JP2007231335A - Fine structure body and manufacturing method therefor - Google Patents

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優介 畠中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine structure body which is superior in such energy transferability as to be able to convert light energy to electric energy, and to provide a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: The fine structure body has micropores, in which 50% or more of the micropores are regularly arrayed, and has at least (A) a donor of visible-light absorptive energy and (B) an energy receptor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細構造体及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酸化アルミニウム膜(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。
非特許文献1には、マイクロポアを有す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 aluminum oxide 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.
Non-Patent Document 1 describes an anodized film having micropores. 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、光機能デバイス、触媒担持用のナノデバイス、磁気デバイス、発光体等の種々のデバイス類が知られており、特に光機能デバイスは近年注目されている分野である。例えば非特許文献4等、光合成をモデルとした、エネルギー移動・電子移動の観測の研究が進められている。光合成色素系は、効率よく光エネルギーを吸収し、電気エネルギーに変換を行う反応中心へと励起エネルギーを効率よく伝達する生物分子材料であり、それぞれの生育環境にある光を集めるため、独自の光捕集色素蛋白複合体を持っている。これらの機能を化学的に模倣した分子材料(例えば人工光合成系)の開発が行われている。
先述したようなエネルギー移動は、ピコ秒(10−12)〜ナノ秒(10−15)オーダーという非常に高速な移動速度である。このようなエネルギー移動速度は式1で表されるように、速度係数kは分子間同士の距離Rが大きな変動因子である。分子間の距離を制御する分子材料としては、例えばLB膜(ラングミュア・ブロジェット膜)のように、エネルギードナー分子及びアクセプター分子を一定の距離で、且つ規則正しく積層させる方法が知られているが、LB膜は強度が弱く分子の配列制御が困難であり、分子間の距離を制御しうる他のデバイスが望まれていた。
As an application example of the anodic oxide film, various devices such as an optical functional device, a nano device for supporting a catalyst, a magnetic device, and a light emitter are known. In particular, the optical functional device is a field that has attracted attention in recent years. . For example, Non-Patent Document 4 and the like are researching observation of energy transfer and electron transfer using photosynthesis as a model. The photosynthetic pigment system is a biomolecular material that efficiently absorbs light energy and efficiently transmits excitation energy to the reaction center that converts it into electrical energy. Has a collecting chromoprotein complex. Molecular materials (for example, artificial photosynthesis systems) that chemically mimic these functions are being developed.
The energy transfer as described above has a very high moving speed on the order of picoseconds (10 −12 ) to nanoseconds (10 −15 ). Such an energy transfer speed is expressed by Equation 1, and the speed coefficient k is a large variation factor in the distance R between molecules. As a molecular material for controlling the distance between molecules, for example, an LB film (Langmuir-Blodgett film), a method of regularly stacking energy donor molecules and acceptor molecules at a constant distance is known. The LB film has low strength and it is difficult to control the arrangement of molecules, and another device that can control the distance between molecules has been desired.

Figure 2007231335
式中、Kは定数、τは蛍光寿命、Rは分子間距離、積分部分はエネルギー受容体の吸収ε(v)とエネルギー供与体の蛍光スペクトルf(v)の重なりを表す。
Figure 2007231335
In the formula, K is a constant, τ R is the fluorescence lifetime, R is the intermolecular distance, and the integral part represents the overlap of the absorption ε A (v) of the energy acceptor and the fluorescence spectrum f D (v) of the energy donor.

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 S.Akimoto,M.Yokono,M.Ohmae,I.Yamazaki,N.Nagata,R.Tanaka,and M.Minuro,Chem.Phys.Lett.,409,167(2005)S. Akimoto, M .; Yokono, M .; Ohmae, I .; Yamazaki, N .; Nagata, R.A. Tanaka, and M.M. Minuro, Chem. Phys. Lett. , 409, 167 (2005)

したがって、本発明は、例えば生物のエネルギー伝達機能を化学的に模倣した、分子材料微細構造体を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention aims to provide a molecular material microstructure that chemically mimics the energy transfer function of a living organism, for example.

本発明者は、鋭意研究の結果、ポアの配列規則性の高いマイクロポアを表面に有する酸化皮膜に吸光性エネルギー供与体分子及びエネルギーアクセプター分子を担持させることより、エネルギー伝達性に優れた微細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 diligent research, the present inventor has found that an oxide film having micropores with high pore arrangement regularity on the surface carries a light-absorbing energy donor molecule and an energy acceptor molecule, thereby achieving finer energy transferability. The present inventors have found that a structure can be obtained and completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の(1)〜(5)を提供する。
(1)配列の規則化度が50%以上のマイクロポアを有する微細構造体であって、少なくとも(A)可視光吸光性エネルギー供与体、および
(B)エネルギー受容体、を有する微細構造体。
(2)前記(A)可視光吸光性エネルギー供与体が、カロテン部、ポルフィリン部およびキノン部から成る構造を有する化合物である上記(1)に記載の微細構造体。
(3)前記(B)エネルギー受容体が、キノン構造を有する化合物である上記(1)または(2)に記載の微細構造体。
That is, the present invention provides the following (1) to (5).
(1) A microstructure having a micropore with an ordering degree of arrangement of 50% or more, and having at least (A) a visible light-absorbing energy donor, and (B) an energy acceptor.
(2) The microstructure according to the above (1), wherein the visible light absorbing energy donor (A) is a compound having a structure comprising a carotene part, a porphyrin part, and a quinone part.
(3) The microstructure according to (1) or (2) above, wherein the (B) energy acceptor is a compound having a quinone structure.

(4)[1]配列の規則化度が50%以上のマイクロポアを有する微細構造体を製造する工程、
[2](A)可視光吸光性エネルギー供与体または(B)エネルギー受容体をマイクロポア内及び微細構造体の表面に付着させ、表面に付着した(A)可視光吸光性エネルギー供与体または(B)エネルギー受容体のみを取り除く工程、および
[3](B)エネルギー受容体または(A)可視光吸光性エネルギー供与体をマイクロポアの表面上に付着させる工程、
を有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
(5)前記表面に付着した(A)可視光吸光性エネルギー供与体または(B)エネルギー受容体のみを取り除く工程が、マイクロポアの少なくとも一部を研磨する工程である上記(4)に記載の微細構造体の製造方法。
(4) [1] A step of manufacturing a fine structure having micropores with an ordering degree of arrangement of 50% or more,
[2] (A) Visible light absorbing energy donor or (B) An energy acceptor is attached to the inside of the micropore and the surface of the fine structure, and (A) the visible light absorbing energy donor or ( B) removing only the energy acceptor, and [3] depositing (B) the energy acceptor or (A) the visible light absorbing energy donor on the surface of the micropore,
The manufacturing method of the microstructure in any one of said (1)-(3) which has this.
(5) The step of removing only the (A) visible light-absorbing energy donor or (B) the energy acceptor attached to the surface is a step of polishing at least a part of the micropore. A manufacturing method of a fine structure.

例えば光エネルギーを電気エネルギーに変換出来るエネルギー伝達性に優れた微細構造体とその製造方法を提供する。   For example, a microstructure having excellent energy transferability capable of converting light energy into electric energy and a manufacturing method thereof are provided.

以下に、本発明を詳細に説明する。
1.本発明の微細構造体
配列の規則化度が50%以上のマイクロポアを有する微細構造体であって、少なくとも(A)可視光吸光性エネルギー供与体、と(B)エネルギー受容体とを有し、配列の規則化度が50%以上のマイクロポアによって、エネルギードナー分子及びアクセプター分子を一定の距離で、且つ規則正しく配置させることができるので、例えば光エネルギーを電気エネルギーに変換出来るエネルギー伝達性に優れた微細構造体である。
配列の規則化度が好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上であると、さらにエネルギー伝達性に優れる。
The present invention is described in detail below.
1. The fine structure of the present invention is a fine structure having micropores with an ordering degree of arrangement of 50% or more, and has at least (A) a visible light-absorbing energy donor, and (B) an energy acceptor. The micropores with a degree of ordering of 50% or more can arrange energy donor molecules and acceptor molecules at regular distances and regularly, so that, for example, it has excellent energy transfer ability that can convert light energy into electric energy. A fine structure.
When the degree of ordering of the arrangement is preferably 70% or more, more preferably 90% or more, the energy transferability is further improved.

