be, for example, a method of energizing an aluminum substrate as an anode in a solution having an acid concentration of 1 to 10% by mass. As the solution used for the anodizing treatment, oxalic acid, sulfuric acid, citric acid, malonic acid, tartaric acid, phosphoric acid and the like can be used alone or in combination of two or more.

自己規則化陽極酸化処理の条件は、使用される電解液によって種々変化するので一概に決定され得ないが、一般的には電解液濃度0.01〜10mol/L、液温0〜20℃、電流密度0.1〜10A/dm2、電圧15〜240V、電気量3〜10000C/dm2、電解時間30〜1000分であるのが好ましい。
電解は、定電圧電解を行うのが好ましい。
The conditions of the self-ordering anodization treatment cannot be determined unconditionally because they vary depending on the electrolyte used, but generally the electrolyte concentration is 0.01 to 10 mol / L, the solution temperature is 0 to 20 ° C., It is preferable that the current density is 0.1 to 10 A / dm 2 , the voltage is 15 to 240 V, the amount of electricity is 3 to 10,000 C / dm 2 , and the electrolysis time is 30 to 1000 minutes.
The electrolysis is preferably constant voltage electrolysis.

陽極酸化皮膜の性状については、以下のとおりである。
厚さは、バリア層を含めて、0.1μm以上であるのが好ましく、1μm以上であるのがより好ましい。上記範囲であると、マイクロポアの規則性がより優れたものとなる。
また、厚さは、バリア層を含めて、100μm以下であるのが好ましい。上記範囲であると、後述するはく離工程におけるアルミニウム基板からのはく離が容易となる。
バリア層の厚さは、600nm以下であるのが好ましく、5〜400nmであるのがより好ましく、10〜80nmであるのが更に好ましい。上記範囲であると、後述するはく離工程におけるはく離性が優れたものとなる。
The properties of the anodized film are as follows.
The thickness including the barrier layer is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 1 μm or more. Within the above range, the regularity of the micropores becomes more excellent.
Moreover, it is preferable that thickness is 100 micrometers or less including a barrier layer. When it is in the above range, peeling from the aluminum substrate in the peeling step described later becomes easy.
The thickness of the barrier layer is preferably 600 nm or less, more preferably 5 to 400 nm, and still more preferably 10 to 80 nm. Within the above range, the peelability in the peeling step described later is excellent.

平均ポア径は、10〜500nmであり、15〜100nmであるのが好ましく、20〜80nmであるのがより好ましい。上記範囲であると、マイクロポアに金属を充填する際に、金属がより均一に充填される。
ポア径の変動係数は、30%未満であり、5〜20%であるのが好ましい。上記範囲であると、プラズモン共鳴デバイス等に応用する際に、高い効果が得られる。
ポア径の変動係数(CV:Coefficient of Variation)は、ポア径のばらつきの指標であり、下記式により定義される。
The average pore diameter is 10 to 500 nm, preferably 15 to 100 nm, and more preferably 20 to 80 nm. Within the above range, when the metal is filled into the micropores, the metal is filled more uniformly.
The pore diameter variation coefficient is less than 30%, preferably 5 to 20%. When it is in the above range, a high effect can be obtained when applied to a plasmon resonance device or the like.
The pore diameter variation coefficient (CV: Coefficient of Variation) is an index of pore diameter variation, and is defined by the following equation.

(ポア径の変動係数)=(ポア径の標準偏差)/(ポア径の平均)   (Variation coefficient of pore diameter) = (Standard deviation of pore diameter) / (Average of pore diameter)

マイクロポアの平均周期は、20〜700nmであるのが好ましく、23〜600nmであるのがより好ましく、25〜150nmであるのが更に好ましい。
また、マイクロポアの周期の変動係数は、30%未満であるのが好ましく、5%以上20%未満であるのがより好ましい。上記範囲であると、プラズモン共鳴デバイス等に応用する際に、高い効果が得られる。
マイクロポアの占める面積率は、10〜70%であるのが好ましい。
The average period of the micropores is preferably 20 to 700 nm, more preferably 23 to 600 nm, still more preferably 25 to 150 nm.
Further, the coefficient of variation of the micropore cycle is preferably less than 30%, more preferably 5% or more and less than 20%. When it is in the above range, a high effect can be obtained when applied to a plasmon resonance device or the like.
The area ratio occupied by the micropores is preferably 10 to 70%.

<ポアワイド処理>
ポアワイド処理は、陽極酸化処理後、アルミニウム基板を酸水溶液またはアルカリ水溶液に浸せきさせることにより、陽極酸化皮膜を溶解させ、マイクロポアのポア径を拡大する処理である。これにより、マイクロポアの配列の規則性を制御することが容易となる。
<Pore wide processing>
The pore-wide treatment is a treatment for expanding the pore diameter of the micropore by dissolving the anodized film by immersing the aluminum substrate in an acid aqueous solution or an alkali aqueous solution after the anodizing treatment. Thereby, it becomes easy to control the regularity of the arrangement of the micropores.

ポアワイド処理に酸水溶液を用いる場合は、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等の無機酸またはこれらの混合物の水溶液を用いることが好ましい。酸水溶液の濃度は1〜10質量%であるのが好ましい。酸水溶液の温度は、25〜40℃であるのが好ましい。
ポアワイド処理にアルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の濃度は0.1〜5質量%であるのが好ましい。アルカリ水溶液の温度は、20〜35℃であるのが好ましい。
具体的には、例えば、50g/L、40℃のリン酸水溶液、0.5g/L、30℃の水酸化ナトリウム水溶液または0.5g/L、30℃の水酸化カリウム水溶液が好適に用いられる。
酸水溶液またはアルカリ水溶液への浸せき時間は、8〜60分であるのが好ましく、10〜50分であるのがより好ましく、15〜30分であるのが更に好ましい。
When an aqueous acid solution is used for the pore wide treatment, it is preferable to use an aqueous solution of an inorganic acid such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or a mixture thereof. The concentration of the acid aqueous solution is preferably 1 to 10% by mass. The temperature of the acid aqueous solution is preferably 25 to 40 ° C.
When an alkaline aqueous solution is used for the pore-wide treatment, it is preferable to use an aqueous solution of at least one alkali selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide. The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 0.1 to 5% by mass. The temperature of the alkaline aqueous solution is preferably 20 to 35 ° C.
Specifically, for example, 50 g / L, 40 ° C. phosphoric acid aqueous solution, 0.5 g / L, 30 ° C. sodium hydroxide aqueous solution or 0.5 g / L, 30 ° C. potassium hydroxide aqueous solution is preferably used. .
The immersion time in the acid aqueous solution or the alkali aqueous solution is preferably 8 to 60 minutes, more preferably 10 to 50 minutes, and further preferably 15 to 30 minutes.

<バリア層薄層化処理>
本発明においては、上述したアルミニウム部材が、陽極酸化皮膜のバリア層を薄層化されたアルミニウム部材であるのが、好ましい態様の一つである。バリア層が薄層化されていると、後述するはく離工程におけるはく離性が優れたものとなる。
本発明者は、陽極酸化処理の後、電圧を急激に変化させることなく漸減させることにより、即ち、電流回復期間を発生させず、常に電流が流れる状態を保持した状態を保つようにしながら電圧を下げる方法により、陽極酸化皮膜のマイクロポアの配列の規則性を損なうことなく、陽極酸化皮膜のバリア層を薄層化できることを見出した。これは、電流回復期間が発生しないため、微細な枝分かれが起きないからだと考えられる。
<Barrier layer thinning process>
In the present invention, it is one of preferred embodiments that the above-described aluminum member is an aluminum member obtained by thinning the barrier layer of the anodized film. When the barrier layer is thinned, the peelability in the peeling process described later is excellent.
The present inventor, after anodizing, gradually reduces the voltage without abruptly changing it, that is, does not generate a current recovery period, and maintains the state where the current always flows. It has been found that the barrier layer of the anodized film can be made thin without impairing the regularity of the micropore arrangement of the anodized film by the lowering method. This is probably because no branching occurs because no current recovery period occurs.

具体的には、例えば、陽極酸化処理の電圧が100V以上である場合は、電圧の降下速度を20V/分以下とするのが好ましく、10V/分以下とするのがより好ましく、5V/分以下とするのが更に好ましい。
維持する電流は大きいほどよい。具体的には、10μA/cm2以上であるのが好ましく、30μA/cm2以上であるのがより好ましく、50μA/cm2以上であるのが更に好ましい。
電流が低くなりすぎると、マイクロポアの配列の規則性が乱れるため、上記速度で、電流が10μA/cm2未満に低下した場合には、一旦電圧降下を中止し、電流が10μA/cm2以上流れるのを待って、電圧降下を続けるのが好ましい。
Specifically, for example, when the anodizing voltage is 100 V or more, the rate of voltage drop is preferably 20 V / min or less, more preferably 10 V / min or less, and 5 V / min or less. Is more preferable.
The larger the current to be maintained, the better. Specifically, it is preferably at 10 .mu.A / cm 2 or more, more preferably 30 .mu.A / cm 2 or more, more preferably 50 .mu.A / cm 2 or more.
If the current becomes too low, the regularity of the arrangement of micropores will be disturbed. Therefore, when the current drops below 10 μA / cm 2 at the above speed, the voltage drop is stopped once and the current is 10 μA / cm 2 or more. It is preferable to continue the voltage drop after waiting for the flow.

