JP2020165707A - Organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same - Google Patents

Organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same Download PDF

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Abstract

To provide an organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry which, when used for mass spectrometry, can make signal intensity of a molecule to be measured higher in mass spectrum to be obtained and enables higher sensitivity analysis.SOLUTION: An organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry includes: an organic silica thin film 2 consisting of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light in a skeleton; and a hydrophobic layer 3 laminated on the surface of the organic silica thin film. The hydrophobic layer is a layer consisting of a hydrophobic material having a functional group capable of covalently bonding with a hydrophobic group having an aliphatic carbon skeleton as the main skeleton and the silica skeleton of the organic silica. Further, the thickness of the hydrophobic layer is 0.2 to 5.5 nm.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板、並びに、それを用いたレーザー脱離/イオン化質量分析法に関する。 The present invention relates to an organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry, and a laser desorption / ionization mass spectrometry method using the same.

質量分析法(mass spectrometry:MS)は、測定対象分子を含む試料(サンプル)をイオン化して測定対象分子由来のイオンを質量電荷比(質量/電荷(m/z))によって分離して検出することにより、その測定対象分子の化学構造に関する情報を得る分析方法である。このような質量分析法(MS)において、試料のイオン化は分析の可否や得られるスペクトルの質を左右する重要な過程であり、その方法(イオン化法)としては、例えば、レーザー脱離/イオン化法(laser desorption/ionization:LDI)が知られている。そして、近年では、そのようなレーザー脱離/イオン化法(LDI)を採用した質量分析法において、その分析の精度をより向上させるために、様々な種類の分析用基板の検討が進められている。 In mass spectrometry (MS), a sample containing a molecule to be measured is ionized, and ions derived from the molecule to be measured are separated and detected by a mass-to-charge ratio (mass / charge (m / z)). This is an analytical method for obtaining information on the chemical structure of the molecule to be measured. In such mass spectrometry (MS), ionization of a sample is an important process that affects the propriety of analysis and the quality of the obtained spectrum, and the method (ionization method) includes, for example, a laser desorption / ionization method. (Laser resolution / ionization: LDI) is known. In recent years, in mass spectrometry methods that employ such a laser desorption / ionization method (LDI), various types of analytical substrates have been studied in order to further improve the accuracy of the analysis. ..

例えば、特開2018−185200号公報(特許文献1)においては、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有し、平均細孔径が5〜50nmの細孔を有し、かつ、表面開口率が33〜70%である有機シリカ多孔膜を備えるレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板が開示されている。このような特許文献1に記載のようなレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板は、レーザー脱離/イオン化質量分析法に用いた場合に十分な感度で分析を行うことが可能なものであった。しかしながら、このようなレーザー脱離/イオン化法(LDI)を採用した質量分析の分野においては、更に精度の高い分析が行えるように、より高感度な分析を行うことが可能となるような、新たな分析用基板の出現が望まれている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-185200 (Patent Document 1), the skeleton has an organic group capable of absorbing laser light, the pores have an average pore diameter of 5 to 50 nm, and the surface aperture ratio. Disclosed is an organic silica substrate for laser desorption / ionized mass spectrometry that comprises an organic silica porous membrane of 33-70%. Such an organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry as described in Patent Document 1 can perform analysis with sufficient sensitivity when used in the laser desorption / ionization mass spectrometry method. Met. However, in the field of mass spectrometry that employs such a laser desorption / ionization method (LDI), a new method that enables more sensitive analysis so that more accurate analysis can be performed. The emergence of various analytical substrates is desired.

特開2018−185200号公報JP-A-2018-185200

本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、質量分析に利用した場合に、得られるマススペクトルにおいて測定対象分子のシグナル強度をより高いものとすることができ、より高感度な分析を行うことを可能とするレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板、及び、それを用いたレーザー脱離/イオン化質量分析法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and when used for mass spectrometry, the signal intensity of the molecule to be measured can be made higher in the obtained mass spectrum, which is higher. It is an object of the present invention to provide an organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry capable of performing sensitive analysis, and a laser desorption / ionization mass spectrometry method using the same.

本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板を、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に積層された疎水層とを備えるものとし、前記疎水層を、脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基及び前記有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する疎水性材料からなる層とし、かつ、前記疎水層の厚みを0.2〜5.5nmとすることにより、これを質量分析に利用した場合に、得られるマススペクトルにおいて測定対象分子のシグナル強度をより高いものとすることができ、これにより、より高感度な分析を行うことが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventors have obtained an organic silica substrate for laser desorption / ionization mass analysis, which is composed of an organic silica having an organic group capable of absorbing laser light as a skeleton. It is provided with a silica thin film and a hydrophobic layer laminated on the surface of the organic silica thin film, and the hydrophobic layer is shared with a hydrophobic group having an aliphatic carbon skeleton as a main skeleton and the silica skeleton of the organic silica. By forming a layer made of a hydrophobic material having a bondable functional group and setting the thickness of the hydrophobic layer to 0.2 to 5.5 nm, the mass spectrum obtained when this is used for mass analysis We have found that the signal intensity of the molecule to be measured can be made higher, which makes it possible to perform more sensitive analysis, and have completed the present invention.

すなわち、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板は、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に積層された疎水層とを備えており、前記疎水層が脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基及び前記有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する疎水性材料からなる層であり、かつ、前記疎水層の厚みが0.2〜5.5nmであることを特徴とするものである。 That is, the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass analysis of the present invention is laminated on the surface of an organic silica thin film made of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light as a skeleton. The hydrophobic layer is a layer made of a hydrophobic material having an aliphatic carbon skeleton as a main skeleton and a functional group covalently bonded to the silica skeleton of the organic silica. Moreover, the thickness of the hydrophobic layer is 0.2 to 5.5 nm.

また、上記本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板においては、前記疎水基がアルキル基、アルキニル基、アルケニル基、フッ素原子含有基、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキニル基、及び、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルケニル基からなる群から選択される少なくとも1種の基であることが好ましい。 Further, in the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass analysis of the present invention, the hydrophobic group contains an alkyl group, an alkynyl group, an alkenyl group, a fluorine atom-containing group, and a halogen atom other than the fluorine atom. It is preferably at least one group selected from the group consisting of a group, an alkynyl halide group containing a halogen atom other than a fluorine atom, and an alkenyl halide group containing a halogen atom other than a fluorine atom.