2.微細構造体の製造方法 2. Manufacturing method of fine structure

<基板>
本発明の微細構造体を製造する出発物質は基板であり、基板は以下で説明するアルミニウム部材からなる表面層とその下に設けられる支持体で構成される。支持体と表面層とが同一のアルミニウム部材で構成されていてもよく、比較的低純度のアルミニウム部材に高純度のアルミニウム表面層を有していてもよい。
支持体は、アルミニウム以外の耐熱性材料であってもよく、耐熱性材料とは、アルミニウムの融点(660℃)を越える融点を有する材料であり、その形状は限定されないが、板状体の基板であることが好ましく、融点が1000℃以上の材料が好ましい。例えば純金属ではCo、Cr、Fe、Cu、Li、Mn、Mo、Nb、Ni、Si、Ta、Ti、W、Zr、合金ではそれらを適宜、混ぜ合わせて溶融したものであって下記のようなものが知られている。鋳鉄、炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼、Ni鋼、Cr-Mo、耐熱合金(インコネル、ハステロイ、ニモニック)、銅合金、ニッケル合金、チタン合金が挙げられる。
さらにステンレス鋼の中には非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼(通称:SUS304)や磁性を示すフェライト系ステンレス鋼(通称:SUS405)を始めとして、マルテンサイト系ステンレス鋼、PH鋼、Cr鋳鉄、Cr-Ni耐熱鋳鋼、Ni-Cr耐熱鋳鋼などに分類される。
その他、各種セラミック、コンクリート、レンガ類や石英、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラス(商品名:パイレックスTM7740)、ガラスセラミック(商品名:コーニング9606)等の無機酸化物系材料も知られている。
<Board>
The starting material for producing the microstructure of the present invention is a substrate, and the substrate is composed of a surface layer composed of an aluminum member described below and a support provided thereunder. The support and the surface layer may be composed of the same aluminum member, or a relatively low-purity aluminum member may have a high-purity aluminum surface layer.
The support may be a heat-resistant material other than aluminum, and the heat-resistant material is a material having a melting point exceeding the melting point of aluminum (660 ° C.), and the shape thereof is not limited, but the plate-like substrate It is preferable that the material has a melting point of 1000 ° C. or higher. For example, pure metals are Co, Cr, Fe, Cu, Li, Mn, Mo, Nb, Ni, Si, Ta, Ti, W, Zr, and alloys are appropriately mixed and melted as follows. What is known. Examples include cast iron, carbon steel, low alloy steel, stainless steel, Ni steel, Cr—Mo, heat resistant alloys (Inconel, Hastelloy, Nimonic), copper alloys, nickel alloys, and titanium alloys.
Further, some stainless steels include non-magnetic austenitic stainless steel (common name: SUS304) and ferritic stainless steel (magnetized name: SUS405) exhibiting magnetism, martensitic stainless steel, PH steel, Cr cast iron, Cr- It is classified into Ni heat-resistant cast steel and Ni-Cr heat-resistant cast steel.
In addition, inorganic oxide materials such as various ceramics, concrete, bricks, quartz, soda glass, borosilicate glass (trade name: Pyrex TM 7740), glass ceramic (trade name: Corning 9606) are also known.

<アルミニウム部材(アルミニウム表面層)>
本発明の構造体の製造方法に用いられるアルミニウム部材は、マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を一方の表面に有する。このようなアルミニウム部材は、アルミニウム部材の一方の表面に陽極酸化処理を施して得ることができる。
陽極酸化処理に供されるアルミニウム部材は、特に限定されず、従来公知のアルミニウム部材を用いることができる。例えば、純アルミニウム板、アルミニウムを主成分とし微量の異元素を含む合金板、低純度のアルミニウム(例えば、リサイクル材料)、ガラス、シリコン等に高純度アルミニウムを蒸着させた部材が挙げられる。
アルミニウム部材は、アルミニウム部の純度が、99.5質量%以上であるのが好ましく、99.9質量%以上であるのがより好ましく、99.99質量%以上であるのが更に好ましい。アルミニウム純度が上記範囲であると、ポア配列の規則性が十分となる。
<Aluminum member (aluminum surface layer)>
The aluminum member used in the method for producing a structure of the present invention has an anodic oxide film on one surface where micropores are present. Such an aluminum member can be obtained by anodizing one surface of the aluminum member.
The aluminum member used for the anodizing treatment is not particularly limited, and a conventionally known aluminum member can be used. For example, a pure aluminum plate, an alloy plate containing aluminum as a main component and containing a small amount of foreign elements, a member obtained by depositing high purity aluminum on a low purity aluminum (for example, recycled material), glass, silicon, or the like can be given.
In the aluminum member, the purity of the aluminum part is preferably 99.5% by mass or more, more preferably 99.9% by mass or more, and further preferably 99.99% by mass or more. When the aluminum purity is in the above range, the regularity of the pore arrangement is sufficient.

アルミニウム部材は、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。また、本発明の構造体が光透過性であることを利用する用途に用いる場合は、あらかじめ熱処理を施されるのが好ましい。熱処理により、ポア配列の規則性が高い領域が広くなる。   The aluminum member is preferably preliminarily degreased and mirror finished. Moreover, when using for the use using the structure of this invention being light transmittance, it is preferable to heat-process beforehand. By heat treatment, a region having a high regularity of pore arrangement is widened.

以下、アルミニウム部材の処理手順を順に記す。
<熱処理>
熱処理を施す場合は、200〜350℃で30秒〜2分程度施すのが好ましい。これにより、後述する陽極酸化処理により生成するマイクロポアの配列の規則性が向上する。
熱処理後のアルミニウム部材は、急速に冷却するのが好ましい。冷却する方法としては、例えば、水等に直接投入する方法が挙げられる。
Hereinafter, the processing procedure of an aluminum member is described in order.
<Heat treatment>
When heat treatment is performed, it is preferably performed at 200 to 350 ° C. for about 30 seconds to 2 minutes. Thereby, the regularity of the arrangement | sequence of the micropore produced | generated by the anodic oxidation process mentioned later improves.
The aluminum member after the heat treatment is preferably cooled rapidly. As a method of cooling, for example, a method of directly feeding into water or the like can be mentioned.

<脱脂処理>
脱脂処理は、酸、アルカリ、有機溶剤等を用いて、アルミニウム表面に付着した、ほこり、脂、樹脂等の有機成分等を溶解させて除去し、有機成分を原因とする後述の各処理における欠陥の発生を防止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。
<Degreasing treatment>
Degreasing treatment uses acids, alkalis, organic solvents, etc. to dissolve and remove organic components such as dust, fat, and resin that adhere to the aluminum surface, and causes defects in each treatment described later due to the organic components. This is done for the purpose of preventing the occurrence of.
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.

中でも、以下の各方法が好適に例示される。
各種アルコール(例えば、メタノール)、各種ケトン、ベンジン、揮発油等の有機溶剤を常温でアルミニウム表面に接触させる方法(有機溶剤法);石けん、中性洗剤等の界面活性剤を含有する液を常温から80℃までの温度でアルミニウム表面に接触させ、その後、水洗する方法(界面活性剤法);濃度10〜200g/Lの硫酸水溶液を常温から70℃までの温度でアルミニウム表面に30〜80秒間接触させ、その後、水洗する方法;濃度5〜20g/Lの水酸化ナトリウム水溶液を常温でアルミニウム表面に30秒間程度接触させつつ、アルミニウム表面を陰極にして電流密度1〜10A/dm2の直流電流を流して電解し、その後、濃度100〜500g/Lの硝酸水溶液を接触させて中和する方法;各種公知の陽極酸化処理用電解液を常温でアルミニウム表面に接触させつつ、アルミニウム表面を陰極にして電流密度1〜10A/dm2の直流電流を流して、または、交流電流を流して電解する方法;濃度10〜200g/Lのアルカリ水溶液を40〜50℃でアルミニウム表面に15〜60秒間接触させ、その後、濃度100〜500g/Lの硝酸水溶液を接触させて中和する方法;軽油、灯油等に界面活性剤、水等を混合させた乳化液を常温から50℃までの温度でアルミニウム表面に接触させ、その後、水洗する方法(乳化脱脂法);炭酸ナトリウム、リン酸塩類、界面活性剤等の混合液を常温から50℃までの温度でアルミニウム表面に30〜180秒間接触させ、その後、水洗する方法(リン酸塩法)。
Especially, the following each method is illustrated suitably.
A method in which an organic solvent such as various alcohols (for example, methanol), various ketones, benzine, and volatile oil is brought into contact with the aluminum surface at room temperature (organic solvent method); a solution containing a surfactant such as soap or neutral detergent at room temperature A method of bringing the aluminum surface into contact with the aluminum surface at a temperature of from 80 to 80 ° C., and then washing with water (surfactant method); A method of contacting and then washing with water; a direct current having a current density of 1 to 10 A / dm 2 with a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 5 to 20 g / L being brought into contact with the aluminum surface at room temperature for about 30 seconds, with the aluminum surface serving as a cathode. And then neutralizing by contacting with an aqueous nitric acid solution having a concentration of 100 to 500 g / L; various known anodizing treatment electrodes While in contact with the aluminum surface a liquid at room temperature, the aluminum surface by applying a direct current of a current density of 1 to 10 A / dm 2 in the cathode, or a method of electrolysis by passing an alternating current; concentration 10 to 200 g / L A method in which an aqueous alkali solution is brought into contact with an aluminum surface at 40 to 50 ° C. for 15 to 60 seconds, and then neutralized by bringing an aqueous nitric acid solution having a concentration of 100 to 500 g / L into contact; A method in which the mixed emulsion is brought into contact with the aluminum surface at a temperature from room temperature to 50 ° C. and then washed with water (emulsion degreasing method); a mixed solution of sodium carbonate, phosphates, surfactant, etc. The aluminum surface is brought into contact with the aluminum surface for 30 to 180 seconds at a temperature up to and thereafter washed with water (phosphate method).