<その他の処理>
また、必要に応じて、その他の処理を施すことができる。
例えば、本発明の構造体を試料台にして、水溶液を垂らして膜状にしたい場合には、水との接触角を小さくするために、親水化処理を施してもよい。親水化処理は、従来公知の方法により施すことができる。
また、本発明の構造体を試料台にして、酸で変性し、または分解されるタンパク質を対象とする場合には、陽極酸化処理に用いられ、アルミニウム表面に残留している酸を中和するために、中和処理を施してもよい。中和処理は、従来公知の方法により施すことができる。
<Other processing>
Further, other processes can be performed as necessary.
For example, when the structure of the present invention is used as a sample stage and an aqueous solution is dropped to form a film, a hydrophilic treatment may be performed in order to reduce the contact angle with water. The hydrophilic treatment can be performed by a conventionally known method.
In addition, when the structure of the present invention is used as a sample stage and a protein that is denatured or decomposed with an acid is targeted, the acid remaining on the aluminum surface is neutralized, which is used for anodizing treatment. Therefore, neutralization treatment may be performed. The neutralization treatment can be performed by a conventionally known method.

<はく離工程>
はく離工程は、上述したアルミニウム部材を陰極として、酸水溶液中で電解することにより、前記陽極酸化皮膜と前記アルミニウム基板とをはく離させて、複数の窪みを有する陽極酸化皮膜からなる構造体を得る工程である。なお、はく離工程においては、アルミニウム部材を陰極として電解を行うが、これは陽極酸化処理の電解がアルミニウム部材を陽極とするのと逆になるので、以下「逆電解」と呼ぶ。
<Peeling process>
The peeling step is a step of obtaining a structure comprising an anodized film having a plurality of depressions by separating the anodized film and the aluminum substrate by electrolysis in an acid aqueous solution using the above-described aluminum member as a cathode. It is. In the stripping step, electrolysis is performed using the aluminum member as a cathode. This is referred to as “reverse electrolysis” because the anodizing electrolysis is the reverse of using the aluminum member as the anode.

はく離工程においては、この逆電解により、アルミニウム部材の陽極酸化皮膜とアルミニウム基板との界面で水素が発生し、この水素により陽極酸化皮膜のアルミニウム基板との界面にあるバリア層が還元され、アルミニウムイオンとなって電解液として用いられる酸水溶液中に移動して溶出するため、陽極酸化皮膜とアルミニウム基板とがその界面ではく離するものと考えられる。   In the peeling process, hydrogen is generated at the interface between the anodized film of the aluminum member and the aluminum substrate due to this reverse electrolysis, and the barrier layer at the interface between the anodized film and the aluminum substrate is reduced by this hydrogen, and the aluminum ions are reduced. Thus, the anodic oxide film and the aluminum substrate are considered to be separated at the interface.

逆電解においては、陰極として、上述したアルミニウム部材を用い、アルミニウム基板側から通電させる。
陽極は、特に限定されず、例えば、PtめっきされたTi電極、Pt電極、カーボン電極が挙げられる。
In reverse electrolysis, the above-described aluminum member is used as a cathode, and electricity is supplied from the aluminum substrate side.
The anode is not particularly limited, and examples thereof include a Pt-plated Ti electrode, a Pt electrode, and a carbon electrode.

逆電解に用いられる酸水溶液は、pH1〜7あるのが好ましく、pH2〜6であるのがより好ましく、pH2.5〜5.5であるのが更に好ましい。また、酸水溶液の電気伝導度は、0.01〜100mS/cmであるのが好ましく、0.1〜50mS/cmであるのがより好ましい。
酸水溶液のpHおよび電気伝導度が上記範囲であると、アルミニウム基板の腐食および残膜が発生しにくく、はく離性が良好になる。
酸水溶液の電気伝導度が低すぎると、電流値の極小値が発生しないことがある。その場合には、酸水溶液中のイオン濃度を高くして、電流値の極小値が発生させるのが好ましい。逆に、酸水溶液中のイオン濃度が高すぎると、電流値の極小値が発生はするものの、短時間で終了し、その後、急速に電流値が増加してしまうので、制御が困難となる。更に、極小値に達する時間を超えると、腐食が発生してしまう。
The acid aqueous solution used for reverse electrolysis preferably has a pH of 1 to 7, more preferably a pH of 2 to 6, and even more preferably a pH of 2.5 to 5.5. Moreover, it is preferable that it is 0.01-100 mS / cm, and, as for the electrical conductivity of acid aqueous solution, it is more preferable that it is 0.1-50 mS / cm.
When the pH and electrical conductivity of the acid aqueous solution are within the above ranges, corrosion and residual film of the aluminum substrate are difficult to occur, and the peelability is improved.
If the electric conductivity of the acid aqueous solution is too low, a minimum current value may not be generated. In that case, it is preferable to increase the ion concentration in the acid aqueous solution to generate a minimum current value. On the contrary, if the ion concentration in the acid aqueous solution is too high, a minimum value of the current value is generated, but it is completed in a short time, and then the current value rapidly increases, so that control becomes difficult. Furthermore, if the time to reach the minimum value is exceeded, corrosion will occur.

酸水溶液には、酸として、例えば、シュウ酸、硫酸、リン酸を好適に用いることができる。
また、例えば、水に溶解して酸性を示す金属塩化合物、水に溶解して酸性を示す有機化合物を用いることもできる。
水に溶解して酸性を示す金属塩化合物としては、例えば、シュウ酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、ホウ酸アルミニウムが挙げられる。
水に溶解して酸性を示す有機化合物は、カルボン酸であるのが好ましい。例えば、アジピン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸、マレイン酸等の不飽和脂肪族ジカルボン酸、安息香酸等の芳香族モノカルボン酸、フタル酸等の芳香族ジカルボン酸、サリチル酸等の芳香族オキシカルボン酸が好適に挙げられる。
また、水に溶解して中性を示す塩、即ち、中性塩を用いることもできる。中性塩としては、例えば、炭酸アンモニウム等の炭酸塩、ホウ酸アンモニウム等のほう酸塩が好適に挙げられる。
中性塩を用いる場合、更に、添加剤として、フッ化物、炭酸誘導体または酸アミドを添加した混合浴とするのも好適な態様の一つである。フッ化物としては、例えば、フッ化アンモニウムが挙げられる。炭酸誘導体としては、例えば、炭酸グアニジン、尿素、ホルムアルデヒドが挙げられる。酸アミドとしては、例えば、アセトアミドが挙げられる。
これらの中でも、シュウ酸、シュウ酸アルミニウム、硫酸、硫酸アルミニウムまたはこれらの混合物が好ましい。特に、硫酸アルミニウム、硫酸が、入手性や廃液処理性の点で好ましい。
In the acid aqueous solution, for example, oxalic acid, sulfuric acid, and phosphoric acid can be suitably used as the acid.
Further, for example, a metal salt compound that shows acidity when dissolved in water, or an organic compound that shows acidity when dissolved in water can be used.
Examples of the metal salt compound that dissolves in water and exhibits acidity include aluminum oxalate, aluminum sulfate, aluminum lactate, aluminum fluoride, and aluminum borate.
The organic compound that is acidic when dissolved in water is preferably a carboxylic acid. For example, saturated aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, unsaturated aliphatic dicarboxylic acids such as maleic acid, aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, and aromatic oxycarboxylic acids such as salicylic acid Are preferable.
In addition, a salt that is neutral when dissolved in water, that is, a neutral salt, can also be used. Suitable examples of the neutral salt include carbonates such as ammonium carbonate and borates such as ammonium borate.
In the case where a neutral salt is used, it is also a preferred embodiment to use a mixed bath to which a fluoride, a carbonic acid derivative or an acid amide is added as an additive. Examples of the fluoride include ammonium fluoride. Examples of the carbonic acid derivative include guanidine carbonate, urea, and formaldehyde. Examples of the acid amide include acetamide.
Among these, oxalic acid, aluminum oxalate, sulfuric acid, aluminum sulfate or a mixture thereof is preferable. In particular, aluminum sulfate and sulfuric acid are preferable in terms of availability and waste liquid treatment.

また、上記陽極酸化処理で用いられた電解液と同一の種類のものを用いるのが好ましい態様の一つである。これにより、同一の電解槽で、陽極酸化処理と逆電解とを行うことが可能となる。また、別の電解槽で行う場合であっても、逆電解槽への液の持ち込みによる悪影響がない。   Moreover, it is one of the preferable aspects to use the same kind as the electrolyte solution used by the said anodizing process. Thereby, it becomes possible to perform anodizing treatment and reverse electrolysis in the same electrolytic cell. Moreover, even if it is a case where it carries out by another electrolytic cell, there is no bad influence by carrying in of the liquid to a reverse electrolytic cell.