また、上記本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板においては、前記レーザー光を吸収可能な有機基が波長200〜600nmの範囲に極大吸収波長を有することが好ましい。 Further, in the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention, it is preferable that the organic group capable of absorbing the laser light has a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 200 to 600 nm.

さらに、上記本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板においては、前記有機シリカ薄膜が凹凸構造を有する薄膜であることが好ましい。 Further, in the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention, it is preferable that the organic silica thin film has a concavo-convex structure.

また、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析法は、レーザー脱離/イオン化質量分析法に用いる分析用基板が、上記本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板であることを特徴とする方法である。 Further, in the laser desorption / ionization mass spectrometry method of the present invention, the analysis substrate used in the laser desorption / ionization mass spectrometry is the organic silica substrate for the laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention. This is a characteristic method.

なお、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板によって、上記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。 The reason why the above object is achieved by the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention is not always clear, but the present inventors speculate as follows.

すなわち、レーザー脱離/イオン化質量分析に際して、より高感度な分析を行うためには、分析基板の表面に塗布した測定対象分子(分析対象物質)を、より効率的にイオン化して脱離させる必要があることは明白である。ここで検討すると、先ず、測定対象分子(分析対象物質)と基板表面(固体表面)が強く相互作用するような場合、その基板表面からの測定対象分子の脱離が阻害されてしまい、質量分析の精度が低下してしまうものと考えられる。また、測定対象分子(分析対象物質)と基板表面(固体表面)が強く相互作用する場合、滴下した測定対象分子の溶液が乾燥する過程において、対象物質が特異的に凝集して、凝集物が容易に生成され得る。そして、このような対象物質の凝集物が多数生成されると、測定対象分子の溶液の塗布位置内において、測定対象分子の担持濃度が大きくばらつくことから、分析精度が低下したり、分析結果のばらつきが生じる要因となり得るものと考えられる。また、測定対象分子の同定に十分なスペクトル強度(シグナル強度)を得るために、分析時に利用するレーザー光の強度を上げて、測定対象分子(分析対象物質)をイオン化して脱離させることも考えられるが、レーザー強度を上げた場合には、不純物等も同時にイオン化され易い状態になるため、却って分解能やS/N(signal/noise)比が低下して、精度の高い分析ができなくなるといった問題が生じ得る。このような点を考慮して、そのようなレーザー強度の増強によらず、より高いシグナル強度が得られるような分析用基板を得るべく、本発明者らは鋭意研究を重ねたところ、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に積層された疎水層とを備えており、前記疎水層が脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基及び前記有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する疎水性材料からなる層であり、かつ、前記疎水層の厚みが0.2〜5.5nmである、レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板を見出した。 That is, in laser desorption / ionization mass spectrometry, in order to perform more sensitive analysis, it is necessary to more efficiently ionize and desorb the molecule to be measured (substance to be analyzed) coated on the surface of the analysis substrate. It is clear that there is. Considering here, first, when the molecule to be measured (substance to be analyzed) and the surface of the substrate (solid surface) strongly interact with each other, the desorption of the molecule to be measured from the substrate surface is hindered, and mass spectrometry is performed. It is considered that the accuracy of In addition, when the molecule to be measured (substance to be analyzed) and the surface of the substrate (solid surface) strongly interact with each other, the target substance specifically aggregates in the process of drying the dropped solution of the molecule to be measured, and the agglomerates form. Can be easily generated. When a large number of such agglomerates of the target substance are generated, the carrying concentration of the measurement target molecule varies greatly within the application position of the solution of the measurement target molecule, so that the analysis accuracy is lowered or the analysis result is obtained. It is considered that it can be a factor that causes variation. In addition, in order to obtain sufficient spectral intensity (signal intensity) for identifying the measurement target molecule, the intensity of the laser beam used during analysis may be increased to ionize and desorb the measurement target molecule (substance to be analyzed). It is conceivable that when the laser intensity is increased, impurities and the like are likely to be ionized at the same time, so that the resolution and S / N (signal / noise) ratio are rather lowered, and highly accurate analysis cannot be performed. Problems can arise. In consideration of these points, the present inventors have conducted extensive research in order to obtain an analytical substrate capable of obtaining a higher signal intensity without such enhancement of the laser intensity. It is provided with an organic silica thin film made of organic silica having an organic group capable of absorbing the above, and a hydrophobic layer laminated on the surface of the organic silica thin film, and the hydrophobic layer is mainly composed of an aliphatic carbon skeleton. Laser desorption in which the layer is made of a hydrophobic material having a hydrophobic group as a skeleton and a functional group covalently bonded to the silica skeleton of the organic silica, and the thickness of the hydrophobic layer is 0.2 to 5.5 nm. An organic silica substrate for separation / ionization mass analysis has been found.

ここで、上記特許文献1に記載のような従来のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板について検討すると、有機シリカ薄膜の表面は水酸基が存在するとともに、場合により有機シリカの骨格に含まれる有機基に起因する極性基等が存在し得るため、仮に、測定対象分子(分析対象物質)が有機シリカ薄膜の表面上の上記水酸基や極性基等と相互作用しやすい基を持つ場合には、有機シリカ薄膜の表面に測定対象分子が強く相互作用して吸着され得ることから、測定対象分子の種類によっては、その脱離及びイオン化をより高い水準で効率よく行うといった点では必ずしも十分ではない場合も生じ得ると推察される。この点について検討すると、近年では、メタボロミクス、プロテオミクス、医薬品及びバイオ医薬品等に対してもレーザー脱離/イオン化質量分析が適用されており、レーザー脱離/イオン化質量分析は、創薬、疾病診断臨床研究等、様々な分野への応用が進められている。これら分野では、タンパク質、ペプチド、バイオマーカー等の水溶性分子を測定対象にすることが多い。そして、そのような水溶性分子(親水性分子)を測定対象分子とした場合について検討すると、上記特許文献1に記載のような従来のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板は、有機シリカ薄膜の表面の水酸基等に由来して測定対象分子がより強く吸着され得ると考えられることから、測定対象分子の種類によっては、前述のように、脱離及びイオン化をより高い水準で効率よく行うといった点では必ずしも十分ではない場合も生じ得る。そのため、特許文献1に記載のような従来のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板は、有機シリカ薄膜の表面に強く吸着され得るような測定対象分子を分析する場合に、得られるマススペクトルの測定対象分子のシグナル強度(ピーク強度)をより高い強度のものとするといった点においては必ずしも十分なものではなかった。 Here, when a conventional organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry as described in Patent Document 1 is examined, the surface of the organic silica thin film has a hydroxyl group and is sometimes contained in the skeleton of the organic silica. Since there may be polar groups and the like derived from the organic groups, if the molecule to be measured (substance to be analyzed) has a group that easily interacts with the hydroxyl groups and polar groups on the surface of the organic silica thin film, Since the molecule to be measured can strongly interact and be adsorbed on the surface of the organic silica thin film, it is not always sufficient to efficiently perform desorption and ionization at a higher level depending on the type of the molecule to be measured. It is speculated that cases may occur. Considering this point, in recent years, laser desorption / ionized mass spectrometry has been applied to metabolomics, proteomics, pharmaceuticals, biopharmaceuticals, etc., and laser desorption / ionized mass spectrometry is used for drug discovery and disease diagnosis clinical practice. It is being applied to various fields such as research. In these fields, water-soluble molecules such as proteins, peptides and biomarkers are often measured. Then, when the case where such a water-soluble molecule (hydrophilic molecule) is used as the measurement target molecule is examined, the conventional organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry as described in Patent Document 1 is organic. Since it is considered that the molecule to be measured can be more strongly adsorbed from the hydroxyl group on the surface of the silica thin film, desorption and ionization can be efficiently performed at a higher level as described above depending on the type of molecule to be measured. There may be cases where it is not always sufficient to do so. Therefore, the conventional organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry as described in Patent Document 1 can be obtained when analyzing a molecule to be measured that can be strongly adsorbed on the surface of the organic silica thin film. It was not always sufficient in terms of making the signal intensity (peak intensity) of the molecule to be measured in the spectrum higher.