脱脂処理は、アルミニウム表面の脂分を除去しうる一方で、アルミニウムの溶解がほとんど起こらない方法が好ましい。この点で、有機溶剤法、界面活性剤法、乳化脱脂法、リン酸塩法が好ましい。   The degreasing treatment is preferably a method in which the fat content on the aluminum surface can be removed while aluminum dissolution hardly occurs. In this respect, the organic solvent method, the surfactant method, the emulsion degreasing method, and the phosphate method are preferable.

<その他化学的前処理>
非特許文献6:アルミニウム技術便覧 軽金属協会編 カロス出版 (1996) p926〜929記載の化学的前処理記載の各種方法を用いる事ができ、後に形成されるマイクロポアの欠陥となる要因を除くことができマイクロポアの配列の規則性を上げる効果がある。中でも、表面層を溶解する作用のあるアルカリ脱脂、酸脱脂、電解脱脂、またはそれらの組み合わせ、さらに表面層を溶解する作用が強いアルカリエッチング、酸エッチング、またはそれらの組み合わせが好適に用いる事ができる。
<Other chemical pretreatment>
Non-Patent Document 6: Aluminum Technical Handbook, Japan Institute of Light Metals, Karos Publishing (1996) Various methods described in chemical pretreatment described in p926-929 can be used, and the factors that cause defects in micropores formed later can be removed. And has the effect of increasing the regularity of the arrangement of micropores. Among them, alkali degreasing, acid degreasing, electrolytic degreasing, or a combination thereof capable of dissolving the surface layer, and alkali etching, acid etching, or a combination thereof having a strong action of dissolving the surface layer can be preferably used. .

<鏡面仕上げ処理>
鏡面仕上げ処理は、アルミニウム部材の表面の凹凸をなくして、電着法等による粒子形成処理の均一性や再現性を向上させるために行われる。アルミニウム部材の表面の凹凸としては、例えば、アルミニウム部材が圧延を経て製造されたものである場合における、圧延時に発生した圧延筋が挙げられる。
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、機械研磨、化学研磨、電解研磨が挙げられる。
機械研磨としては、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が挙げられる。具体的には、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う方法が好適に例示される。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。これにより、光沢度を50%以上(圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに50%以上)とすることができる。
<Mirror finish processing>
The mirror finishing process is performed to eliminate unevenness on the surface of the aluminum member and improve the uniformity and reproducibility of the particle forming process by an electrodeposition method or the like. As an unevenness | corrugation of the surface of an aluminum member, the rolling rebar generated at the time of rolling in the case where an aluminum member is manufactured through rolling is mentioned, for example.
In the present invention, the mirror finish is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. Examples thereof include mechanical polishing, chemical polishing, and electrolytic polishing.
Examples of the mechanical polishing include a method of polishing with various commercially available polishing cloths, and a method of combining various commercially available abrasives (for example, diamond, alumina) and a buff. Specifically, a method in which the method using an abrasive is performed by changing the abrasive used from coarse particles to fine particles over time is preferably exemplified. In this case, the final polishing agent is preferably # 1500. Thereby, the glossiness can be 50% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 50% or more).

化学研磨としては、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。
また、リン酸−硝酸法、Alupol I、Alupol V、Alcoa R5、H3PO4−CH3COOH−Cu法、H3PO4−HNO3−CH3COOH法が好適に挙げられる。中でも、リン酸−硝酸法、H3PO4−CH3COOH−Cu法、H3PO4−HNO3−CH3COOH法が好ましい。
化学研磨により、光沢度を70%以上(圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに70%以上)とすることができる。
As chemical polishing, for example, “Aluminum Handbook”, 6th edition, edited by Japan Aluminum Association, 2001, p. Various methods described in 164 to 165 may be mentioned.
Further, phosphoric acid - nitric acid method, Alupol I, Alupol V, Alcoa R5, H 3 PO 4 -CH 3 COOH-Cu method, H 3 PO 4 -HNO 3 -CH 3 COOH method are preferable. Among these, the phosphoric acid-nitric acid method, the H 3 PO 4 —CH 3 COOH—Cu method, and the H 3 PO 4 —HNO 3 —CH 3 COOH method are preferable.
By chemical polishing, the glossiness can be made 70% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 70% or more).

電解研磨としては、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。
また、米国特許第2708655号明細書に記載されている方法が好適に挙げられる。
また、「実務表面技術」,vol.33,No.3,1986年,p.32−38に記載されている方法も好適に挙げられる。
電解研磨により、光沢度を70%以上(圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに70%以上)とすることができる。
As electrolytic polishing, for example, “Aluminum Handbook”, 6th edition, edited by Japan Aluminum Association, 2001, p. Various methods described in 164 to 165 may be mentioned.
Moreover, the method described in US Pat. No. 2,708,655 is preferable.
“Practical Surface Technology”, vol. 33, no. 3, 1986, p. The method described in 32-38 is also preferably exemplified.
By electropolishing, the gloss can be 70% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 70% or more).

これらの方法は、適宜組み合わせて用いることができる。例えば、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好適に挙げられる。   These methods can be used in appropriate combination. For example, a method of using an abrasive is preferably performed by changing the abrasive to be used from coarse particles to fine particles over time, and then performing electrolytic polishing.

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50%以上の表面を得ることができる。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360度鏡面光沢」の規定に準じて求められる正反射率である。具体的には、変角光沢度計(例えば、VG−1D、日本電色工業社製)を用いて、正反射率70%以下の場合には入反射角度60度で、正反射率70%を超える場合には入反射角度20度で、測定する。
By mirror finishing, for example, a surface having an average surface roughness R a of 0.1 μm or less and a glossiness of 50% or more can be obtained. 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 360 degree specular gloss" in the direction perpendicular to the rolling direction. Specifically, using a variable angle gloss meter (for example, VG-1D, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.), when the regular reflectance is 70% or less, the incident reflection angle is 60 degrees and the regular reflectance is 70%. In the case of exceeding, the incident / reflection angle is 20 degrees.

<第1の陽極酸化>
本発明では、アルミニウム部材にマイクロポアを形成させる陽極酸化処理(以下「第2の陽極酸化処理」ともいう。)の前に、マイクロポアの生成の起点となる窪みを形成させておくことが好ましい。ここで窪みを形成させる方法は、陽極酸化皮膜の自己規則性を利用した第1の陽極酸化処理が用いられる。
<First anodic oxidation>
In the present invention, it is preferable to form a depression that is a starting point for generating micropores before anodizing treatment (hereinafter also referred to as “second anodizing treatment”) for forming micropores in the aluminum member. . Here, as a method of forming the depression, a first anodizing process using the self-ordering property of the anodized film is used.

本発明における第1の陽極酸化処理は、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、その後、脱膜処理を行う。
この方法においては、ポア径は電圧に依存するので、電圧を制御することにより、ある程度所望のポア径を得ることができる。
The first anodizing treatment in the present invention is a method for 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 corresponding to the type of electrolyte, and then removed. Perform membrane treatment.
In this method, since the pore diameter depends on the voltage, a desired pore diameter can be obtained to some extent by controlling the voltage.

陽極酸化をする際の平均流速としては0.5〜20.0m/minが好ましく、この範囲内の流速で陽極酸化処理を行うことにより、均一かつ高い規則性を有することができる。上記流速のさらに好ましい範囲としては1.0〜15.0m/minであり、2.0〜10.0m/minが特に好ましい。
また、電解液を上記条件で流動させる方法としては特に限定されないが、例えばスターラーのような一般的な攪拌装置を使用する方法が用いられる。さらに攪拌速度をデジタル表示でコントロールできるようなスターラーを用いると、平均流速が制御できるため、より好ましい。そのような攪拌装置としては、例えば「マグネティックスターラーHS−50D(AS ONE製)」等が挙げられる。
The average flow rate when anodizing is preferably 0.5 to 20.0 m / min. By performing anodizing treatment at a flow rate within this range, uniform and high regularity can be obtained. A more preferable range of the flow rate is 1.0 to 15.0 m / min, and 2.0 to 10.0 m / min is particularly preferable.
In addition, the method of flowing the electrolytic solution under the above conditions is not particularly limited, but for example, a method of using a general stirring device such as a stirrer is used. Furthermore, it is more preferable to use a stirrer that can control the stirring speed by digital display because the average flow rate can be controlled. Examples of such a stirring device include “Magnetic Stirrer HS-50D (manufactured by AS ONE)”.

本発明に用いられる陽極酸化処理は、例えば、酸濃度1〜10質量%の溶液中で、アルミニウム部材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、酸溶液であることが好ましく、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等がより好ましく、中でも硫酸、リン酸、シュウ酸が特に好ましい。またこれらの酸は単独でも、2種以上を組み合わせても、用いることができる。   For the anodizing treatment used in the present invention, for example, a method of energizing an aluminum member as an anode in a solution having an acid concentration of 1 to 10% by mass can be used. The solution used for the anodizing treatment is preferably an acid solution, more preferably sulfuric acid, phosphoric acid, chromic acid, oxalic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, amidosulfonic acid, etc., among which sulfuric acid, phosphoric acid, Oxalic acid is particularly preferred. These acids can be used alone or in combination of two or more.