逆電解の条件は、使用される電解液によって種々変化するので一概に決定され得ない。
電解液濃度は、例えば、シュウ酸水溶液の場合、0.4〜10%、硫酸水溶液の場合、2〜20%、リン酸水溶液の場合、0.4〜5%であるのが好ましい。
電解液の温度は、一般的には、0〜50℃であるのが好ましく、10〜35℃であるのがより好ましい。
電流密度は、0.1〜200A/dm2であるのが好ましく、0.3〜50A/dm2であるのがより好ましく、0.5〜10A/dm2であるのが更に好ましい。上記範囲であると、はく離にムラが生じず、より均一に行うことができる。
電圧は、5〜500Vであるのが好ましく、10〜240Vであるのがより好ましい。逆電解が陽極酸化処理に引き続いて行われる場合は、陽極酸化処理と同じ電圧で、定電圧逆電解を行うのが好ましい。
また、直流電圧を一定としつつ、断続的に電流のオンおよびオフを繰り返す方法、直流電圧を断続的に変化させつつ、電流のオンおよびオフを繰り返す方法も好適に用いることができる。電圧を断続的に変化させる方法においては、電圧を順次低くしていくのが好ましい態様の一つである。
電解時間は、1〜500秒であるのが好ましく、10〜120秒であるのがより好ましい。
The reverse electrolysis conditions vary depending on the electrolyte used, and therefore cannot be determined unconditionally.
For example, the concentration of the electrolytic solution is preferably 0.4 to 10% in the case of an oxalic acid aqueous solution, 2 to 20% in the case of an aqueous sulfuric acid solution, and 0.4 to 5% in the case of an aqueous phosphoric acid solution.
In general, the temperature of the electrolytic solution is preferably 0 to 50 ° C, and more preferably 10 to 35 ° C.
Current density is preferably 0.1~200A / dm 2, more preferably from 0.3~50A / dm 2, and even more preferably 0.5~10A / dm 2. When it is within the above range, unevenness does not occur in peeling, and it can be performed more uniformly.
The voltage is preferably 5 to 500V, and more preferably 10 to 240V. When reverse electrolysis is performed subsequent to the anodizing treatment, it is preferable to perform constant voltage reverse electrolysis at the same voltage as the anodizing treatment.
Also, a method of repeatedly turning on and off the current intermittently while keeping the DC voltage constant, and a method of repeatedly turning on and off the current while intermittently changing the DC voltage can be suitably used. In the method of changing the voltage intermittently, it is one of preferred embodiments that the voltage is lowered sequentially.
The electrolysis time is preferably 1 to 500 seconds, and more preferably 10 to 120 seconds.

上記範囲であると、陽極酸化皮膜のバリア層とアルミニウム基板とのはく離性により優れ、かつ、陽極酸化皮膜の窪みの規則性もより高くなるので好ましい。電気量が多すぎたり、電解時間が長すぎたりすると、陽極酸化皮膜のバリア層とアルミニウム基板との界面が高温となり、得られる構造体が変形し、窪みの規則性が損なわれる場合がある。   The above range is preferable because it is more excellent in the peelability between the barrier layer of the anodized film and the aluminum substrate, and the regularity of the depressions in the anodized film becomes higher. If the amount of electricity is too large or the electrolysis time is too long, the interface between the barrier layer of the anodized film and the aluminum substrate becomes high temperature, the resulting structure may be deformed, and the regularity of the dents may be impaired.

また、逆電解は、電流値をモニターし、電流値が、極小値から極小値にその30%を加えた値までの範囲にある時点で停止して終了するのが好ましく、電流値が極小値またはその付近となる時点で停止して終了するのがより好ましい。この場合、はく離性と、はく離後の陽極酸化皮膜およびアルミニウム基板の面状とが、優れたものになる。   The reverse electrolysis is preferably stopped when the current value is monitored and the current value is in the range from the minimum value to the value obtained by adding 30% to the minimum value. Or, it is more preferable to stop and end at the time of the vicinity. In this case, the peelability and the surface properties of the anodized film and the aluminum substrate after peeling are excellent.

はく離工程を行って得られるアルミニウム基板には、はく離面の10%以下の領域に、厚さ0.2μm以下の陽極酸化皮膜の残存物が残留することがある。このアルミニウム基板を利用する場合には、陽極酸化皮膜の残存物がないのが好ましい。
したがって、この場合、逆電解後、化学処理を行って、陽極酸化皮膜の残存物を除去するのが好ましい。具体的には、各種の酸性またはアルカリ性の水溶液を陽極酸化皮膜に接触させることにより、除去することができる。
In the aluminum substrate obtained by performing the peeling step, a residue of an anodic oxide film having a thickness of 0.2 μm or less may remain in a region of 10% or less of the peeling surface. When this aluminum substrate is used, it is preferable that no anodized film remains.
Therefore, in this case, it is preferable to perform chemical treatment after reverse electrolysis to remove the residue of the anodized film. Specifically, it can be removed by bringing various acidic or alkaline aqueous solutions into contact with the anodized film.

酸性水溶液としては、例えば、リン酸水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液、シュウ酸水溶液、クロム酸とリン酸との混合水溶液が挙げられる。中でも、クロム酸とリン酸との混合水溶液が好ましい。
酸性水溶液は、pH−0.3〜6であるのが好ましく、pH0〜4であるのがより好ましく、pH2〜4であるのが更に好ましい。
酸性水溶液の温度は、20〜60℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。
処理時間は、1秒〜6時間であるのが好ましく、5秒〜3時間であるのがより好ましく、10秒〜1時間であるのが更に好ましい。
Examples of the acidic aqueous solution include a phosphoric acid aqueous solution, a sulfuric acid aqueous solution, a nitric acid aqueous solution, an oxalic acid aqueous solution, and a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid. Among these, a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid is preferable.
The acidic aqueous solution preferably has a pH of -0.3 to 6, more preferably a pH of 0 to 4, and still more preferably a pH of 2 to 4.
It is preferable that the temperature of acidic aqueous solution is 20-60 degreeC, and it is more preferable that it is 30-50 degreeC.
The treatment time is preferably 1 second to 6 hours, more preferably 5 seconds to 3 hours, and even more preferably 10 seconds to 1 hour.

アルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウムの各水溶液が挙げられる。
アルカリ性水溶液は、pH10〜13.5であるのが好ましく、pH11〜13であるのがより好ましい。
アルカリ性水溶液の温度は、10〜50℃であるのが好ましく、20〜40℃であるのがより好ましい。
処理時間は、1秒〜10分であるのが好ましく、2秒〜1分であるのがより好ましく、3秒〜30秒であるのが更に好ましい。
Examples of the alkaline aqueous solution include aqueous solutions of sodium hydroxide, sodium carbonate, and potassium hydroxide.
The alkaline aqueous solution preferably has a pH of 10 to 13.5, more preferably a pH of 11 to 13.
The temperature of the alkaline aqueous solution is preferably 10 to 50 ° C, and more preferably 20 to 40 ° C.
The treatment time is preferably 1 second to 10 minutes, more preferably 2 seconds to 1 minute, and even more preferably 3 seconds to 30 seconds.

また、はく離工程を行っても陽極酸化皮膜が一部残存する場合には、陽極酸化処理とはく離工程とを交互に複数回繰り返し行うことにより、残存した陽極酸化皮膜を完全に除去することができる。
この方法で、陽極酸化皮膜をはく離させると、電流回復を行わないため、アルミニウム基板側の窪みの配列の規則性を乱すことがないので、後述する本発明の第2の態様において、好適である。
Further, when a part of the anodic oxide film remains even after the peeling process, the remaining anodic oxide film can be completely removed by repeating the anodic oxidation treatment and the peeling process a plurality of times alternately. .
When the anodized film is peeled off by this method, current recovery is not performed, and the regularity of the arrangement of the depressions on the aluminum substrate side is not disturbed. Therefore, this method is suitable in the second aspect of the present invention described later. .

逆電解の好適条件の例を下記に例示する。
<好適条件1>
陰極:濃度0.3mol/L、温度17℃のシュウ酸水溶液で、電圧40V、処理時間60分の条件で陽極酸化処理して得られる陽極酸化皮膜、厚さ60μm、ポア径35nm、ポア径の変動係数15%、マイクロポア周期63nm
陽極:カーボン電極
電解液:濃度0.04g/L(アルミニウムイオン換算)、pH3.8、電気伝導度0.6mS/cm、温度33℃の硫酸アルミニウム水溶液
電圧:40V(設定電圧)
電流密度:5A/dm2(極小値1A/dm2
処理時間:40秒(極小時)
Examples of suitable conditions for reverse electrolysis are illustrated below.
<Preferred condition 1>
Cathode: Anodized film obtained by anodizing with an oxalic acid aqueous solution having a concentration of 0.3 mol / L and a temperature of 17 ° C. under conditions of a voltage of 40 V and a treatment time of 60 minutes, a thickness of 60 μm, a pore diameter of 35 nm, and a pore diameter Fluctuation coefficient 15%, micropore period 63nm
Anode: Carbon electrode Electrolyte: Concentration 0.04 g / L (in terms of aluminum ion), pH 3.8, electric conductivity 0.6 mS / cm, temperature 33 ° C. Aluminum sulfate aqueous solution Voltage: 40 V (set voltage)
Current density: 5 A / dm 2 (minimum value 1 A / dm 2 )
Processing time: 40 seconds (minimum)