これに対して、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板は、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に積層された疎水層とを備えている。このような疎水層は、有機シリカ薄膜の表面上の水酸基等の極性基と、前記疎水性材料中の前記有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基(例えば、前記疎水性材料が前記疎水基を有する金属アルコキシドである場合には、疎水基以外の構造部分(アルコキシド基)等)とが反応する等して、有機シリカ薄膜の表面上に積層されるものである。ここで、このような疎水性材料は、上述のような疎水基を有するため、前記疎水層は前記疎水基に由来する疎水性を有することとなる。そのため、本発明の有機シリカ基板を利用して質量分析を行う際には、測定対象分子が仮に水溶性分子(親水性分子)であっても、表面に形成された疎水層により、基板の表面上の水酸基等の極性基と水溶性分子との相互作用を十分に弱めることができる。そのため、本発明の有機シリカ基板に、測定対象分子を担持させた場合には、測定対象分子が基板表面に弱く吸着されている状態となり、質量分析の際に分子の脱離をより効率よく行うことが可能となる。また、このように、測定対象分子(分析対象物質)が水溶性分子(親水性分子)であっても、疎水層により基板表面の水溶性分子の吸着力が低下するため、測定対象分子を担持した際に、基板の表面上への測定対象分子の特異的な吸着も抑制でき、測定対象分子の担持領域において、特異的な吸着に由来して測定対象分子の濃度分布が発生すること(吸着むらが発生すること)がより十分に抑制される。このように、前記疎水層によれば、測定対象分子の特異的な吸着を抑制して測定対象分子をより均一に担持できるため、本発明によれば、測定対象分子の担持領域内において異なる複数の測定点に対して質量分析を行った場合においても、各測定点で測定される測定対象分子のシグナル強度の平均値をより高いものとすることも可能となり、更には各測定点において測定される測定対象分子のシグナル強度のばらつきもより小さなものとすることが可能であるものと本発明者らは推察する。また、本発明において、有機シリカ基板が備える有機シリカ薄膜は、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなり、その薄膜に吸収されたレーザー光のエネルギーを、基板上に載置(担持)されている測定対象分子に効率よく移動せしめることにより、イオン化することを可能とする(かかる性能を、以下、場合により「LDI支援性能」と称する)。このようなLDI支援性能を、有機シリカ薄膜に十分に発揮させるといった観点や、測定対象分子(サンプル)の塗布ムラを抑制するといった観点から、本発明においては、前記疎水層の厚みを0.2〜5.5nmとしている。このような前記疎水層の厚みを5.5nmよりも厚くした場合には、有機シリカから測定対象分子へのエネルギー移動が阻害されて、却って分析能力の低下がもたらされ得る。また、前記疎水層の厚みを5.5nmよりも厚くした場合には、前記疎水層の疎水性が高くなり過ぎて、例えば、測定対象分子(分析対象物質)が水溶性分子(親水性分子)である場合に、却って測定対象分子の溶液の塗布にムラが生じ、担持領域に測定対象分子の濃度分布が生じてしまう可能性がある。このような観点から、測定対象分子の溶液の塗布にムラが生じないように、疎水層に適度な疎水性を発揮させつつ、有機シリカ薄膜が有するLDI支援性能の疎水層による阻害を抑制するために(疎水層により有機シリカから測定対象分子へのエネルギー移動が抑制されることを十分に防止するために)、本発明においては、前記疎水層の厚みを0.2〜5.5nmとしている。なお、このような厚みの疎水層により、有機シリカの光吸収能及び対象物質へのエネルギー伝達能力を維持した状態で、基板表面からの測定対象分子の脱離及びイオン化がより効率的に進むため、仮に低濃度の測定対象分子(分析対象物質)に対しても、より感度の高い分析が可能である。このように、本発明においては、前述のようなレーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に積層された前記疎水層とを備えているため、測定対象分子(分析対象物質)と有機シリカ薄膜の表面の相互作用を弱め、分析対象物質のスムーズな脱離/イオン化を促進することができることから、より高感度でかつより均一な分析を行うことが可能であるものと本発明者らは推察する。 On the other hand, the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention has an organic silica thin film composed of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light as a skeleton and the surface of the organic silica thin film. It has a hydrophobic layer laminated on silica. Such a hydrophobic layer includes a polar group such as a hydroxyl group on the surface of the organic silica thin film and a functional group capable of covalently bonding with the silica skeleton of the organic silica in the hydrophobic material (for example, the hydrophobic material is the hydrophobic material. In the case of a metal alkoxide having a group, it is laminated on the surface of an organic silica thin film by reacting with a structural portion (alkoxide group) other than the hydrophobic group). Here, since such a hydrophobic material has a hydrophobic group as described above, the hydrophobic layer has a hydrophobicity derived from the hydrophobic group. Therefore, when mass spectrometry is performed using the organic silica substrate of the present invention, even if the molecule to be measured is a water-soluble molecule (hydrophilic molecule), the surface of the substrate is formed by the hydrophobic layer formed on the surface. The interaction between the above polar groups such as hydroxyl groups and water-soluble molecules can be sufficiently weakened. Therefore, when the molecule to be measured is supported on the organic silica substrate of the present invention, the molecule to be measured is weakly adsorbed on the surface of the substrate, and the molecule is more efficiently desorbed during mass spectrometry. It becomes possible. Further, as described above, even if the molecule to be measured (substance to be analyzed) is a water-soluble molecule (hydrophilic molecule), the adsorptive power of the water-soluble molecule on the surface of the substrate is reduced by the hydrophobic layer, so that the molecule to be measured is supported. At that time, the specific adsorption of the molecule to be measured on the surface of the substrate can be suppressed, and the concentration distribution of the molecule to be measured is generated due to the specific adsorption in the carrying region of the molecule to be measured (adsorption). The occurrence of unevenness) is suppressed more sufficiently. As described above, according to the hydrophobic layer, the specific adsorption of the measurement target molecule can be suppressed and the measurement target molecule can be supported more uniformly. Therefore, according to the present invention, a plurality of different measurement target molecules are supported in the support region. Even when mass analysis is performed on the measurement points of, it is possible to make the average value of the signal intensity of the measurement target molecule measured at each measurement point higher, and further, it is measured at each measurement point. The present inventors presume that the variation in the signal intensity of the measurement target molecule can be made smaller. Further, in the present invention, the organic silica thin film included in the organic silica substrate is made of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light in its skeleton, and the energy of the laser light absorbed by the thin film is placed on the substrate. It is possible to ionize the (supported) molecule to be measured by efficiently moving it (such performance is hereinafter referred to as "LDI support performance" in some cases). In the present invention, the thickness of the hydrophobic layer is set to 0.2 from the viewpoint of sufficiently exerting such LDI support performance on the organic silica thin film and suppressing coating unevenness of the molecule (sample) to be measured. It is set to ~ 5.5 nm. When the thickness of the hydrophobic layer is made thicker than 5.5 nm, the energy transfer from the organic silica to the molecule to be measured may be hindered, which may lead to a decrease in analytical ability. Further, when the thickness of the hydrophobic layer is made thicker than 5.5 nm, the hydrophobicity of the hydrophobic layer becomes too high, and for example, the molecule to be measured (substance to be analyzed) is a water-soluble molecule (hydrophilic molecule). In this case, the application of the solution of the molecule to be measured may be uneven, and the concentration distribution of the molecule to be measured may occur in the carrying region. From this point of view, in order to suppress the inhibition of the LDI support performance of the organic silica thin film by the hydrophobic layer while exhibiting appropriate hydrophobicity in the hydrophobic layer so that the application of the solution of the molecule to be measured is not uneven. In addition, in the present invention, the thickness of the hydrophobic layer is set to 0.2 to 5.5 nm (in order to sufficiently prevent the transfer of energy from the organic silica to the molecule to be measured by the hydrophobic layer). It should be noted that the hydrophobic layer having such a thickness facilitates the desorption and ionization of the molecule to be measured from the surface of the substrate more efficiently while maintaining the light absorption ability of the organic silica and the energy transfer ability to the target substance. Even if the concentration of the molecule to be measured (substance to be analyzed) is low, more sensitive analysis is possible. As described above, in the present invention, the organic silica thin film made of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light as described above in the skeleton and the hydrophobic layer laminated on the surface of the organic silica thin film are provided. Because it is provided, the interaction between the molecule to be measured (substance to be analyzed) and the surface of the organic silica thin film can be weakened, and smooth desorption / ionization of the substance to be analyzed can be promoted, so that it is more sensitive and more uniform. The present inventors presume that it is possible to carry out various analyzes.