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0.1〜20質量%、液温−10〜30℃、電流密度0.01〜20A/dm2、電圧3〜300V、電解時間0.5〜30時間であるのが好ましく、電解液濃度0.5〜15質量%、液温−5〜25℃、電流密度0.05〜15A/dm2、電圧5〜250V、電解時間1〜25時間であるのがより好ましく、電解液濃度1〜10質量%、液温0〜20℃、電流密度0.1〜10A/dm2、電圧10〜200V、電解時間2〜20時間であるのが特に好ましい。
また陽極酸化皮膜の膜厚は、1〜300μmであることが好ましく、5〜150μmであることがより好ましく、10〜100μmであることが特に好ましい。
The conditions for anodizing treatment vary depending on the electrolyte used, and therefore cannot be determined unconditionally. In general, however, the electrolyte concentration is 0.1 to 20% by mass, the solution temperature is -10 to 30 ° C., and the current density. 0.01 to 20 A / dm 2 , voltage 3 to 300 V, electrolysis time 0.5 to 30 hours are preferable, electrolyte concentration 0.5 to 15% by mass, liquid temperature −5 to 25 ° C., current density 0 0.05 to 15 A / dm 2 , voltage 5 to 250 V, electrolysis time 1 to 25 hours are more preferable, electrolyte concentration 1 to 10% by mass, solution temperature 0 to 20 ° C., current density 0.1 to 10 A / It is particularly preferable that dm 2 , voltage is 10 to 200 V, and electrolysis time is 2 to 20 hours.
The film thickness of the anodized film is preferably 1 to 300 μm, more preferably 5 to 150 μm, and particularly preferably 10 to 100 μm.

本発明においては、第1の陽極酸化処理は、1〜16時間であるのが好ましく、2〜12時間であるのがより好ましく、2〜7時間であるのが更に好ましい。
また、脱膜処理は、0.5〜10時間であるのが好ましく、2〜10時間であるのがより好ましく、4〜10時間であるのが更に好ましい。
In the present invention, the first anodizing treatment is preferably 1 to 16 hours, more preferably 2 to 12 hours, and further preferably 2 to 7 hours.
The film removal treatment is preferably 0.5 to 10 hours, more preferably 2 to 10 hours, and further preferably 4 to 10 hours.

<脱膜処理>
第1の陽極酸化処理により形成された酸化皮膜は用途に応じて、陽極酸化皮膜を溶解させて除去する脱膜処理を行う。すなわち、アルミニウム部分に近くなるほど規則性が高くなってくるので、一度脱膜して、アルミニウム部分に残存した陽極酸化皮膜の底部分を表面に出して、規則的な窪みを得るのである。したがって、脱膜処理においては、アルミニウムは溶解させず、酸化アルミニウムである陽極酸化皮膜のみを溶解させる機能をもつものであれば特に限定されないが、
(B−1)硝酸、無水クロム酸、水酸化クロム、
(B−2)燐酸ジルコニウム系化合物、燐酸チタン系化合物、
(B−3)リチウム塩化合物、セリウム塩化合物、マグネシウム塩化合物、ケイフッ化ナトリウム、
(B−4)フッ化亜鉛、マンガン、モリブデン、マグネシウム、ハロゲン化合物、
の群から選択される化合物を、単独又は複数有する水溶液が好ましく、燐酸/硝酸の混合水溶液、燐酸/無水クロム酸の混合水溶液がより好ましい。
<Film removal treatment>
The oxide film formed by the first anodizing treatment is subjected to a film removal treatment for dissolving and removing the anodized film according to the application. That is, the closer the aluminum part is, the higher the regularity is. Therefore, the film is once removed, and the bottom part of the anodic oxide film remaining in the aluminum part is brought out on the surface to obtain regular depressions. Accordingly, in the film removal treatment, aluminum is not particularly dissolved as long as it has a function of dissolving only the anodized film that is aluminum oxide,
(B-1) nitric acid, chromic anhydride, chromium hydroxide,
(B-2) zirconium phosphate compound, titanium phosphate compound,
(B-3) lithium salt compound, cerium salt compound, magnesium salt compound, sodium fluorosilicate,
(B-4) Zinc fluoride, manganese, molybdenum, magnesium, halogen compound,
An aqueous solution having one or a plurality of compounds selected from the group is preferable, and a mixed aqueous solution of phosphoric acid / nitric acid and a mixed aqueous solution of phosphoric acid / chromic anhydride are more preferable.

これらの水溶液に含まれる酸の濃度としては、0.01mol/L〜10mol/Lが好ましく、0.05mol/L〜5mol/Lがより好ましく、0.1mol/L〜1mol/Lが特に好ましい。   The acid concentration contained in these aqueous solutions is preferably 0.01 mol / L to 10 mol / L, more preferably 0.05 mol / L to 5 mol / L, and particularly preferably 0.1 mol / L to 1 mol / L.

処理温度は0℃以上、より好ましくは20℃以上、特に40℃以上が好ましく、処理時間は30分以上が好ましく、1時間以上がより好ましく、3時間以上が特に好ましい。なお、沸騰した水溶液を用いて処理すると、規則化の起点が破壊され、乱れるので、沸騰させないで用いる。   The treatment temperature is 0 ° C. or more, more preferably 20 ° C. or more, particularly preferably 40 ° C. or more, and the treatment time is preferably 30 minutes or more, more preferably 1 hour or more, and particularly preferably 3 hours or more. In addition, since the starting point of ordering will be destroyed and disturb | disturbed if it processes using the boiled aqueous solution, it uses without boiling.

<第2の陽極酸化処理>
本発明では、上述したように用途に合わせてアルミニウム表面に窪みを形成させた後、第2の陽極酸化処理により、陽極酸化皮膜を形成させることができる。
第2の陽極酸化処理は、従来公知の方法を用いることができるが、上述した自己規則化法と同一の条件で行われるのが好ましい。
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。これらの方法によれば、陽極酸化皮膜に微細なマイクロポアが生成するため、特に電着処理により封孔処理する際に、均一性が向上する点で、好ましい。
上述した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。これにより、陽極酸化皮膜の抵抗を下げることが可能になり、後に電着処理を行う場合に、均一化することができる。
<Second anodizing treatment>
In the present invention, as described above, after forming a depression on the aluminum surface according to the application, an anodized film can be formed by the second anodizing treatment.
For the second anodizing treatment, a conventionally known method can be used, but it is preferable that the second anodizing treatment be performed under the same conditions as the self-ordering method described above.
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. According to these methods, fine micropores are generated in the anodic oxide film, which is preferable in that uniformity is improved particularly when sealing treatment is performed by electrodeposition.
In the above-described method of intermittently changing the voltage, it is preferable to decrease the voltage sequentially. As a result, the resistance of the anodized film can be lowered, and can be made uniform when the electrodeposition treatment is performed later.

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。 The conditions of the anodizing treatment cannot be determined unconditionally because they vary depending on the electrolyte used. In general, the electrolyte concentration is 0.01 to 10 mol / L, the solution temperature is 0 to 20 ° C., and the current density is 0. 0.1 to 10 A / dm 2 , voltage 15 to 240 V, electric quantity 3 to 10000 C / dm 2 , and electrolysis time 30 to 1000 minutes are preferable.

第2の陽極酸化皮膜を低温(−20℃〜−5℃)で行うと、マイクロポアの配列が規則的になり、また、ポア径が均一になる。
本発明においては、第2の陽極酸化処理を比較的高温(25℃〜70℃)で行うことにより、マイクロポアの配列を乱し、また、ポア径のばらつきを所定の範囲にすることが容易となる。また、処理時間によっても、ポア径のばらつきを制御することができる。
When the second anodized film is performed at a low temperature (−20 ° C. to −5 ° C.), the arrangement of micropores becomes regular and the pore diameter becomes uniform.
In the present invention, by performing the second anodizing treatment at a relatively high temperature (25 ° C. to 70 ° C.), it is easy to disturb the arrangement of the micropores and make the pore diameter variation within a predetermined range. It becomes. Also, the pore diameter variation can be controlled by the processing time.

第2の陽極酸化皮膜の膜厚は、ポア径の10倍以上であるのが好ましく、10倍以上であるのがより好ましく、107倍以上であるのが特に好ましい。そのためには第2の陽極酸化処理は、5時間以上であるのが好ましく、50時間以上であるのがより好ましく、300時間以上であるのが更に好ましい。 The thickness of the second anodic oxide film is preferably at least 10 2 times the pore diameter, more preferably at 10 5 times or more, and particularly preferably 10 7 times or more. For this purpose, the second anodizing treatment is preferably 5 hours or more, more preferably 50 hours or more, and further preferably 300 hours or more.