本発明の第1の態様においては、はく離工程の処理時間が、従来のクロム酸とリン酸との混合水溶液で溶解させる脱膜工程に要する時間に比べて、極めて短い。したがって、本発明の第1の態様によれば、効率的な構造体の製造が可能となる。
更に、クロム酸とリン酸との混合水溶液は、脱膜工程時において、酸化アルミニウムの含有量がAl23として15g/Lを超えると、急激に溶解能力が劣化するため、新しい処理液に交換する必要がある。本発明に用いられるポア径の変動係数が小さい陽極酸化皮膜は、一般に厚さが厚いので、一度の処理で溶出する酸化アルミニウムの量が多く、処理液の劣化が激しい。
これに対し、本発明においては、陽極酸化皮膜はアルミニウム基板との界面で固形の状態ではく離するため、フィルター等で簡便に分離することができ、逆電解に用いられる酸水溶液が劣化しない。
したがって、本発明におけるはく離工程の処理時間および酸水溶液の消費量は、従来のクロム酸とリン酸との混合水溶液による脱膜工程の処理時間および処理液の消費量に比べて、格段に短く、少ない。
In the first aspect of the present invention, the treatment time of the peeling step is extremely short compared to the time required for the film removal step of dissolving with a conventional mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid. Therefore, according to the first aspect of the present invention, an efficient structure can be manufactured.
Furthermore, the mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid has a rapid deterioration of the dissolving ability when the aluminum oxide content exceeds 15 g / L as Al 2 O 3 during the film removal step. It needs to be replaced. Since the anodic oxide film having a small coefficient of variation in pore diameter used in the present invention is generally thick, the amount of aluminum oxide eluted in a single treatment is large and the treatment liquid is severely deteriorated.
On the other hand, in the present invention, since the anodized film is peeled off in a solid state at the interface with the aluminum substrate, it can be easily separated with a filter or the like, and the acid aqueous solution used for reverse electrolysis does not deteriorate.
Therefore, the treatment time of the peeling step and the consumption amount of the acid aqueous solution in the present invention are much shorter than the treatment time of the film removal step and the consumption amount of the treatment solution by the conventional mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid, Few.

はく離工程においては、上述した逆電解により、バリア層が溶解し、複数の窪みを有する陽極酸化皮膜からなる構造体が得られる。
また、一方で、陽極酸化皮膜がはく離したアルミニウム基板は、複数の窪みを有するアルミニウム基板となる。この複数の窪みを有するアルミニウム基板は、後述する本発明の第2の態様に用いられる。以下、図面を用いて具体的に説明する。
In the peeling step, the barrier layer is dissolved by the reverse electrolysis described above, and a structure made of an anodized film having a plurality of depressions is obtained.
On the other hand, the aluminum substrate from which the anodized film has been peeled becomes an aluminum substrate having a plurality of depressions. The aluminum substrate having the plurality of depressions is used in a second aspect of the present invention described later. Hereinafter, it demonstrates concretely using drawing.

図1は、本発明の構造体の製造方法の説明図である。
図1(A)は、はく離工程前のアルミニウム部材の模式的な断面図である。図1(A)に示されるように、アルミニウム部材10は、アルミニウム基板12と、アルミニウム基板12の表面に存在する陽極酸化皮膜14とを有する。陽極酸化皮膜14には、マイクロポア16が存在し、その下部はバリア層18となっている。
図1(B)および図1(C)は、それぞれはく離工程により得られる構造体およびアルミニウム基板の模式的な断面図である。
図1(B)に示される構造体20は、図1(A)に示されるアルミニウム部材10の陽極酸化皮膜14のバリア層18が溶解して得られ、複数の窪み22を有する陽極酸化皮膜からなる。
図1(C)に示されるアルミニウム基板24は、図1(A)に示されるアルミニウム部材10の陽極酸化皮膜14のバリア層18が溶解して得られ、複数の窪み26を有する。
FIG. 1 is an explanatory view of a method for producing a structure according to the present invention.
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of an aluminum member before the peeling step. As shown in FIG. 1A, the aluminum member 10 has an aluminum substrate 12 and an anodized film 14 present on the surface of the aluminum substrate 12. In the anodic oxide film 14, micropores 16 are present, and a lower part thereof is a barrier layer 18.
FIG. 1B and FIG. 1C are schematic cross-sectional views of the structure and the aluminum substrate obtained by the peeling step, respectively.
A structure 20 shown in FIG. 1B is obtained by dissolving the barrier layer 18 of the anodized film 14 of the aluminum member 10 shown in FIG. 1A, and is formed from an anodized film having a plurality of depressions 22. Become.
An aluminum substrate 24 shown in FIG. 1C is obtained by dissolving the barrier layer 18 of the anodized film 14 of the aluminum member 10 shown in FIG. 1A and has a plurality of depressions 26.

本発明の第2の態様は、アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在し、平均ポア径10〜500nm、ポア径の変動係数30%未満のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材を、陰極として、酸水溶液中で電解することにより、前記陽極酸化皮膜と前記アルミニウム基板とをはく離させて、複数の窪みを有するアルミニウム基板を得るはく離工程と、前記複数の窪みを有するアルミニウム基板に陽極酸化処理を施して、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基板からなる構造体を得る陽極酸化処理工程とを具備する、構造体の製造方法である。   A second aspect of the present invention is an aluminum member having an aluminum substrate and an anodized film that is present on the surface of the aluminum substrate and has micropores having an average pore diameter of 10 to 500 nm and a pore diameter variation coefficient of less than 30%. By separating the anodized film and the aluminum substrate by electrolysis in an acid aqueous solution as a cathode to obtain an aluminum substrate having a plurality of depressions, and an aluminum substrate having the plurality of depressions. And a anodizing treatment step of obtaining a structure made of an aluminum substrate having an anodized film having micropores on the surface thereof.

本発明の第2の態様のはく離工程は、本発明の第1の態様のはく離工程と同様に行われる。   The peeling step of the second aspect of the present invention is performed in the same manner as the peeling step of the first aspect of the present invention.

<陽極酸化処理工程>
本発明の第2の態様においては、はく離工程後に、陽極酸化処理工程を行う。
陽極酸化処理工程は、はく離工程で得られた複数の窪みを有するアルミニウム基板に陽極酸化処理を施して、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基板からなる構造体を得る工程である。
<Anodizing process>
In the second aspect of the present invention, an anodizing treatment step is performed after the peeling step.
The anodizing treatment step is a step of obtaining an aluminum substrate having an anodized film having micropores on the surface thereof by anodizing the aluminum substrate having a plurality of depressions obtained in the peeling step.

はく離工程において得られた複数の窪みを有するアルミニウム基板においては、最も規則的に整列しているマイクロポアのバリア層の底部の形状が、表面の窪みとなっている(図1(C)参照。)。したがって、その表面の窪みは、ほぼ半球状であり、マイクロポアと同様に規則的に整列している。   In the aluminum substrate having a plurality of depressions obtained in the peeling step, the shape of the bottom part of the barrier layer of the micropores that are most regularly aligned is a depression on the surface (see FIG. 1C). ). Therefore, the depressions on the surface are almost hemispherical and are regularly aligned like micropores.

陽極酸化処理工程は、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、上述したアルミニウム部材を得る際の陽極酸化処理と同様である。
ここで、上記逆電解で用いられた電解液と同一の種類のものを用いるのが好ましい態様の一つである。これにより、同一の電解槽で、逆電解と陽極酸化処理工程とを行うことが可能となる。また、別の電解槽で行う場合であっても、陽極酸化処理槽への液の持ち込みによる悪影響がない。
A conventionally well-known method can be used for an anodizing process process. Specifically, it is the same as the anodizing treatment for obtaining the aluminum member described above.
Here, it is one of the preferable embodiments to use the same type of electrolyte as that used in the reverse electrolysis. Thereby, it becomes possible to perform reverse electrolysis and an anodizing process in the same electrolytic cell. Moreover, even if it is a case where it carries out by another electrolytic cell, there is no bad influence by carrying in of the liquid to an anodizing treatment tank.

この陽極酸化処理工程においては、アルミニウム基板の表面の規則的な配列の複数の窪みが陽極酸化処理の起点となって、規則的な配列のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜が形成される。
したがって、陽極酸化処理工程により、規則的な配列のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基板からなる構造体が得られる。
In this anodizing treatment step, a plurality of regularly arranged depressions on the surface of the aluminum substrate are used as starting points for the anodizing treatment to form an anodized film having regularly arranged micropores.
Therefore, a structure comprising an aluminum substrate having an anodized film having regularly arranged micropores on the surface is obtained by the anodizing treatment step.

図1(D)は、陽極酸化処理工程により得られる構造体の模式的な断面図である。図1(D)に示される構造体28は、図1(C)に示されるアルミニウム基板24に陽極酸化処理を施すことにより陽極酸化皮膜30を形成して得られる。陽極酸化処理時には、アルミニウム基板24の窪み26を起点としてマイクロポア32が形成される。したがって、構造体28は、マイクロポア32を有する陽極酸化皮膜30を表面に有するアルミニウム基板34からなる。   FIG. 1D is a schematic cross-sectional view of a structure obtained by an anodizing process. The structure 28 shown in FIG. 1D is obtained by forming the anodized film 30 by subjecting the aluminum substrate 24 shown in FIG. At the time of anodizing, micropores 32 are formed starting from the depression 26 of the aluminum substrate 24. Therefore, the structure 28 is made of the aluminum substrate 34 having the anodic oxide film 30 having the micropores 32 on the surface.