本発明によれば、質量分析に利用した場合に、得られるマススペクトルにおいて測定対象分子のシグナル強度をより高いものとすることができ、より高感度な分析を行うことを可能とするレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板、及び、それを用いたレーザー脱離/イオン化質量分析法を提供することが可能となる。 According to the present invention, when used for mass spectrometry, the signal intensity of the molecule to be measured can be made higher in the obtained mass spectrum, and laser desorption that enables more sensitive analysis can be performed. It becomes possible to provide an organic silica substrate for / ionization mass spectrometry and a laser desorption / ionization mass spectrometry method using the same.

有機シリカ薄膜(多孔膜)を備える積層体の好適な一実施形態を模式的に示す概略縦断面図である。It is a schematic vertical sectional view schematically showing one preferable embodiment of the laminated body provided with an organic silica thin film (porous film). 図1に示す有機シリカ薄膜の領域Rの拡大図である。It is an enlarged view of the region R of the organic silica thin film shown in FIG. 疎水性材料がアルコキシシラン化合物である場合の疎水層と、有機シリカ薄膜とを備える基板の好適な一実施形態を模式的に示す模式図である。It is a schematic diagram schematically showing a preferred embodiment of a substrate provided with a hydrophobic layer and an organic silica thin film when the hydrophobic material is an alkoxysilane compound. 実施例5で形成した有機シリカ薄膜の表面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of the organic silica thin film formed in Example 5. 下記式(A)で表される化合物を用いて得られる有機シリカ薄膜の紫外/可視吸収スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the ultraviolet / visible absorption spectrum of the organic silica thin film obtained by using the compound represented by the following formula (A). 検量線測定用の試料(有機シリカ基板)、並びに、実施例3及び比較例2で得られた有機シリカ基板のXPSデータとEDXデータの関係から求めた検量線のグラフである。It is a graph of the calibration curve obtained from the relationship between the sample (organic silica substrate) for measuring the calibration curve and the XPS data and the EDX data of the organic silica substrate obtained in Example 3 and Comparative Example 2. 実施例6で行った質量分析(実施例1で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析)の結果として得られたマススペクトル(LDI−MSスペクトル)のグラフである。It is a graph of the mass spectrum (LDI-MS spectrum) obtained as a result of the mass spectrometry performed in Example 6 (mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Example 1). 実施例6で行った質量分析(実施例1で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析)の結果として得られたマススペクトル(LDI−MSスペクトル)のグラフである。It is a graph of the mass spectrum (LDI-MS spectrum) obtained as a result of the mass spectrometry performed in Example 6 (mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Example 1). 実施例7で行った質量分析(実施例1で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析)の結果として得られたマススペクトル(LDI−MSスペクトル)のグラフである。It is a graph of the mass spectrum (LDI-MS spectrum) obtained as a result of the mass spectrometry performed in Example 7 (mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Example 1). 実施例7で行った質量分析(実施例1で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析)の結果として得られたマススペクトル(LDI−MSスペクトル)のグラフである。It is a graph of the mass spectrum (LDI-MS spectrum) obtained as a result of the mass spectrometry performed in Example 7 (mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Example 1). 実施例8で行った質量分析(実施例1で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析)及び比較例4で行った質量分析(比較例2で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析)の結果として得られたマススペクトル(LDI−MSスペクトル)のグラフである。Mass spectrometry performed in Example 8 (mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Example 1) and mass spectrometry performed in Comparative Example 4 (mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Comparative Example 2) It is a graph of the mass spectrum (LDI-MS spectrum) obtained as a result of). 実施例9で行った質量分析(実施例2で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析)の結果として得られたマススペクトル(LDI−MSスペクトル)のグラフである。It is a graph of the mass spectrum (LDI-MS spectrum) obtained as a result of the mass spectrometry performed in Example 9 (mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Example 2). 実施例14で行った質量分析(実施例5で得られた有機シリカ基板を利用した第一の質量分析)により得られた、1mm角の領域内の25点の測定部位のスペクトル強度(シグナル強度)の二次元分布(強度分布)を示す図面(25点の測定部位と、各測定部位のシグナル強度との関係を示した図面)である。Spectral intensity (signal intensity) of 25 measurement sites in a 1 mm square region obtained by mass spectrometry performed in Example 14 (first mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Example 5). ) Is a drawing showing a two-dimensional distribution (intensity distribution) (a drawing showing the relationship between 25 measurement sites and the signal intensity of each measurement site). 実施例14においてレーザー強度を8%として行った第二の質量分析の結果として得られたマススペクトル(LDI−MSスペクトル)のグラフである。6 is a graph of a mass spectrum (LDI-MS spectrum) obtained as a result of the second mass spectrometry performed in Example 14 with a laser intensity of 8%. 実施例14においてレーザー強度を8%として行った第二の質量分析の結果として得られたマススペクトル(LDI−MSスペクトル)のグラフである。6 is a graph of a mass spectrum (LDI-MS spectrum) obtained as a result of the second mass spectrometry performed in Example 14 with a laser intensity of 8%.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the preferred embodiment thereof.

[レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板]
本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板は、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に積層された疎水層とを備えており、前記疎水層が脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基及び前記有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する疎水性材料からなる層であり、かつ、前記疎水層の厚みが0.2〜5.5nmであることを特徴とするものである。
[Organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry]
The organic silica substrate for laser desorption / ionization mass analysis of the present invention comprises an organic silica thin film composed of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light as a skeleton, and a hydrophobic layer laminated on the surface of the organic silica thin film. A layer is provided, and the hydrophobic layer is a layer made of a hydrophobic material having an aliphatic carbon skeleton as a main skeleton and a functional group covalently bonded to the silica skeleton of the organic silica. The hydrophobic layer is characterized in that the thickness is 0.2 to 5.5 nm.

(有機シリカ薄膜)
本発明にかかる有機シリカ薄膜は、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる薄膜である。このように、薄膜を構成する有機シリカは、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有するものである。ここで、「レーザー光を吸収可能」とは、吸収波長等は特に制限されず、いずれかの波長の光を吸収することが可能であればよい。また、本発明において「レーザー光を吸収可能な有機基」は、波長200〜600nm(更に好ましくは250〜450nm、特に好ましくは300〜400nm)の範囲に吸収極大波長を有する有機基であることが好ましい。このような有機基の吸収極大波長が前記下限未満では、レーザー脱離/イオン化法(LDI)に利用した場合において、そのような波長のレーザー光を吸収させると、測定対象物(測定対象分子)とともに、有機シリカ薄膜中の有機基が該光により分解されてしまい、結果的に効率よく質量分析することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、そのような波長の光を照射して光を吸収させても、測定対象分子のイオン化に必要な光エネルギーを得ることは困難となる傾向にある。このように、前記有機基が上記波長範囲に吸収極大波長を有することで、質量分析に利用する波長域のレーザー光をより効率よく吸収させることも可能となる。
(Organic silica thin film)
The organic silica thin film according to the present invention is a thin film made of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light in its skeleton. As described above, the organic silica constituting the thin film has an organic group capable of absorbing laser light in its skeleton. Here, "capable of absorbing laser light" is not particularly limited to the absorption wavelength or the like, and may be any as long as it can absorb light of any wavelength. Further, in the present invention, the "organic group capable of absorbing laser light" is an organic group having an absorption maximum wavelength in the wavelength range of 200 to 600 nm (more preferably 250 to 450 nm, particularly preferably 300 to 400 nm). preferable. When the absorption maximum wavelength of such an organic group is less than the above lower limit, when it is used for the laser desorption / ionization method (LDI), when the laser light of such a wavelength is absorbed, the object to be measured (the molecule to be measured). At the same time, the organic groups in the organic silica thin film are decomposed by the light, and as a result, it tends to be difficult to perform mass spectrometry efficiently. On the other hand, when the upper limit is exceeded, light having such a wavelength is emitted. Even if it is irradiated to absorb light, it tends to be difficult to obtain the light energy required for ionizing the measurement target molecule. As described above, when the organic group has an absorption maximum wavelength in the above wavelength range, it is possible to more efficiently absorb the laser light in the wavelength range used for mass spectrometry.

また、前記有機シリカ薄膜が骨格に有する「レーザー光を吸収可能な有機基」としては、例えば、質量分析の際に利用するレーザー光を吸収することが可能な構造部分を有する有機基等が挙げられる。このような有機基としては、その利用するレーザー光の波長にもよるが、レーザー光を吸収することが可能な構造部分として芳香環を有する有機基(例えばトリフェニルアミン、ナフタルイミド、フルオレン、アクリドン、メチルアクリドン、クアテルフェニル、アントラセン等)が挙げられる。このように、前記レーザー光を吸収可能な有機基(波長200〜600nmの範囲に吸収極大波長を有する有機基)としては、例えば、それぞれ置換基を有していてもよい、トリフェニルアミン、ナフタルイミド、スチリルベンゼン、フルオレン、ジビニルベンゼン、ジビニルピリジン、アクリドン、メチルアクリドン、クアテルフェニル、アントラセン等が挙げられる。 Further, examples of the "organic group capable of absorbing laser light" contained in the skeleton of the organic silica thin film include an organic group having a structural portion capable of absorbing laser light used in mass spectrometry. Be done. Such an organic group includes an organic group having an aromatic ring as a structural part capable of absorbing the laser light (for example, triphenylamine, naphthalimide, fluorene, acrydone), although it depends on the wavelength of the laser light used. , Methylacridone, quaterphenyl, anthracene, etc.). As described above, the organic groups capable of absorbing the laser beam (organic groups having an absorption maximum wavelength in the wavelength range of 200 to 600 nm) may have, for example, substituents, triphenylamine and na. Examples thereof include phthalimide, styrylbenzene, fluorene, divinylbenzene, divinylpyridine, acridone, methylacridone, quaterphenyl, anthracene and the like.