平均ポア密度は50〜1500個/μm2であるのが好ましい。 The average pore density is preferably 50-1500 / μm 2 .

マイクロポアの占める面積率は、20〜50%であるのが好ましい。
マイクロポアの占める面積率は、アルミニウム表面の面積に対するマイクロポアの開口部の面積の合計の割合である。マイクロポアの占める面積率の算出においては、マイクロポアには、金属により封孔されているものもいないものも含まれる。具体的には、封孔処理前に表面空隙率を測定して求められる。
The area ratio occupied by the micropores is preferably 20 to 50%.
The area ratio occupied by the micropore is a ratio of the total area of the opening of the micropore to the area of the aluminum surface. In the calculation of the area ratio occupied by the micropores, the micropores include those that are not sealed with metal. Specifically, it is obtained by measuring the surface porosity before the sealing treatment.

<ポアワイド処理>
ポアワイド処理は、第2の陽極酸化処理後、アルミニウム部材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およびポア径のばらつきを制御することが容易となる。また、陽極酸化皮膜のマイクロポアの底部分のバリヤー皮膜を溶解させることにより、マイクロポア内部に選択的に電着させることおよびポア径を大きくし、電極としての表面積を飛躍的に大きくすることが可能となる。
<Pore wide processing>
The pore-wide treatment is a treatment for expanding the pore diameter of the micropores by immersing the aluminum member in an acid aqueous solution or an alkali aqueous solution after the second anodizing treatment to dissolve the anodized film.
This makes it easy to control the regularity of the arrangement of micropores and the variation in pore diameter. In addition, by dissolving the barrier film at the bottom of the micropore of the anodized film, it is possible to selectively deposit the inside of the micropore and increase the pore diameter, thereby dramatically increasing the surface area as an electrode. It becomes possible.

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.

<規則化度の測定>
ここで、規則化度は、マイクロポアの規則性の指標であり、FE−SEMによる表面写真を測定し、下記式(1)により定義される。
規則化度(%)=B÷A×100 (1)
ここで、上記式(1)中、Aは、測定範囲(1〜5μm2)におけるマイクロポアの全数を表す。Bは、Aのうち、一のマイクロポアを中心とし、該一のマイクロポアに最も近い距離にある他のマイクロポアの円周が内接する円を描いた場合に、該円の内部にマイクロポア(中心が該円の内部にあるマイクロポアを含む。)を6個有することになるマイクロポアの数を表す。
<Measurement of degree of ordering>
Here, the degree of ordering is an index of micropore regularity, and is defined by the following formula (1) by measuring a surface photograph by FE-SEM.
Order degree (%) = B ÷ A × 100 (1)
Here, in the above formula (1), A represents the total number of micropores in the measurement range (1 to 5 μm 2 ). B is a micropore that is centered on one micropore and in which the circumference of another micropore closest to the one micropore is inscribed. This represents the number of micropores that will have six (including the micropores whose center is inside the circle).

図1は、マイクロポアの規則化度を説明するための陽極酸化皮膜表面の模式図であり、以下に図1を用いて上記式(1)中のBについて詳述する。
図1(a)に示すように、一のマイクロポア1は、該一のマイクロポア1を中心とし、該一のマイクロポア1に最も近い距離にある他のマイクロポア2の円周が内接する円3を描いた場合に、該円3の内部にマイクロポアを6個有することになるマイクロポアとなるため、Bとして数えられる。なお、マイクロポア4は、円3からはみ出す部分もあるが、中心が円3の内部にあるため、円3の内部にあるマイクロポアの数として数える。
一方、図1(b)に示すように、一のマイクロポア5は、該一のマイクロポア5を中心とし、該一のマイクロポア5に最も近い距離にある他のマイクロポア6の円周が内接する円7を描いた場合に、該円7の内部にマイクロポアを5個有することになるマイクロポアとなるため、Bとして数えられない。なお、マイクロポア8は、その中心が円7からはみ出すため、円7の内部にあるマイクロポアの数として数えない。また、一のマイクロポア9は、該一のマイクロポア9を中心とし、該一のマイクロポア9に最も近い距離にある他のマイクロポア10の円周が内接する円11を描いた場合に、該円11の内部にマイクロポアを7個有することになるマイクロポアとなるため、Bとして数えられない。
FIG. 1 is a schematic diagram of the anodized film surface for explaining the degree of ordering of micropores. Hereinafter, B in the above formula (1) will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 1 (a), one micropore 1 is centered on the one micropore 1, and the circumference of another micropore 2 closest to the one micropore 1 is inscribed therein. When the circle 3 is drawn, it becomes a micropore that has six micropores inside the circle 3, and is counted as B. Note that the micropore 4 has a portion protruding from the circle 3, but since the center is inside the circle 3, the micropore 4 is counted as the number of micropores inside the circle 3.
On the other hand, as shown in FIG. 1B, one micropore 5 is centered on the one micropore 5 and the circumference of another micropore 6 that is the closest to the one micropore 5 is When an inscribed circle 7 is drawn, it becomes a micropore that has five micropores inside the circle 7, and therefore cannot be counted as B. Note that the micropores 8 are not counted as the number of micropores inside the circle 7 because the center of the micropores 8 protrudes from the circle 7. Further, when one micropore 9 draws a circle 11 centered on the one micropore 9 and inscribed by the circumference of another micropore 10 at the closest distance to the one micropore 9, Since it is a micropore that has seven micropores inside the circle 11, it cannot be counted as B.

<マイクロポア>
本発明の微細構造体は、マイクロポアの配列の規則化度が50%以上であり、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、さらに80%以上、90%以上がさらに好ましい。マイクロポアの配列の規則化度が50%以上であるとエネルギー変換効率が向上する。本発明の構造体は、マイクロポアが、平均ポア径25〜35nm、平均周期50〜120nmであるのが好ましい。ここで、周期は隣接するマイクロポアの中心間の距離を意味し、平均周期は、測定視野内の平均値である。
<Micropore>
In the microstructure of the present invention, the degree of order of the arrangement of micropores is 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, further 80% or more, and 90% or more. When the degree of ordering of the micropore array is 50% or more, the energy conversion efficiency is improved. In the structure of the present invention, the micropores preferably have an average pore diameter of 25 to 35 nm and an average period of 50 to 120 nm. Here, the period means the distance between the centers of adjacent micropores, and the average period is an average value in the measurement visual field.

<(A)可視光吸光性エネルギー供与体>
本発明の可視光吸光性エネルギー供与体は、可視光を吸収しうる化合物であれば特に限定されないが、例えば、Stenberg−Yfrach G,et al Nature(London) 1997;385:239−241に記載されているような、カロテン部、ポルフィリン部およびキノン部から成る構造を有する化合物が好ましく、特に下記の化合物[化1]が好ましい。なお化合物は、適当な溶剤に溶解して塗布する塗布方式、及び、蒸着による蒸着方式等、種々の公知方式で、微細構造体上に設けられる。
<(A) Visible Light Absorbing Energy Donor>
The visible light absorptive energy donor of the present invention is not particularly limited as long as it is a compound that can absorb visible light. For example, it is described in Stemberg-Yfrag G, et al Nature (London) 1997; 385: 239-241. A compound having a structure composed of a carotene part, a porphyrin part and a quinone part is preferred, and the following compound [Chemical Formula 1] is particularly preferred. Note that the compound is provided on the microstructure by various known methods such as an application method in which the compound is dissolved in an appropriate solvent and an evaporation method by vapor deposition.

Figure 2007231335
Figure 2007231335

<(B)エネルギー受容体>
本発明の可視光吸光性エネルギー供与体は、可視光を吸収しうる化合物であれば特に限定されないが、例えば、Stenberg−Yfrach G,et al Nature(London) 1997;385:239−241に記載されているような、キノン構造を有する化合物が好ましく、特に下記の化合物[化2]が好ましい。なお化合物は、適当な溶剤に溶解して塗布する塗布方式、及び、蒸着による蒸着方式等、種々の公知方式で、微細構造体上に設けられる。
<(B) Energy receptor>
The visible light absorptive energy donor of the present invention is not particularly limited as long as it is a compound that can absorb visible light. For example, it is described in Stemberg-Yfrag G, et al Nature (London) 1997; 385: 239-241. The compound having a quinone structure is preferable, and the following compound [Chemical Formula 2] is particularly preferable. Note that the compound is provided on the microstructure by various known methods such as an application method in which the compound is dissolved in an appropriate solvent and an evaporation method by vapor deposition.