本発明の第2の態様においては、はく離工程の処理時間が、従来のクロム酸とリン酸との混合水溶液で溶解させる脱膜工程に要する時間に比べて、極めて短い。したがって、本発明の第2の態様によれば、効率的な構造体の製造が可能となる。   In the second aspect of the present invention, the treatment time of the peeling step is extremely short compared to the time required for the conventional film removal step of dissolving with a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid. Therefore, according to the 2nd aspect of this invention, manufacture of an efficient structure is attained.

<構造体>
本発明の第1の態様により得られる複数の窪みを有する陽極酸化皮膜からなる構造体および本発明の第2の態様により得られるマイクロポアを有する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基板からなる構造体は、いずれも規則的な配列を有する複数の窪みまたはマイクロポアを有するため、種々の用途に応用することができる。
例えば、封孔処理により、複数の窪みまたはマイクロポアに金属を充填することにより、ラマン分光分析用試料台等として用いることができる。
また、ナノプリント用金型として用いることができる。
<Structure>
A structure comprising an anodized film having a plurality of depressions obtained by the first aspect of the present invention and a structure comprising an aluminum substrate having on its surface an anodized film having a micropore obtained by the second aspect of the present invention Since each has a plurality of depressions or micropores having a regular arrangement, it can be applied to various applications.
For example, it can be used as a sample table for Raman spectroscopic analysis by filling a plurality of depressions or micropores with metal by a sealing treatment.
It can also be used as a nanoprint mold.

<封孔処理>
封孔処理に用いられる金属は、自由電子を有する金属結合からなる元素であり、特に限定されないが、プラズモン共鳴が確認されている金属であるのが好ましい。中でも、金、銀、銅、ニッケル、白金が、プラズモン共鳴が起こりやすいことが知られており(現代化学,2003年9月号,p.20〜27(非特許文献9))、好ましい。特に、電着やコロイド粒子の作製が容易である金、銀が好ましい。
<Sealing treatment>
The metal used for the sealing treatment is an element composed of a metal bond having free electrons, and is not particularly limited, but is preferably a metal in which plasmon resonance has been confirmed. Among these, gold, silver, copper, nickel, and platinum are known to easily cause plasmon resonance (Hyundai Kagaku, September 2003, p. 20 to 27 (non-patent document 9)), and are preferable. In particular, gold and silver are preferable because electrodeposition and colloidal particle preparation are easy.

封孔処理の方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。
例えば、電着法;金属コロイド粒子の分散液を本発明の構造体に塗布し乾燥させる方法が好適に挙げられる。金属は、単一粒子または凝集体であるのが好ましい。
電着法は、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、金電着法の場合、1g/LのHAuCl4と7g/LのH2SO4を含有する30℃の分散液に、アルミニウム部材を浸せきさせ、11Vの定電圧(スライダックで調整)で、5〜6分間電着処理する方法が挙げられる。
電着法としては、現代化学,1997年1月号,p.51−54(非特許文献10)に銅、スズおよびニッケルを用いた例が詳細に記載されており、この方法を用いることもできる。
The method for the sealing treatment is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.
For example, an electrodeposition method; a method in which a dispersion of colloidal metal particles is applied to the structure of the present invention and dried is preferably mentioned. The metal is preferably a single particle or an aggregate.
As the electrodeposition method, a conventionally known method can be used. Specifically, for example, in the case of gold electrodeposition, an aluminum member is immersed in a dispersion at 30 ° C. containing 1 g / L HAuCl 4 and 7 g / L H 2 SO 4, and a constant voltage of 11 V ( (Adjusted with slidac), and a method of electrodeposition treatment for 5 to 6 minutes.
As the electrodeposition method, Hyundai Kagaku, January 1997, p. An example using copper, tin and nickel is described in detail in 51-54 (Non-Patent Document 10), and this method can also be used.

金属コロイド粒子を用いる方法に用いられる分散液は、従来公知の方法により得ることができる。例えば、低真空蒸発法による微粒子の作製方法、金属塩の水溶液を還元する金属コロイド作製方法により得ることができる。
金属コロイド粒子は、平均粒径が1〜200nmであるのが好ましく、1〜100nmであるのがより好ましく、2〜80nmであるのが更に好ましい。
分散液に用いられる分散媒としては、水が好適に用いられる。また、水と混合しうる溶剤、例えば、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルコールと、水との混合溶媒も用いることができる。
The dispersion used in the method using metal colloidal particles can be obtained by a conventionally known method. For example, it can be obtained by a method for producing fine particles by a low vacuum evaporation method or a method for producing a metal colloid in which an aqueous solution of a metal salt is reduced.
The metal colloidal particles preferably have an average particle size of 1 to 200 nm, more preferably 1 to 100 nm, and even more preferably 2 to 80 nm.
As the dispersion medium used in the dispersion, water is preferably used. In addition, a solvent that can be mixed with water, for example, alcohol such as ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, t-butyl alcohol, methyl cellosolve, butyl cellosolve, and water These mixed solvents can also be used.

金属コロイド粒子を用いる方法において、塗布方法は特に限定されず、例えば、バーコーター塗布、回転塗布、スプレー塗布、カーテン塗布、浸せき塗布、エアーナイフ塗布、ブレード塗布、ロール塗布等が挙げられる。   In the method using metal colloidal particles, the coating method is not particularly limited, and examples thereof include bar coater coating, spin coating, spray coating, curtain coating, dip coating, air knife coating, blade coating, and roll coating.

金属コロイド粒子を用いる方法に用いられる分散液としては、例えば、金コロイド粒子の分散液、銀コロイド粒子の分散液が好適に用いられる。
金コロイド粒子の分散液としては、例えば、特開平2001−89140号公報および特開平11−80647号公報に記載されているものを用いることができる。また、市販品を用いることもできる。
銀コロイド粒子の分散液は、陽極酸化皮膜から溶出する酸によって影響を受けない点で、銀とパラジウムの合金の粒子を含有するのが好ましい。この場合、パラジウムの含有量は、5〜30質量%であるのが好ましい。
As the dispersion liquid used in the method using metal colloid particles, for example, a gold colloid particle dispersion liquid and a silver colloid particle dispersion liquid are preferably used.
As the dispersion of colloidal gold particles, for example, those described in JP-A-2001-89140 and JP-A-11-80647 can be used. Commercial products can also be used.
The dispersion of silver colloidal particles preferably contains silver and palladium alloy particles in that they are not affected by the acid eluted from the anodized film. In this case, the palladium content is preferably 5 to 30% by mass.

分散液を塗布した後、水等の溶媒を用いて適宜洗浄する。これにより、複数の窪みまたはマイクロポアに充填された粒子のみ残存し、複数の窪みまたはマイクロポアに充填されなかった粒子は除去される。   After applying the dispersion, it is appropriately washed with a solvent such as water. Thereby, only the particles filled in the plurality of depressions or micropores remain, and the particles not filled in the plurality of depressions or micropores are removed.

封孔処理後の金属の付着量は、100〜500mg/m2であるのが好ましい。
また、封孔処理後の表面空隙率は、20%以下であるのが好ましい。封孔処理後の表面空隙率は、構造体表面の面積に対する封孔されていない複数の窪みまたはマイクロポアの開口部の面積の合計の割合である。表面空隙率が上記範囲であると、より強い局在プラズモン共鳴が得られる。
It is preferable that the adhesion amount of the metal after the sealing treatment is 100 to 500 mg / m 2 .
The surface porosity after the sealing treatment is preferably 20% or less. The surface porosity after the sealing treatment is a ratio of the total area of the plurality of dents or micropore openings that are not sealed to the area of the structure surface. When the surface porosity is within the above range, stronger localized plasmon resonance is obtained.

ポア径が50nm以上である場合は、金属コロイド粒子を用いる方法が好適に用いられる。また、ポア径が50nm未満である場合は、電着法が好適に用いられる。両者を組み合わせる方法も好適に用いられる。   When the pore diameter is 50 nm or more, a method using metal colloidal particles is preferably used. Moreover, when a pore diameter is less than 50 nm, an electrodeposition method is used suitably. A method of combining both is also preferably used.

封孔処理後の構造体は、金属が複数の窪みまたはマイクロポアを封孔しており、構造体の表面に粒子となって存在している。
この金属粒子の間隔は、ラマン増強効果を大きくするためには、一般に短い方が好ましいが、最適な間隔は、金属粒子の大きさや形状の影響を受ける。また、ラマン分光分析の検体とされる物質の分子量や液体の粘性によっては、金属粒子の間に上手く入り込まないなどの問題が発生する場合がある。
したがって、金属粒子の間隔は一概には決定することができないが、概して、1〜400nmの範囲であるのが好ましく、5〜300nmであるのがより好ましく、10〜200nmであるのが更に好ましい。上記範囲であると、ラマン増強効果が大きくなり、かつ、検体とされる物質が金属粒子の間に入りこまないという問題も少なくなる。
ここで、「金属粒子の間隔」は、隣接する粒子の表面同士の最短距離である。
In the structure after the sealing treatment, the metal seals the plurality of depressions or micropores, and is present as particles on the surface of the structure.
In general, the interval between the metal particles is preferably shorter in order to increase the Raman enhancement effect, but the optimum interval is affected by the size and shape of the metal particles. In addition, depending on the molecular weight of the substance used as the specimen for Raman spectroscopic analysis and the viscosity of the liquid, there may be a problem that it does not enter between the metal particles.
Therefore, although the interval between the metal particles cannot be determined unconditionally, it is generally preferably in the range of 1 to 400 nm, more preferably 5 to 300 nm, and still more preferably 10 to 200 nm. Within the above range, the Raman enhancement effect is increased, and the problem that the substance to be detected does not enter between the metal particles is reduced.
Here, the “interval between metal particles” is the shortest distance between the surfaces of adjacent particles.