さらに、このようなレーザー光を吸収可能な有機基(好ましくは波長200〜600nmの範囲に吸収極大波長を有する有機基)としては、10個以上の炭素を含む芳香族有機基であることがより好ましい。このような芳香族有機基によれば、より効率よくレーザー光を吸収することが可能となる。このような芳香族有機基としては、例えば、それぞれ置換基を有していてもよい、トリフェニルアミン、ナフタルイミド、スチリルベンゼン、フルオレン、アクリドン、メチルアクリドン、クアテルフェニル、アントラセン、ピレン、アクリジン、フェニルピリジン、ぺリレン、ペリレンビスイミド、ジフェニルピレン、テトラフェニルピレン、ポルフィリン、フタロシアニン、ジケトピロロピロール、ジチエニルベンゾチアジアゾール等が挙げられる。また、前記有機シリカ薄膜は、有機基として1種の有機基を単独で有するものであっても、あるいは、複数種の有機基を組み合わせて有するものであってもよい。このような有機基の中でも、光照射に対する化学的安定性の観点から、トリフェニルアミン、ナフタルイミド、ピレン、ペリレン、及び、アクリドンのうちの少なくとも1種を含むこと(前記有機基の少なくとも1種がトリフェニルアミン、ナフタルイミド、ピレン、ペリレン、及び、アクリドンのうちの少なくとも1種であること)が好ましい。 Further, the organic group capable of absorbing such laser light (preferably an organic group having an absorption maximum wavelength in the wavelength range of 200 to 600 nm) is more preferably an aromatic organic group containing 10 or more carbons. preferable. According to such an aromatic organic group, it becomes possible to absorb the laser light more efficiently. Examples of such aromatic organic groups include triphenylamine, naphthalimide, styrylbenzene, fluorene, acridone, methylacridone, quaterphenyl, anthracene, pyrene, and acrydin, which may have substituents, respectively. , Phenylpyridine, perylene, perylenebisimide, diphenylpyrene, tetraphenylpyrene, porphyrin, phthalocyanine, diketopyrrolopyrrole, dithienylbenzothiazol and the like. Further, the organic silica thin film may have one type of organic group alone as an organic group, or may have a combination of a plurality of types of organic groups. Among such organic groups, from the viewpoint of chemical stability against light irradiation, at least one of triphenylamine, naphthalimide, pyrene, perylene, and aclidene is contained (at least one of the organic groups). Is at least one of triphenylamine, naphthalimide, pyrene, perylene, and acrydone).

また、前記有機シリカ薄膜において「有機基を骨格に有する」とは、シリカ薄膜のシリカ骨格を形成するケイ素(Si)に、直接又は間接的に(他の元素を介して)結合された前記有機基が存在していることを意味する。なお、このような有機シリカ薄膜としては、シロキサン構造(式:−(Si−O)−構造)を形成するケイ素原子同士が有機基により架橋された構造(架橋構造)を有することにより、骨格に有機基が導入されていることがより好ましい。 Further, in the organic silica thin film, "having an organic group in the skeleton" means that the organic is directly or indirectly (via other elements) bonded to silicon (Si) forming the silica skeleton of the silica thin film. It means that the group exists. In addition, such an organic silica thin film has a skeleton due to having a structure (crosslinked structure) in which silicon atoms forming a siloxane structure (formula: − (Si—O) y− structure) are crosslinked by an organic group. It is more preferable that an organic group is introduced into the silicon.

また、前記有機シリカ薄膜において、該有機シリカを構成するケイ素及び前記レーザー光を吸収可能な有機基の含有割合は、該有機基の質量に対するケイ素の質量の比率([ケイ素の質量]/[有機基の質量])を基準として0.05〜0.50(より好ましくは0.10〜0.40、更に好ましくは0.10〜0.35、特に好ましくは0.15〜0.35)の範囲にあることが好ましい。このような質量比([ケイ素の質量]/[有機基の質量])が前記下限未満では有機シリカ薄膜の架橋密度が低くなり、十分に膜が硬化しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、相対的に有機基の密度が低下することでレーザー光の吸収強度が低下する傾向にあり、更には、凹凸構造(例えば多孔構造)を有する膜を製造しようとする場合に、製膜の段階で架橋度が過度に上昇し、ナノインプリントにより凹凸構造を形成することが困難になる傾向にある。このような質量比の有機シリカ薄膜としては、レーザー光を吸収可能な有機基として波長200〜600nmの範囲に極大吸収波長を有する有機基を有しかつケイ素及び前記有機基の含有割合が、前記有機基の質量に対するケイ素の質量の比率([ケイ素の質量]/[有機基の質量])を基準として0.05〜0.50(より好ましくは0.10〜0.40、更に好ましくは0.10〜0.35、特に好ましくは0.15〜0.35)の範囲にある有機ケイ素化合物の重合体(縮合体)からなる薄膜を好適に利用することができる。 Further, in the organic silica thin film, the content ratio of silicon constituting the organic silica and the organic group capable of absorbing the laser light is the ratio of the mass of silicon to the mass of the organic group ([mass of silicon] / [organic]. Group mass]) of 0.05 to 0.50 (more preferably 0.10 to 0.40, still more preferably 0.10 to 0.35, particularly preferably 0.15 to 0.35). It is preferably in the range. If such a mass ratio ([mass of silicon] / [mass of organic group]) is less than the lower limit, the crosslink density of the organic silica thin film tends to be low, and the film tends not to be sufficiently cured, while exceeding the upper limit. In addition, the absorption intensity of laser light tends to decrease due to the relative decrease in the density of organic groups, and further, when a film having an uneven structure (for example, a porous structure) is to be produced, the film is formed. The degree of cross-linking tends to increase excessively at the stage, and it tends to be difficult to form an uneven structure by nanoimprinting. The organic silica thin film having such a mass ratio has an organic group having a maximum absorption wavelength in the range of 200 to 600 nm as an organic group capable of absorbing laser light, and the content ratio of silicon and the organic group is as described above. 0.05 to 0.50 (more preferably 0.10 to 0.40, still more preferably 0) based on the ratio of the mass of silicon to the mass of organic groups ([mass of silicon] / [mass of organic groups]). A thin film made of a polymer (condensation) of an organic silicon compound in the range of 10.10 to 0.35, particularly preferably 0.15 to 0.35) can be preferably used.