Figure 2007231335
Figure 2007231335

本発明に用いるエネルギー受容体化合物の他の例示は以下である。

Figure 2007231335
Other examples of the energy acceptor compound used in the present invention are as follows.
Figure 2007231335

<エネルギー供与体とエネルギー受容体とをマイクロポアに担持させる方法>
(A)可視光吸光性エネルギー供与体、(B)エネルギー受容体は以下のようにマイクロポアに担持させる。すなわち、図3に示す好適方法を以下に説明する。
図3(a)に示すように、例えばアルミニウム部材12を上述のようにして陽極酸化し、バリア層18とマイクロポア16とを有する陽極酸化皮膜層を持つ
(1)配列の規則化度が50%以上のマイクロポアを有する微細構造体を製造する、
(2)(A)図3(b)に示すように、(A)可視光吸光性エネルギー供与体20をマイクロポア内及び微細構造体の表面に付着させる、
次に、図3(c)に示すように、表面に付着した(A)可視光吸光性エネルギー供与体20のみを取り除く、
(3)図3(d)に示すように、(B)エネルギー受容体22をマイクロポアの表面上に付着させることで、エネルギー供与体とエネルギー受容体を適切な分子間距離で微細構造体に配置し、本発明の微細構造体を得ることができる。
上記で、最初にマイクロポア内及び微細構造体の表面に付着させるのは、(A)可視光吸光性エネルギー供与体20ではなく、(B)エネルギー受容体22であってもよく、その場合は図3(c)では、表面に付着した(B)エネルギー受容体22のみを取り除き、図3(d)では、(A)可視光吸光性エネルギー供与体20をマイクロポアの表面上に付着させることで、エネルギー供与体とエネルギー受容体を適切な分子間距離で微細構造体に配置し、本発明の微細構造体を得ることができる。
最初の(1)の工程で付着させる分子の大きさがポア径よりも小さいことが好ましい。
図3(c)に示す、表面に付着した(A)可視光吸光性エネルギー供与体20または(B)エネルギー受容体22のみを取り除く工程は、限定されないが、表面研磨方法を用いてもよい。ダイヤモンドスラリー等の研磨材を用いた表面研磨をすることができる。
<Method of supporting energy donor and energy acceptor on micropore>
(A) A visible light absorbing energy donor and (B) an energy acceptor are supported on a micropore as follows. That is, the preferred method shown in FIG. 3 will be described below.
As shown in FIG. 3A, for example, the aluminum member 12 is anodized as described above and has an anodized film layer having a barrier layer 18 and a micropore 16. (1) The degree of ordering of the array is 50 Producing microstructures with more than% micropores,
(2) (A) As shown in FIG. 3 (b), (A) the visible light-absorbing energy donor 20 is attached to the inside of the micropore and the surface of the microstructure.
Next, as shown in FIG. 3C, (A) only the visible light absorbing energy donor 20 attached to the surface is removed.
(3) As shown in FIG. 3 (d), (B) by attaching the energy acceptor 22 on the surface of the micropore, the energy donor and the energy acceptor are converted into a fine structure at an appropriate intermolecular distance. It can arrange | position and can obtain the microstructure of this invention.
In the above, it is not the (A) visible light absorbing energy donor 20 but the (B) energy acceptor 22 that is first attached to the inside of the micropore and the surface of the fine structure. In FIG. 3 (c), only (B) the energy acceptor 22 attached to the surface is removed, and in FIG. 3 (d), (A) the visible light absorbing energy donor 20 is attached on the surface of the micropore. Thus, the energy donor and the energy acceptor can be arranged in the microstructure with an appropriate intermolecular distance to obtain the microstructure of the present invention.
It is preferable that the size of the molecule to be attached in the first step (1) is smaller than the pore diameter.
The step of removing only (A) visible light absorbing energy donor 20 or (B) energy acceptor 22 attached to the surface shown in FIG. 3C is not limited, but a surface polishing method may be used. Surface polishing using an abrasive such as diamond slurry can be performed.

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。
(実施例1〜18、比較例1)
1.微細構造体の作製
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
(Examples 1-18, Comparative Example 1)
1. Fabrication of microstructure

以下、基板および各処理について説明する。   Hereinafter, the substrate and each process will be described.

(1)基板の作製
構造体の作製に用いた基板は、以下のとおり作製した。
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
基板2:表面層Aを設けたアルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.24mm
基板3:表面層Bを設けたアルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.24mm
基板4:アルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.30mm
基板5:表面層Cを設けたアルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.30mm
基板6:表面層Dを設けたアルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.30mm
(1) Production of substrate The substrate used for production of the structure was produced as follows.
Substrate 1: High-purity aluminum, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.99 mass%, thickness 0.4 mm
Substrate 2: Aluminum JIS A1050 material provided with surface layer A, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.24 mm
Substrate 3: Aluminum JIS A1050 material provided with surface layer B, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.24 mm
Substrate 4: Aluminum JIS A1050 material, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.30 mm
Substrate 5: Aluminum JIS A1050 material provided with surface layer C, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.30 mm
Substrate 6: Aluminum JIS A1050 material provided with surface layer D, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.30 mm

基板7:アルミニウム蒸着フィルム、トレファンAT80、東レ社製、純度99.9質量%、厚さ0.02mm
基板8:表面層Aを設けたアルミニウムXL無処理材、住友軽金属工業社製、純度99.3質量%、厚さ0.30mm
基板9:表面層Eを設けたガラス、アズワン社製、純度99.9質量%、厚さ5mm
基板10:表面層Eを設けたシリコンウエハー、信越化学工業社製、純度99.99質量%以上
基板11:表面層Eを設けた合成石英、VIOSIL−SG−2B、信越化学工業社製、純度99.99質量%以上、厚さ0.6mm
基板12:表面層Eを設けた銅張積層板(RAS33S42、信越化学工業社製、純度不明、厚さ0.08mm)の表面にAl−Cu合金膜をスパッタリング法により設けたもの
Substrate 7: Aluminum vapor-deposited film, Trefan AT80, manufactured by Toray Industries, Inc., purity 99.9% by mass, thickness 0.02 mm
Substrate 8: Aluminum XL untreated material provided with surface layer A, manufactured by Sumitomo Light Metal Industries, Ltd., purity 99.3 mass%, thickness 0.30 mm
Substrate 9: Glass provided with surface layer E, manufactured by AS ONE, purity 99.9% by mass, thickness 5 mm
Substrate 10: Silicon wafer provided with surface layer E, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.99% by mass or more Substrate 11: Synthetic quartz provided with surface layer E, VIOSIL-SG-2B, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.99 mass% or more, thickness 0.6mm
Substrate 12: A copper-clad laminate (RAS33S42, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity unknown, thickness 0.08 mm) with a surface layer E provided with an Al—Cu alloy film by sputtering.

なお、上記アルミニウムJIS A1050材は、縦方向の正反射率40%(標準偏差10%)、横方向の正反射率15%(標準偏差10%)、純度99.5質量%(標準偏差0.1質量%)であった。
また、上記アルミニウムXL無処理材は、縦方向の正反射率85%(標準偏差5%)、横方向の正反射率83%(標準偏差5%)、純度99.3質量%(標準偏差0.1質量%)であった。
The aluminum JIS A1050 material has a regular reflectance of 40% in the vertical direction (standard deviation of 10%), a regular reflectance of 15% in the lateral direction (standard deviation of 10%), and a purity of 99.5% by mass (standard deviation of 0.1%). 1% by mass).
Further, the above-mentioned aluminum XL non-treated material has a vertical regular reflectance of 85% (standard deviation of 5%), a horizontal regular reflectance of 83% (standard deviation of 5%), and a purity of 99.3% by mass (standard deviation of 0). .1% by mass).

また、表面層A〜Eは、以下のとおり作製した。
表面層Aは、真空蒸着法により、到達圧力:4×10-6Pa、蒸着電流:40A、基板:150℃加熱、蒸着材料:純度99.9質量%のアルミニウム線(ニラコ社製)の条件で、基板上に形成された。表面層Aの厚さは、0.2μmであった。
表面層Bは、蒸着材料として純度99.99質量%のアルミニウム線(ニラコ社製)を用いた以外は、表面層Aと同様の方法により、形成された。表面層Bの厚さは、0.2μmであった。
表面層Cは、スパッタリング法により、到達圧力:4×10-6Pa、スパッタ圧力:10-2Pa、アルゴン流量:20sccm、基板:150℃制御(冷却有り)、バイアス:なし、スパッタ電源:RC、スパッタ電力:RF400W、スパッタ材料:純度99.9質量%の3Nバッキングプレート(協同インターナショナル社製)の条件で、基板上に形成された。表面層Cの厚さは、0.5μmであった。
表面層Dは、スパッタ材料として純度99.99質量%の4Nバッキングプレート(協同インターナショナル社製)を用いた以外は、表面層Aと同様の方法により、形成された。表面層Dの厚さは、0.5μmであった。
表面層Eは、厚さを1μmとした以外は、表面層Aと同様の方法により、形成された。
Further, the surface layers A to E were produced as follows.
Surface layer A is a vacuum vapor deposition method, ultimate pressure: 4 × 10 −6 Pa, vapor deposition current: 40 A, substrate: 150 ° C. heating, vapor deposition material: conditions of aluminum wire with purity 99.9% by mass (manufactured by Niraco) And formed on the substrate. The thickness of the surface layer A was 0.2 μm.
The surface layer B was formed by the same method as the surface layer A, except that an aluminum wire having a purity of 99.99% by mass (manufactured by Niraco) was used as the vapor deposition material. The thickness of the surface layer B was 0.2 μm.
Surface layer C is formed by sputtering, ultimate pressure: 4 × 10 −6 Pa, sputtering pressure: 10 −2 Pa, argon flow rate: 20 sccm, substrate: 150 ° C. control (with cooling), bias: none, sputtering power source: RC Sputtering power: RF 400 W, sputtering material: 3N backing plate (manufactured by Kyodo International Co., Ltd.) having a purity of 99.9% by mass. The thickness of the surface layer C was 0.5 μm.
The surface layer D was formed by the same method as the surface layer A except that a 4N backing plate (manufactured by Kyodo International Co., Ltd.) having a purity of 99.99% by mass was used as the sputtering material. The thickness of the surface layer D was 0.5 μm.
The surface layer E was formed by the same method as the surface layer A, except that the thickness was 1 μm.