<局在プラズモン共鳴によるラマン増強効果>
ラマン増強効果は、金属に吸着した分子のラマン散乱強度が105〜106倍程度増強される現象であり、表面増強ラマン散乱(SERS:Surface Enhanced Raman Scattering)と呼ばれている。そして、上記非特許文献9には、金、銀、銅、白金、ニッケル等の金属粒子を用いた局在プラズモン共鳴により、ラマン増強効果が得られることが記載されている。
封孔処理後の構造体は、従来技術に比べて、強度が大きい局在プラズモン共鳴を発生させることができるため、ラマン分光分析に用いると、より強いラマン増強効果が得られる。したがって、封孔処理後の構造体を用いたラマン分光分析用試料台は、有用である。
封孔処理後の構造体を用いたラマン分光分析用試料台の使用方法は、従来のラマン分光分析用試料台の使用方法と同様である。具体的には、封孔処理後の構造体を用いたラマン分光分析用試料台に対して光を照射して、反射した光または透過した光のラマン散乱強度を測定することにより、試料台に保持された金属の近傍の物質の特性を検出する。
<Raman enhancement effect by localized plasmon resonance>
The Raman enhancement effect is a phenomenon in which the Raman scattering intensity of the molecules adsorbed on the metal is enhanced by about 10 5 to 10 6 times, and is called surface enhanced Raman scattering (SERS: Surface Enhanced Raman Scattering). And the said nonpatent literature 9 describes that a Raman enhancement effect is acquired by the localized plasmon resonance using metal particles, such as gold | metal | money, silver, copper, platinum, nickel.
Since the structure after the sealing treatment can generate localized plasmon resonance having a higher intensity than that of the prior art, a stronger Raman enhancement effect can be obtained when used for Raman spectroscopic analysis. Therefore, the sample stand for Raman spectroscopic analysis using the structure after the sealing treatment is useful.
The method for using the sample stage for Raman spectroscopic analysis using the structure after the sealing treatment is the same as the method for using the conventional sample stage for Raman spectroscopic analysis. Specifically, the sample stage for Raman spectroscopic analysis using the structure after sealing treatment is irradiated with light, and the Raman scattering intensity of the reflected light or transmitted light is measured. Detect the properties of the material in the vicinity of the retained metal.

<ナノプリント>
本発明の構造体は、ナノプリント用金型として用いることができる。具体的には、本発明の構造体の複数の窪みまたはマイクロポアに、樹脂等を流し込んで固めることにより、複数の突起物を有する基板を得ることができる。この複数の突起物を有する基板は、例えば、光学デバイスに用いることができる。
<Nanoprint>
The structure of the present invention can be used as a nanoprint mold. Specifically, a substrate having a plurality of protrusions can be obtained by pouring a resin or the like into a plurality of depressions or micropores of the structure of the present invention and hardening. The substrate having the plurality of protrusions can be used for an optical device, for example.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
1.構造体の作製
(実施例1〜10)
基板に、鏡面仕上げ処理、自己規則化陽極酸化処理および逆電解を順次施し、陽極酸化皮膜からなる構造体と、アルミニウム基板とを得た。得られたアルミニウム基板には、本陽極酸化処理、ポアワイド処理、封孔処理、表面処理および電着処理を順次施し、マイクロポアが金属で封孔されたアルミニウム基板からなる構造体を得た。
以下、各処理の詳細について説明する。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
1. Fabrication of structures (Examples 1 to 10)
The substrate was successively subjected to a mirror finish treatment, self-ordering anodizing treatment and reverse electrolysis to obtain a structure made of an anodized film and an aluminum substrate. The obtained aluminum substrate was sequentially subjected to the main anodizing treatment, pore widening treatment, sealing treatment, surface treatment and electrodeposition treatment to obtain a structure comprising an aluminum substrate in which micropores were sealed with metal.
Details of each process will be described below.

(1)基板
構造体の作製には、以下の基板1を用いた。
基板1:高純度アルミニウム、和光純薬工業社製、純度99.99質量%、厚さ0.4mm
(1) Substrate For manufacturing the structure, the following substrate 1 was used.
Substrate 1: High-purity aluminum, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.99 mass%, thickness 0.4 mm

(2)鏡面仕上げ処理
上記基板に、以下の鏡面仕上げ処理を施した。
<鏡面仕上げ処理>
研磨布を用いた研磨、バフ研磨および電解研磨をこの順に行うことにより、鏡面仕上げ処理を施した。バフ研磨後には水洗を行った。
研磨布を用いた研磨は、研磨盤(Struers Abramin、丸本工業社製)および耐水研磨布(市販品)を用い、耐水研磨布の番手を#200、#500、#800、#1000および#1500の順に変更しつつ行った。
バフ研磨は、スラリー状研磨剤(FM No.3(平均粒径1μm)およびFM No.4(平均粒径0.3μm)、いずれもフジミインコーポレーテッド社製)を用いて行った。
電解研磨は、下記組成の電解液(温度70℃)を用いて、陽極を基板、陰極をカーボン電極とし、130mA/cm2の定電流で、2分間行った。電源としては、GP0110−30R(高砂製作所社製)を用いた。
(2) Mirror finish treatment The following mirror finish treatment was performed on the substrate.
<Mirror finish processing>
By performing polishing using a polishing cloth, buffing and electrolytic polishing in this order, a mirror finish was applied. After buffing, it was washed with water.
Polishing using a polishing cloth uses a polishing disk (Struers Abramin, manufactured by Marumoto Kogyo Co., Ltd.) and a water-resistant polishing cloth (commercially available), and the number of the water-resistant polishing cloth is # 200, # 500, # 800, # 1000 and # The change was made in the order of 1500.
The buffing was performed using a slurry-like abrasive (FM No. 3 (average particle size 1 μm) and FM No. 4 (average particle size 0.3 μm), both manufactured by Fujimi Incorporated).
Electropolishing was performed for 2 minutes at a constant current of 130 mA / cm 2 using an electrolytic solution (temperature: 70 ° C.) having the following composition, using the anode as a substrate and the cathode as a carbon electrode. As a power source, GP0110-30R (manufactured by Takasago Seisakusho) was used.

<電解液組成>
・85質量%リン酸(和光純薬工業社製試薬) 660mL
・純水 160mL
・硫酸 150mL
・エチレングリコール 30mL
<Electrolyte composition>
-660 mL of 85% by mass phosphoric acid (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
・ Pure water 160mL
・ Sulfuric acid 150mL
・ Ethylene glycol 30mL

(3)自己規則化陽極酸化処理(窪みの形成)
鏡面仕上げを施した基板の表面に、以下のようにして自己規則化陽極酸化処理を施して、窪みを形成させた。この窪みは、後述する本陽極酸化処理においてマイクロポア形成の開始点となった。
(3) Self-ordered anodizing treatment (formation of dents)
The surface of the mirror-finished substrate was subjected to self-ordering anodizing treatment as follows to form depressions. This depression became a starting point for forming micropores in the anodizing process described later.

<自己規則化陽極酸化処理>
硫酸(関東化学社製試薬)を用いて、濃度0.3mol/L、温度16℃の硫酸水溶液を調製した。この硫酸水溶液に基板を浸せきさせ、電圧25V、電流密度0.8A/dm2(安定時)の条件で、7時間、自己規則化陽極酸化処理を行い、基板上に膜厚90μmの陽極酸化皮膜を形成させた。
自己規則化陽極酸化処理においては、冷却装置としてNeoCool BD36(ヤマト科学社製)、かくはん加温装置としてペアスターラー PS−100(EYELA社製)、電源としてGP0650−2R(高砂製作所社製)を用いた。なお、基板の電極面と対向していない側の面には、陽極酸化処理が施されないように、あらかじめPETテープ(ダンプロンテープ、日東電工製)を貼り付けておいた。
<Self-ordered anodizing treatment>
A sulfuric acid aqueous solution having a concentration of 0.3 mol / L and a temperature of 16 ° C. was prepared using sulfuric acid (a reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). The substrate is immersed in this sulfuric acid aqueous solution, self-ordered anodizing treatment is performed for 7 hours under the conditions of a voltage of 25 V and a current density of 0.8 A / dm 2 (when stable), and an anodized film having a film thickness of 90 μm is formed on the substrate. Formed.
In the self-ordering anodizing treatment, NeoCool BD36 (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) is used as a cooling device, Pear Stirrer PS-100 (manufactured by EYELA) is used as a stirring and heating device, and GP0650-2R (manufactured by Takasago Seisakusho) is used as a power source. It was. A PET tape (Damplon tape, manufactured by Nitto Denko) was previously applied to the surface of the substrate not facing the electrode surface so as not to be anodized.