このような有機ケイ素化合物としては、下記一般式(1−i)〜(1−iv): Examples of such an organosilicon compound include the following general formulas (1-i) to (1-iv):

[式(1−i)〜(1−iv)中、Xはm価の有機基を示し、Rは、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基)、ヒドロキシル基(−OH)、アリル基(CH=CH−CH−)、エステル基(好ましくは炭素数1〜5のエステル基)及びハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子)からなる群から選択される少なくとも一つを示し、Rは、アルキル基及び水素原子からなる群から選択される少なくとも一つを示し、n及び(3−n)はそれぞれケイ素原子(Si)に結合しているR及びRの数を示し、nは1〜3の整数を示し、mは1〜4の整数を示し、式(1−iv)中のLは単結合又はエーテル基、エステル基、アミノ基、アミド基及びウレタン基からなる群から選択されるいずれか1種の2価の有機基を示し、式(1−iv)中のYは炭素数1〜4のアルキレン基を示す。]
で表され、かつ、ケイ素及び光を吸収可能な有機基の含有割合が、レーザー光を吸収可能な有機基の質量に対するケイ素の質量の比率([ケイ素の質量]/[有機基の質量])を基準として0.05〜0.50の範囲にある有機ケイ素化合物が好ましい。なお、このような一般式(1−i)〜(1−iv)で表される化合物中の「レーザー光を吸収可能な有機基」に関して、前記一般式(1−i)で表される化合物においては該式中においてXで表される基(m価の有機基(結合手は省略))が「レーザー光を吸収可能な有機基」となり、前記一般式(1−ii)で表される化合物においては、式:
[In the formulas (1-i) to (1-iv), X represents an m-valent organic group, and R 1 is an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms) and a hydroxyl group (-OH). , Allyl group (CH 2 = CH-CH 2- ), ester group (preferably ester group having 1 to 5 carbon atoms) and halogen atom (chlorine atom, fluorine atom, bromine atom, iodine atom) selected from the group. R 2 indicates at least one selected from the group consisting of an alkyl group and a hydrogen atom, and n and (3-n) are R 1 bonded to a silicon atom (Si), respectively. And R 2 , where n represents an integer of 1-3, m represents an integer of 1-4, and L in formula (1-iv) is a single bond or ether group, ester group, amino group, It represents any one divalent organic group selected from the group consisting of an amide group and a urethane group, and Y in the formula (1-iv) represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. ]
The content ratio of silicon and the organic group capable of absorbing light is the ratio of the mass of silicon to the mass of the organic group capable of absorbing laser light ([mass of silicon] / [mass of organic group]). An organosilicon compound in the range of 0.05 to 0.50 is preferable. Regarding the "organic group capable of absorbing laser light" in the compounds represented by the general formulas (1-i) to (1-iv), the compound represented by the general formula (1-i). In the above formula, the group represented by X (m-valent organic group (bonding hand is omitted)) becomes the “organic group capable of absorbing laser light” and is represented by the general formula (1-ii). In the compound, the formula:

[式(I)中、Xはm価の有機基を示し、mは1〜4の整数を示す(このように、X及びmは、一般式(1−i)〜(1−iv)中のX及びmと同義である)。]
で表される有機基が「レーザー光を吸収可能な有機基」となり、また、前記一般式(1−iii)で表される化合物においては、式:
[In the formula (I), X represents an organic group having an m valence, and m represents an integer of 1 to 4 (thus, X and m are in the general formulas (1-i) to (1-iv). Is synonymous with X and m). ]
The organic group represented by is an "organic group capable of absorbing laser light", and in the compound represented by the general formula (1-iii), the formula:

[式(II)中、Xはm価の有機基を示し、mは1〜4の整数を示す(このように、X及びmは、一般式(1−i)〜(1−iv)中のX及びmと同義である)。]
で表される有機基が「レーザー光を吸収可能な有機基」となり、前記一般式(1−iv)で表される化合物においては、式:
X−(L−Y)− (III)
[式(III)中、Xはm価の有機基を示し、Lは単結合又はエーテル基、エステル基、アミノ基、アミド基及びウレタン基からなる群から選択されるいずれか1種の2価の有機基を示し、Yは炭素数1〜4のアルキレン基を示し、mは1〜4の整数を示す(このように、X、L、Y及びmは、一般式(1−iv)中のX、L、Y及びmと同義である)。]
で表される有機基が「レーザー光を吸収可能な有機基」となる。このように、化合物中のケイ素と結合する基であって式中のXで示す基を含有する構造部分の有機基が「レーザー光を吸収可能な有機基」となる。
[In formula (II), X represents an organic group having an m valence, and m represents an integer of 1 to 4 (thus, X and m are in the general formulas (1-i) to (1-iv). Is synonymous with X and m). ]
The organic group represented by the above becomes an "organic group capable of absorbing laser light", and in the compound represented by the general formula (1-iv), the formula:
X- (LY) m- (III)
[In formula (III), X represents an m-valent organic group, and L is a divalent of any one selected from the group consisting of a single bond or an ether group, an ester group, an amino group, an amide group and a urethane group. Indicates an organic group of, Y represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and m represents an integer of 1 to 4 (thus, X, L, Y and m are in the general formula (1-iv). X, L, Y and m). ]
The organic group represented by is an "organic group capable of absorbing laser light". As described above, the organic group of the structural portion containing the group represented by X in the formula, which is a group bonded to silicon in the compound, becomes an "organic group capable of absorbing laser light".