なお、表面層の厚さは、PET基板にマスキングを施して、上記と同様の条件で、真空蒸着法およびスパッタリング法を時間を変化させて行い、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope:AFM)でそれぞれの膜厚を測定することにより得られた時間と膜厚との相関検量線を用い、時間を調整することにより、調整した。
また、表面層の純度は、走査型X線光電子分光分析装置(Quantum 2000、アルバック・ファイ社製)を用いて、エッチング用イオン銃で深さ方向に掘りながら全定量分析を行い、異種金属元素の含有率を検量線法によって定量して求めた。その結果、いずれの表面層も、蒸着材料またはスパッタ材料の純度とほぼ同一の純度であった。
The thickness of the surface layer is determined by masking the PET substrate, performing the vacuum deposition method and the sputtering method while changing the time under the same conditions as described above, and using an atomic force microscope (AFM). It adjusted by adjusting time using the correlation calibration curve of the time and film thickness obtained by measuring each film thickness.
In addition, the purity of the surface layer was determined using a scanning X-ray photoelectron spectrometer (Quantum 2000, manufactured by ULVAC-PHI) to perform a full quantitative analysis while digging in the depth direction with an ion gun for etching. The content of was quantified by a calibration curve method. As a result, all the surface layers had substantially the same purity as the vapor deposition material or the sputtering material.

(2)鏡面仕上げ処理
上記基板1〜12のうち、基板1〜6については、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 surface finishing process About the board | substrates 1-6 among the said substrates 1-12, the following mirror surface finishing processes were performed.
<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).
The electrolytic polishing was performed for 2 minutes using an electrolytic solution (temperature: 70 ° C.) having the following composition, using the anode as a substrate and the cathode as a carbon electrode at a constant current of 130 mA / cm 2 . 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)第1の陽極酸化
鏡面仕上げを施した基板1〜6および鏡面仕上げを施していない基板7〜12の表面に、下記方法により、マイクロポア形成の開始点となる窪みを形成させた。
(3) 1st anodic oxidation The hollow used as the starting point of micropore formation was formed in the surface of the board | substrates 1-6 which performed mirror surface finishing, and the board | substrates 7-12 which did not perform mirror surface finishing with the following method.

表1に示される電解液の種類、濃度および電解液の流速、温度、電圧、電流密度ならびに処理時間で、自己規則化陽極酸化処理を行い、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。また電解液の流速は渦式フローモニターFLM22−10PCW(AS ONE製)を用いて計測した。   The self-ordered anodizing treatment was carried out at the kind, concentration, electrolyte flow rate, temperature, voltage, current density and treatment time shown in Table 1 to form an anodized film. 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. The flow rate of the electrolyte was measured using a vortex flow monitor FLM22-10PCW (manufactured by AS ONE).

Figure 2007231335
Figure 2007231335

表1中、リン酸、シュウ酸および硫酸は、いずれも関東化学社製の試薬を用いた。電流密度は安定時の値を示した。   In Table 1, for phosphoric acid, oxalic acid, and sulfuric acid, all reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. were used. The current density showed a stable value.

上記第1の陽極酸化処理後、酸化皮膜を除去するため、表2記載の条件にて浸漬処理を行った。 After the first anodic oxidation treatment, an immersion treatment was performed under the conditions shown in Table 2 in order to remove the oxide film.

Figure 2007231335
Figure 2007231335

表2中、85質量%リン酸および無水クロム酸は、いずれも関東化学社製の試薬を用いた。なお、条件53および56に用いた処理液は、JIS H8688(1998)−H8688に規定されている組成である。   In Table 2, for 85% by mass phosphoric acid and chromic anhydride, reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. were used. In addition, the process liquid used for conditions 53 and 56 is a composition prescribed | regulated to JISH8688 (1998) -H8688.

(4)第2の陽極酸化処理
窪みを形成させた基板に第2の陽極酸化処理を施した。第2の陽極酸化処理は、表3に示される電解液の種類、濃度および電解液の流速、温度、電圧、電流密度ならびに処理時間で、自己規則化陽極酸化処理を行い、表6に示される膜厚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。
(4) Second anodizing treatment The substrate on which the depressions were formed was subjected to a second anodizing treatment. The second anodizing treatment is performed by performing self-ordering anodizing treatment with the kind, concentration, flow rate, temperature, voltage, current density and treatment time of the electrolyte shown in Table 3 and shown in Table 6. An anodic oxide film having a film thickness was 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.

Figure 2007231335
Figure 2007231335

(5)ポアワイド処理
ポアワイド処理は、基板を、表4に示される種類、濃度および温度の処理液中に、表5に示される時間浸漬させることにより行った。
(5) Pore-wide treatment The pore-wide treatment was performed by immersing the substrate in a treatment solution of the type, concentration and temperature shown in Table 4 for the time shown in Table 5.

Figure 2007231335
Figure 2007231335

下表に示されるように、基板に、鏡面仕上げ処理、第1の陽極酸化処理、第2の陽極酸化処理、ポアワイド処理、アルミニウム部材除去処理を順次施して、各支持体を得た。なお、表5中、「−」は該当する処理を施していないことを示す。   As shown in the table below, each support was obtained by subjecting the substrate to a mirror finishing process, a first anodizing process, a second anodizing process, a pore wide process, and an aluminum member removing process in this order. In Table 5, “-” indicates that the corresponding processing is not performed.

Figure 2007231335
Figure 2007231335

2.エネルギー受容体の付設
先述の手順により得られた実施例1〜18、比較例1の微細構造体上に、上記[化2]記載の構造を有するキノン化合物を蒸着により付設した。その後、研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて表面部のみを研磨し、水洗/乾燥処理を施した。FE−SEMにより表面部を観察したところ、実施例1〜18に関してはポア内部のみにキノン化合物が充填されていることを確認した。
2. Attachment of Energy Receptor On the fine structures of Examples 1 to 18 and Comparative Example 1 obtained by the procedure described above, a quinone compound having the structure described in the above [Chemical Formula 2] was attached by vapor deposition. Then, only the surface part was grind | polished using the diamond slurry as an abrasive | polishing agent, and the water washing / drying process was performed. When the surface part was observed by FE-SEM, it was confirmed that in Examples 1 to 18, only the inside of the pore was filled with the quinone compound.

3.可視光吸光性エネルギー供与体の付設
先述の手順により得られた実施例1〜18、比較例1の微細構造体上に、上記[化1]記載の構造を有するカロテン−ポルフィリン−キノン化合物を蒸着により付設した。FE−SEMにより表面部を観察したところ、カロテン−ポルフィリン−キノン化合物が、100nmの厚さでマイクロポア表面に付設されていることを確認した。
3. Attachment of Visible Light Absorbing Energy Donor On the microstructures of Examples 1 to 18 and Comparative Example 1 obtained by the above-described procedure, a carotene-porphyrin-quinone compound having the structure described in [Chemical Formula 1] is deposited. Attached. When the surface part was observed by FE-SEM, it was confirmed that the carotene-porphyrin-quinone compound was attached to the micropore surface with a thickness of 100 nm.

4.構造体の性状
上記で得られた構造体のエネルギー移動速度を確認するため、吸収スペクトル、時間分解蛍光スペクトル及び蛍光減衰曲線から蛍光寿命を測定した。
4). Properties of Structure In order to confirm the energy transfer rate of the structure obtained above, the fluorescence lifetime was measured from an absorption spectrum, a time-resolved fluorescence spectrum, and a fluorescence decay curve.

吸収スペクトルを測定するため、エネルギー供与体化合物の5×10−6mol/Lシクロヘキサン溶液を作成し、Ubest−50型分光光度計(日本分光工業(株)製)を用い、吸収スペクトルを測定した。 In order to measure the absorption spectrum, a 5 × 10 −6 mol / L cyclohexane solution of the energy donor compound was prepared, and the absorption spectrum was measured using a Ubest-50 type spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation). .