<膜厚測定方法>
陽極酸化皮膜が形成された基板を折り曲げ、ひび割れた部分の側面(破断面)について、超高分解能型SEM(日立S−900、日立製作所社製)を使用して、加速電圧20Vで、倍率200倍で観察し、膜厚を測定した。1回につき10箇所を無作為抽出し、その平均値を求め、膜厚とした。10箇所の膜厚の値は、いずれも平均値の±10%の範囲内にあった。
<Thickness measurement method>
The substrate on which the anodized film is formed is bent, and the side surface (fracture surface) of the cracked portion is used with an ultra-high resolution SEM (Hitachi S-900, manufactured by Hitachi, Ltd.) at an acceleration voltage of 20 V and a magnification of 200. The film thickness was measured. Ten locations were randomly extracted at one time, and the average value was obtained as the film thickness. The film thickness values at 10 locations were all within a range of ± 10% of the average value.

(4)逆電解
第1表に示される性状の酸水溶液A1〜A5およびB1〜B3を用いて、陽極酸化皮膜が形成された基板に第2表に示される条件で逆電解を行い、陽極酸化皮膜とアルミニウム基板とをはく離させた。なお、酸水溶液A1〜A5は、いずれも硫酸のほかに、硫酸アルミニウムをアルミニウム濃度が0.2g/Lとなるように添加して調製した。また、逆電解は、電流値を電流計でモニターして、極小値となった直後に終了した。
(4) Reverse electrolysis Using the acid aqueous solutions A1 to A5 and B1 to B3 having the properties shown in Table 1, reverse electrolysis is performed on the substrate on which the anodized film is formed under the conditions shown in Table 2, and anodization is performed. The film and the aluminum substrate were peeled off. The acid aqueous solutions A1 to A5 were prepared by adding aluminum sulfate in addition to sulfuric acid so that the aluminum concentration was 0.2 g / L. Reverse electrolysis was terminated immediately after the current value was monitored with an ammeter and reached a minimum value.

Figure 2006322067
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Figure 2006322067
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(5)化学処理
実施例5および7においては、更に、はく離したアルミニウム基板に化学処理を施した。化学処理は、クロム酸とリン酸との混合水溶液(組成:無水クロム酸30g、85質量%リン酸100g、水1500g;温度50℃)に、アルミニウム基板を5分間浸せきさせることにより行った。
(5) Chemical treatment In Examples 5 and 7, the peeled aluminum substrate was further subjected to chemical treatment. The chemical treatment was performed by immersing the aluminum substrate in a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid (composition: 30 g of chromic anhydride, 100 g of 85 mass% phosphoric acid, 1500 g of water; temperature 50 ° C.) for 5 minutes.

(6)本陽極酸化処理
実施例1および8において、逆電解で陽極酸化皮膜をはく離されて得られたアルミニウム基板に本陽極酸化処理を施した。本陽極酸化処理は、自己規則化陽極酸化処理で用いたのと同一の硫酸水溶液(濃度0.3mol/L、温度16℃)にアルミニウム基板を浸せきさせ、電圧25V、電流密度0.8A/dm2(安定時)の条件で、60秒間行い、基板上に膜厚100nmの陽極酸化皮膜を形成させた。
(6) Main anodizing treatment In Examples 1 and 8, the main anodizing treatment was performed on the aluminum substrate obtained by peeling off the anodized film by reverse electrolysis. In this anodizing treatment, an aluminum substrate is immersed in the same sulfuric acid aqueous solution (concentration 0.3 mol / L, temperature 16 ° C.) used in the self-ordering anodizing treatment, and the voltage is 25 V and the current density is 0.8 A / dm. 2 (Stable) The test was performed for 60 seconds to form an anodic oxide film having a thickness of 100 nm on the substrate.

(7)ポアワイド処理
本陽極酸化処理後のアルミニウム基板に、後述する封孔処理の均一性を向上させるために、ポアワイド処理を施した。ポアワイド処理は、アルミニウム基板を濃度50g/Lのリン酸水溶液(温度30℃)に、浸せきさせることにより行った。浸せき時間は、実施例1で得られたアルミニウム基板については20分間、実施例8で得られたアルミニウム基板については6分間であった。
(7) Pore-wide treatment The aluminum substrate after this anodizing treatment was subjected to a pore-wide treatment in order to improve the uniformity of the sealing treatment described later. The pore-wide treatment was performed by immersing the aluminum substrate in a phosphoric acid aqueous solution (temperature 30 ° C.) having a concentration of 50 g / L. The immersion time was 20 minutes for the aluminum substrate obtained in Example 1 and 6 minutes for the aluminum substrate obtained in Example 8.

(8)封孔処理
ポアワイド処理後のアルミニウム基板に、以下のようにして封孔処理を施した。即ち、HAuCl4・4H2O濃度1g/L、H2SO4濃度7g/Lの水溶液(温度30℃)をめっき液とし、対極として高純度白金板を用い、スライダックを使用して11Vの交流で、5分間電着処理をすることにより封孔処理を施した。
(8) Sealing treatment The aluminum substrate after the pore wide treatment was subjected to sealing treatment as follows. That is, an aqueous solution (temperature 30 ° C.) having a HAuCl 4 .4H 2 O concentration of 1 g / L and an H 2 SO 4 concentration of 7 g / L is used as a plating solution, a high-purity platinum plate is used as a counter electrode, and a 11 V AC using a slidac. Then, sealing treatment was performed by performing electrodeposition treatment for 5 minutes.

(比較例1)
実施例1において、上記逆電解の代わりに、クロム酸とリン酸との混合水溶液(組成:無水クロム酸30g、85質量%リン酸100g、水1500g;温度50℃)に、アルミニウム基板を12時間浸せきさせて脱膜処理を施した。
その結果、陽極酸化皮膜が溶解して、アルミニウム基板が得られた。したがって、構造体としての陽極酸化皮膜は得られなかった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, instead of the reverse electrolysis, an aluminum substrate was placed in a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid (composition: chromic anhydride 30 g, 85% by mass phosphoric acid 100 g, water 1500 g; temperature 50 ° C.) for 12 hours. The film was removed by immersion.
As a result, the anodized film was dissolved and an aluminum substrate was obtained. Therefore, an anodized film as a structure was not obtained.

(比較例2)
クロム酸とリン酸との混合水溶液への浸せき時間を480秒間とした以外は、比較例1と同様の方法により、脱膜処理を施した。
その結果、アルミニウム基板が得られたが、アルミニウム基板の全面にわたって陽極酸化皮膜の残存物が付着していた。したがって、構造体としての陽極酸化皮膜は得られなかった。
(Comparative Example 2)
The film removal treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the immersion time in the mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid was 480 seconds.
As a result, an aluminum substrate was obtained, but the residue of the anodic oxide film adhered to the entire surface of the aluminum substrate. Therefore, an anodized film as a structure was not obtained.

2.はく離状態の評価
上記各実施例における逆電解後の陽極酸化皮膜とアルミニウム基板とのはく離の状態を評価した。具体的には、逆電解後のアルミニウム基板のはく離面を目視で観察し、残膜(陽極酸化皮膜の残存物)の有無および腐食の有無を評価した。なお、実施例5および7については、上記化学処理の後のアルミニウム基板を評価した。
結果を第3表に示す。表中、「アルミニウム基板のはく離面の残膜」について、残膜が存在する部分の面積が0%以上3%未満であったものを○、3%以上10%未満であったものを○△とした。また、表中、「アルミニウム基板のはく離面の腐食」について、腐食が存在する部分の面積が0%以上3%未満であったものを○、3%以上10%未満であったものを○△とした。
第3表から明らかなように、本発明の構造体の製造方法は、得られたアルミニウム基板のはく離面における残膜が少なかった。多少残膜があった場合(実施例4および6)であっても、逆電解後に化学処理を行うことによって、残膜を減少させることができた(実施例5および7)。
2. Evaluation of peeled state The peeled state between the anodized film after reverse electrolysis and the aluminum substrate in each of the above examples was evaluated. Specifically, the peeled surface of the aluminum substrate after reverse electrolysis was visually observed to evaluate the presence or absence of residual film (residue of the anodized film) and the presence or absence of corrosion. For Examples 5 and 7, the aluminum substrate after the chemical treatment was evaluated.
The results are shown in Table 3. In the table, “remaining film on the peeling surface of the aluminum substrate” means that the area of the part where the remaining film is present is 0% or more and less than 3%; It was. In the table, “corrosion of peeling surface of aluminum substrate” indicates that the area of the portion where corrosion exists is 0% or more and less than 3%; It was.
As is apparent from Table 3, the method for producing the structure of the present invention had little residual film on the peeling surface of the obtained aluminum substrate. Even when there was some remaining film (Examples 4 and 6), the remaining film could be reduced by performing chemical treatment after reverse electrolysis (Examples 5 and 7).

Figure 2006322067
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3.陽極酸化皮膜からなる構造体の評価
実施例1および8で、上記逆電解において得られた陽極酸化皮膜のはく離面に、濃度50g/Lのリン酸水溶液(温度25℃)を、はく離面全体が濡れる程度に滴下した。滴下後20分間経過した後、水洗し、乾燥させた。陽極酸化皮膜の膜厚は、70μmであった。
ついで、陽極酸化皮膜のはく離面をSEM観察した。その結果、バリア層を含む陽極酸化皮膜の一部がリン酸水溶液により溶解されて除去され、はく離面にマイクロポアが露出していた。即ち、マイクロポアの底部が溶解されて、マイクロポアが陽極酸化皮膜の両面を貫通した状態になっていた。
マイクロポアが露出したはく離面をFE−SEM(S−900、日立製作所社製)を用いて、加速電圧12Vで倍率10万倍で撮影した。得られたSEM写真をスキャナーで読み込み、画像処理ソフト(Image Factory、旭ハイテック社製)を用いて、2値化を行った。更に、マイクロポアの形状を等価円近似して、その直径の分布から平均ポア径およびポア径の標準偏差を算出し、ポア径の標準偏差を平均ポア径で除してポア径の変動係数を求めた。また、マイクロポア間の平均中心間隔(ポア周期)をポア100個について実測し、その平均値から算出した。
その結果、陽極酸化皮膜からなる構造体は、平均ポア径が実施例1および8のいずれも30nm、ポア径の変動係数が実施例1および8のいずれも3%、ポア周期が実施例1および8のいずれも63nmであった。
3. Evaluation of a structure comprising an anodized film In Examples 1 and 8, a phosphoric acid aqueous solution (temperature: 25 ° C.) having a concentration of 50 g / L was applied to the peeled surface of the anodized film obtained by the reverse electrolysis. It was dripped enough to get wet. After 20 minutes from the dropping, it was washed with water and dried. The film thickness of the anodized film was 70 μm.
Subsequently, the peeling surface of the anodic oxide film was observed by SEM. As a result, a part of the anodic oxide film including the barrier layer was dissolved and removed by the phosphoric acid aqueous solution, and the micropores were exposed on the peeling surface. That is, the bottom of the micropore was dissolved, and the micropore was in a state of penetrating both surfaces of the anodized film.
The peeling surface where the micropores were exposed was photographed at an acceleration voltage of 12 V and a magnification of 100,000 times using an FE-SEM (S-900, manufactured by Hitachi, Ltd.). The obtained SEM photograph was read with a scanner and binarized using an image processing software (Image Factory, manufactured by Asahi High-Tech). Furthermore, by approximating the shape of the micropore to an equivalent circle, the average pore diameter and the standard deviation of the pore diameter are calculated from the distribution of the diameters, and the pore diameter standard deviation is divided by the average pore diameter to obtain the pore diameter variation coefficient. Asked. Further, the average center interval (pore period) between the micropores was measured for 100 pores and calculated from the average value.
As a result, the structure composed of the anodized film had an average pore diameter of 30 nm in both Examples 1 and 8, a pore diameter variation coefficient of 3% in both Examples 1 and 8, and a pore period of Example 1 and 8. All of 8 were 63 nm.

4.アルミニウム基板からなる構造体の評価
(1)構造体の性状
実施例1および8の上記ポアワイド処理後のアルミニウム基板ならびに比較例1および2で得られたアルミニウム基板について、上記と同様の方法により、平均ポア径、ポア径の変動係数およびポア周期を求めた。
その結果、ポアワイド処理後のアルミニウム基板からなる構造体は、平均ポア径が実施例1および8のいずれも30nm、ポア径の変動係数が実施例1および8のいずれも3%、ポア周期が実施例1および8のいずれも63nmであった。一方、比較例1で得られたアルミニウム基板からなる構造体は、平均ポア径が30nm、ポア径の変動係数が3%、ポア周期が63nmであった。また、比較例2で得られたアルミニウム基板からなる構造体は、平均ポア径が40nm、ポア径の変動係数が15%、ポア周期が63nmであった。
4). Evaluation of Structures Consisting of Aluminum Substrate (1) Properties of Structures For the aluminum substrates after the pore-wide treatment in Examples 1 and 8 and the aluminum substrates obtained in Comparative Examples 1 and 2, the average was obtained by the same method as described above. The pore diameter, the coefficient of variation of the pore diameter, and the pore period were determined.
As a result, the structure composed of the aluminum substrate after the pore-wide treatment had an average pore diameter of 30 nm in both Examples 1 and 8, a pore diameter variation coefficient of 3% in both Examples 1 and 8, and a pore period. Both Examples 1 and 8 were 63 nm. On the other hand, the structure made of the aluminum substrate obtained in Comparative Example 1 had an average pore diameter of 30 nm, a pore diameter variation coefficient of 3%, and a pore period of 63 nm. The structure made of the aluminum substrate obtained in Comparative Example 2 had an average pore diameter of 40 nm, a pore diameter variation coefficient of 15%, and a pore period of 63 nm.

(2)ラマン増強効果
3×10-7mol/Lのローダミン6G水溶液(関東化学(株)製試薬)および0.1mol/LのNaCl水溶液(関東化学(株)製試薬)を、実施例1および8の上記封孔処理後のアルミニウム基板からなる構造体の表面に塗布した後、ラマン分光分析装置(T64000、堀場製作所製)を用いて、励起波長488nm、ラマンシフト測定範囲1800〜800cm-1の条件で、1660cm-1におけるラマン散乱強度を測定した。
測定されたラマン散乱強度の値を、通常のスライドガラスを用いてレーザー出力を最大にして測定した場合の1660cm-1におけるラマン散乱強度の値で除して、増強倍率を算出し、ラマン増強効果を評価した。なお、高感度となった場合には、レーザー出力を下げ、かつ、ローダミン6G水溶液を水で希釈して、増強倍率を計算した。
その結果、封孔処理後のアルミニウム基板からなる構造体は、ラマン増強効果の増強倍率が実施例1および8のいずれも104以上であった。
(2) Raman enhancement effect 3 × 10 −7 mol / L Rhodamine 6G aqueous solution (Kanto Chemical Co., Ltd. reagent) and 0.1 mol / L NaCl aqueous solution (Kanto Chemical Co., Ltd. reagent) were used in Example 1. And 8 on the surface of the structure comprising the aluminum substrate after the sealing treatment, using a Raman spectroscopic analyzer (T64000, manufactured by HORIBA, Ltd.), an excitation wavelength of 488 nm, a Raman shift measurement range of 1800 to 800 cm −1. Under these conditions, the Raman scattering intensity at 1660 cm −1 was measured.
The measured Raman scattering intensity value is divided by the Raman scattering intensity value at 1660 cm −1 when the laser output is measured at the maximum using a normal slide glass, and the enhancement factor is calculated to obtain the Raman enhancement effect. Evaluated. When the sensitivity was high, the laser output was lowered, and the rhodamine 6G aqueous solution was diluted with water, and the enhancement magnification was calculated.
As a result, the structure made of the aluminum substrate after the sealing treatment had a Raman enhancement effect enhancement factor of 10 4 or more in both Examples 1 and 8.

本発明の構造体の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the structure of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 アルミニウム部材
12、24、34 アルミニウム基板
14、30 陽極酸化皮膜
16、32 マイクロポア
18 バリア層
20、28 構造体
22、26 窪み
10 Aluminum member 12, 24, 34 Aluminum substrate 14, 30 Anodized film 16, 32 Micropore 18 Barrier layer 20, 28 Structure 22, 26 Dimple

Claims (3)

アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在し、平均ポア径10〜500nm、ポア径の変動係数30%未満のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材を、陰極として、酸水溶液中で電解することにより、前記陽極酸化皮膜と前記アルミニウム基板とをはく離させて、複数の窪みを有する陽極酸化皮膜からなる構造体を得るはく離工程を具備する、構造体の製造方法。   An aluminum member having an aluminum substrate and an anodized film present on the surface of the aluminum substrate and having an average pore diameter of 10 to 500 nm and a micropore having a pore diameter variation coefficient of less than 30% is used as a cathode in an acid aqueous solution. A method for producing a structure comprising a peeling step of separating the anodized film and the aluminum substrate by electrolysis to obtain a structure composed of an anodized film having a plurality of depressions. アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在し、平均ポア径10〜500nm、ポア径の変動係数30%未満のマイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材を、陰極として、酸水溶液中で電解することにより、前記陽極酸化皮膜と前記アルミニウム基板とをはく離させて、複数の窪みを有するアルミニウム基板を得るはく離工程と、
前記複数の窪みを有するアルミニウム基板に陽極酸化処理を施して、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基板からなる構造体を得る陽極酸化処理工程と
を具備する、構造体の製造方法。
An aluminum member having an aluminum substrate and an anodized film present on the surface of the aluminum substrate and having an average pore diameter of 10 to 500 nm and a micropore having a pore diameter variation coefficient of less than 30% is used as a cathode in an acid aqueous solution. A peeling step of separating the anodized film and the aluminum substrate by electrolysis to obtain an aluminum substrate having a plurality of depressions;
A method of manufacturing a structure comprising: an anodizing treatment step of obtaining an aluminum substrate having an anodized film having micropores on the surface thereof by anodizing the aluminum substrate having the plurality of depressions.
請求項1または2に記載の構造体の製造方法により得られる構造体。   A structure obtained by the method for producing a structure according to claim 1.
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