時間分解蛍光スペクトル及び蛍光減衰曲線は以下のようにして測定した。すなわち図2に示すように、波長可変固体レーザーであるTi−サファイアレーザー52(COHERENT MIRA900)の輝線波長の第2高調波を、先にもとめた吸収スペクトルのピーク波長付近に合わせ、励起光を得た。この励起光によって得られた実施例1〜18、比較例1からの蛍光パルスは、モノクロメーター82(Nikon P250)に通すことによって分光され、マイクロチャンネルプレート型光電子増倍管83(MCP−PMT:浜松フォトニクス R2809U−01)で検出した。但しこの蛍光パルス波は雑音パルスを含むため、低比率型タイミング波高弁別機85(CDE:ORTFC)に通すことで雑音パルスを除去した後、スタートパルス87として、時間電圧変換機64(TAC:Tennelec TC86)に送られた。このスタートパルスによってTAC内のコンデンサーの充電が開始される。
一方、ダイクロイックミラーによって分光された光は、PINフォトダイオード61によって受光され、CFD62により波高弁別されてストップパルス67としてTAC64に送られた。このストップパルス67によってTAC64の充電が停止し、コンデンサー間に生まれた電圧に比例、即ちスタートパルス87とストップパルス67間の時間に比例したパルスを出力する。TAC64の出力パルスは、アナログデジタル変換機でデジタル量に変換され、マルチチャンネル波高分析器65(MCPHA:Canberra series 35)に送られる。このMCPHAは、そのデジタル量に変換した番地に1カウントずつ累積していき、そのヒストグラムが蛍光減衰曲線となる。蛍光減衰曲線の強度が1/eとなる時間を蛍光寿命とした。結果を表6に示す。この測定法は、1の励起事象による光子1個の発光確率分布が、励起によって発する全光子の時間軸上での実際の分布となる、いわゆる単一光子計測法とよばれるものである。上記レーザーシステムを図2に示す。
The time-resolved fluorescence spectrum and fluorescence decay curve were measured as follows. That is, as shown in FIG. 2, the second harmonic of the emission line wavelength of the tunable solid-state laser Ti-sapphire laser 52 (COHERENT MIRA900) is matched with the vicinity of the peak wavelength of the absorption spectrum previously obtained to obtain excitation light. It was. Fluorescent pulses from Examples 1 to 18 and Comparative Example 1 obtained by this excitation light were spectrally separated by passing through a monochromator 82 (Nikon P250), and a microchannel plate type photomultiplier tube 83 (MCP-PMT: Hamamatsu Photonics R2809U-01). However, since this fluorescence pulse wave includes a noise pulse, the noise pulse is removed by passing through a low ratio type timing wave height discriminator 85 (CDE: ORTFC), and then the time voltage converter 64 (TAC: Tennerec) is used as a start pulse 87. TC86). The start pulse starts charging the capacitor in the TAC.
On the other hand, the light dispersed by the dichroic mirror was received by the PIN photodiode 61, discriminated by the CFD 62, and sent to the TAC 64 as a stop pulse 67. The charging of the TAC 64 is stopped by the stop pulse 67, and a pulse proportional to the voltage generated between the capacitors, that is, proportional to the time between the start pulse 87 and the stop pulse 67 is output. The output pulse of the TAC 64 is converted into a digital quantity by an analog-digital converter and sent to a multichannel wave height analyzer 65 (MCPHA: Camberra series 35). This MCPHA is accumulated one count at the address converted to the digital quantity, and the histogram becomes a fluorescence decay curve. The time when the intensity of the fluorescence decay curve was 1 / e was defined as the fluorescence lifetime. The results are shown in Table 6. This measurement method is called a so-called single photon measurement method in which the emission probability distribution of one photon by one excitation event becomes an actual distribution on the time axis of all photons emitted by excitation. The laser system is shown in FIG.

また、微細構造体のポアの規則化度をFE−SEMによる表面写真より測定した。約200〜400個のマイクロポアを、図1で示す方法で測定し、結果をn=10の平均値で表6に示す。   Further, the degree of ordering of pores of the fine structure was measured from a surface photograph by FE-SEM. About 200 to 400 micropores were measured by the method shown in FIG. 1, and the results are shown in Table 6 as an average value of n = 10.

Figure 2007231335
Figure 2007231335

表6から明らかなように、ポアが規則的に配列された基板に付設された実施例1〜18では、蛍光寿命を計測することができ、数10ピコ秒オーダーでエネルギー移動が起きていることが観測された。一方、比較例1はエネルギー移動が不均一であり、蛍光寿命を計測することができなかった。   As is clear from Table 6, in Examples 1 to 18 in which the pores are regularly arranged on the substrate, the fluorescence lifetime can be measured, and energy transfer occurs on the order of several tens of picoseconds. Was observed. On the other hand, in Comparative Example 1, the energy transfer was not uniform, and the fluorescence lifetime could not be measured.

図1は、マイクロポアの規則化度を説明するための陽極酸化皮膜表面の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of the anodized film surface for explaining the degree of ordering of micropores. 図2は、単一光子計測法を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the single photon measurement method. 図3は、エネルギー供与体とエネルギー受容体をマイクロポアに担持させる方法を説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method for supporting an energy donor and an energy acceptor on a micropore.

符号の説明Explanation of symbols

1、5、9 一のマイクロポア
2、6、10 他のマイクロポア
3、7、11 円
4、8、16 マイクロポア
12 支持体(アルミニウム部材)
14 陽極酸化皮膜層
18 バリア層
20 可視光吸光性エネルギー供与体
22 エネルギー受容体
51 Ar‐イオンレーザー
52 Ti‐サファイアレーザ
53 パルスピッカ
54 LBO高調波制御装置
55 BBO高調波制御装置
61 PINフォトダイオード
62 低比率型タイミング波高弁別機
63 遅延発生器
64 時間電圧変換機
65 マルチチャンネル波高分析器
66 コンピュータ
67 ストップパルス
71 真空ポンプ
72 ヒーター
73 クライオスタット
74 微細構造体
75 レンズ/シャッター
81 分光計(Depolarizer)
82 モノクロメータ
83 マイクロチャンネルプレート型光電子増倍管
84 アンプ
85 低比率型タイミング波高弁別機
87 スタートパルス
1, 5, 9 One micropore 2, 6, 10 Other micropore 3, 7, 11 Circle 4, 8, 16 Micropore 12 Support (aluminum member)
14 Anodized film layer 18 Barrier layer 20 Visible light absorbing energy donor 22 Energy acceptor 51 Ar-ion laser 52 Ti-sapphire laser 53 Pulse picker 54 LBO harmonic control device 55 BBO harmonic control device 61 PIN photodiode 62 Low Ratio type timing wave height discriminator 63 Delay generator 64 Time voltage converter 65 Multi-channel wave height analyzer 66 Computer 67 Stop pulse 71 Vacuum pump 72 Heater 73 Cryostat 74 Fine structure 75 Lens / Shutter 81 Spectrometer (Depolarizer)
82 Monochromator 83 Microchannel plate type photomultiplier tube 84 Amplifier 85 Low ratio type timing wave height discriminator 87 Start pulse

Claims (5)

配列の規則化度が50%以上のマイクロポアを有する微細構造体であって、少なくとも
(A)可視光吸光性エネルギー供与体、および
(B)エネルギー受容体
を有する微細構造体。
A microstructure having a micropore having an ordering degree of arrangement of 50% or more, wherein the microstructure has at least (A) a visible light-absorbing energy donor, and (B) an energy acceptor.
前記(A)可視光吸光性エネルギー供与体が、カロテン部、ポルフィリン部およびキノン部から成る構造を有する化合物である請求項1に記載の微細構造体。   The microstructure according to claim 1, wherein the (A) visible light-absorbing energy donor is a compound having a structure comprising a carotene part, a porphyrin part, and a quinone part. 前記(B)エネルギー受容体が、キノン構造を有する化合物である請求項1または2に記載の微細構造体。   The fine structure according to claim 1 or 2, wherein the (B) energy acceptor is a compound having a quinone structure. (1)配列の規則化度が50%以上のマイクロポアを有する微細構造体を製造する工程、
(2)(A)可視光吸光性エネルギー供与体または(B)エネルギー受容体をマイクロポア内及び微細構造体の表面に付着させ、表面に付着した(A)可視光吸光性エネルギー供与体または(B)エネルギー受容体のみを取り除く工程、および
(3)(B)エネルギー受容体または(A)可視光吸光性エネルギー供与体をマイクロポアの表面上に付着させる工程、
を有する請求項1〜3のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
(1) a step of manufacturing a fine structure having micropores with an ordering degree of arrangement of 50% or more;
(2) (A) a visible light absorbing energy donor or (B) an energy acceptor is attached to the inside of the micropore and the surface of the fine structure, and (A) the visible light absorbing energy donor or ( B) removing only the energy acceptor, and (3) attaching (B) the energy acceptor or (A) the visible light absorbing energy donor on the surface of the micropore,
The manufacturing method of the microstructure in any one of Claims 1-3 which has these.
前記表面に付着した(A)可視光吸光性エネルギー供与体または(B)エネルギー受容体のみを取り除く工程が、マイクロポアの少なくとも一部を研磨する工程である請求項4に記載の微細構造体の製造方法。   5. The microstructure according to claim 4, wherein the step of removing only (A) the visible light-absorbing energy donor or (B) the energy acceptor attached to the surface is a step of polishing at least a part of the micropore. Production method.
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