前記有機シリカ薄膜としては、上記一般式(1−i)〜(1−iv)で表され、かつ、ケイ素及び光を吸収可能な有機基の含有割合が、その光を吸収可能な有機基の質量に対するケイ素の質量の比率([ケイ素の質量]/[有機基の質量])を基準として0.05〜0.50の範囲にある有機ケイ素化合物からなる群(以下、該有機ケイ素化合物からなる群を、便宜上、場合により単に「化合物群(A)」と称する)の中から選択される少なくとも1種の有機ケイ素化合物の重合体からなる有機シリカ薄膜が好ましい。このように、前記有機シリカ薄膜としては、前記化合物群(A)の中から選択される1種の有機ケイ素化合物の重合体からなる有機シリカ薄膜が好ましい。 The organic silica thin film is represented by the above general formulas (1-i) to (1-iv), and the content ratio of silicon and an organic group capable of absorbing light is the organic group capable of absorbing the light. A group consisting of organosilicon compounds in the range of 0.05 to 0.50 based on the ratio of the mass of silicon to the mass ([mass of silicon] / [mass of organic group]) (hereinafter, composed of the organosilicon compound). For convenience, the group is preferably an organic silica thin film composed of a polymer of at least one organosilicon compound selected from (sometimes simply referred to as “compound group (A)”). As described above, as the organic silica thin film, an organic silica thin film made of a polymer of one kind of organosilicon compound selected from the compound group (A) is preferable.

このような化合物群(A)の中から選択される少なくとも1種の有機ケイ素化合物の重合体からなる有機シリカ薄膜によれば、いわゆる光捕集アンテナ機能をより効率よく発現させることが可能な傾向にあり、これにより、より効率よく測定対象分子をイオン化することが可能となる傾向にある。なお、ここにいう「光捕集アンテナ機能」とは、光を照射した場合に光エネルギーを吸収して励起したエネルギーを細孔の内部に集約する機能をいい、かかる機能を利用すれば、吸収したレーザー光の光エネルギーを細孔の内部に担持された測定対象分子により効率よく移動させることが可能となる傾向にある。なお、このような「光捕集アンテナ機能」の定義は特開2008−084836号公報に記載されている定義と同様である。 According to the organic silica thin film composed of a polymer of at least one organosilicon compound selected from the compound group (A), the so-called light collecting antenna function tends to be exhibited more efficiently. This tends to make it possible to ionize the molecule to be measured more efficiently. The "light collection antenna function" referred to here is a function of absorbing light energy when irradiated with light and concentrating the excited energy inside the pores, and if such a function is used, it is absorbed. There is a tendency that the light energy of the generated laser light can be efficiently transferred by the measurement target molecule carried inside the pores. The definition of such a "light collecting antenna function" is the same as the definition described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-084836.

また、このような化合物群(A)の中から選択される少なくとも1種の有機ケイ素化合物の重合体は、シロキサン構造(式:−(Si−O)−で表される構造)を形成するケイ素原子同士が有機基により架橋された構造(架橋構造)を有するものとなり、これにより骨格に前記有機基を有する構造のものとなる(いわゆる「架橋型有機シリカ薄膜」となる)。ここで、上記一般式(1−i)で表されかつ式中のRがエトキシ基、nが3、mが2である有機ケイ素化合物の重合反応を一例として、かかる架橋構造について説明すると、下記一般式(2): Further, the polymer of at least one organosilicon compound selected from the compound group (A) forms a siloxane structure (formula: structure represented by − (Si—O) y− ). The silicon atoms have a structure (crosslinked structure) in which the silicon atoms are crosslinked by an organic group, whereby the structure has the organic group in the skeleton (a so-called “crosslinked organic silica thin film”). Here, the crosslinked structure will be described by taking as an example a polymerization reaction of an organosilicon compound represented by the above general formula (1-i) and in which R 1 is an ethoxy group, n is 3 and m is 2. The following general formula (2):

[式中、Xはm価の有機基を示し、pは繰り返し単位の数に相当する整数を示す。]
で表されるような反応により、重合後に得られる有機シリカ薄膜は、有機基(X)によりシロキサン構造(式:−(Si−O)−で表される構造)を形成するケイ素原子が架橋された構造の繰り返し単位を有するものとなる(なお、pの数は特に制限されないが、一般的には10〜1000程度の範囲であることが好ましい。)。なお、このような架橋構造が形成された場合(有機シリカ薄膜が前記架橋型有機シリカ薄膜となる場合)には、これを質量分析に利用した場合、照射レーザー光をより効率よく吸収し、有機シリカ薄膜の細孔内に担持された測定対象分子に対して、より効率良く励起エネルギーを移動できる傾向にある。なお、前記一般式(2)で表される繰り返し単位を有する重合体からなる有機シリカは、その有機シリカ中の前記有機基(X)の総量(質量)とSiの総量(質量)の比率([ケイ素の質量]/[有機基の質量])が0.05〜0.50の範囲の値であることが好ましい。
[In the formula, X represents an m-valent organic group and p represents an integer corresponding to the number of repeating units. ]
The organic silica thin film obtained after polymerization by the reaction represented by is crosslinked with silicon atoms forming a siloxane structure (formula: structure represented by − (Si—O) y− ) by the organic group (X). It has a repeating unit of the above-mentioned structure (the number of ps is not particularly limited, but is generally preferably in the range of about 10 to 1000). When such a crosslinked structure is formed (when the organic silica thin film becomes the crosslinked organic silica thin film), when this is used for mass spectrometry, the irradiation laser light is absorbed more efficiently and organic. The excitation energy tends to be transferred more efficiently to the molecule to be measured carried in the pores of the silica thin film. The organic silica composed of the polymer having the repeating unit represented by the general formula (2) is the ratio of the total amount (mass) of the organic groups (X) to the total amount (mass) of Si in the organic silica. [Silicon mass] / [Organic group mass]) is preferably a value in the range of 0.05 to 0.50.

また、上記一般式(1−i)〜(1−iv)におけるRとしては、縮合反応(重合反応)を制御し易いという観点からアルコキシ基及び/又はヒドロキシル基が好ましい。なお、同一分子中に複数のRが存在する場合、Rは同一でも異なっていてもよい。このような一般式(1−i)〜(1−iv)におけるRとして選択され得るアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。なお、同一分子中に複数のRが存在する場合、Rは同一でも異なっていてもよい。 As the R 1 in the general formula (1-i) ~ (1 -iv), an alkoxy group and / or hydroxyl group is preferred from the viewpoint of easy control of the condensation reaction (polymerization reaction). In the case where there are a plurality of R 1 in the same molecule, R 1 may be the same or different. As the alkyl group that can be selected as R 2 in such general formulas (1-i) to (1-iv), an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable. In the case where there are a plurality of R 2 in the same molecule, R 2 may be the same or different.

上記一般式(1−i)〜(1−iv)において、式中のn及び(3−n)は、それぞれケイ素原子(Si)に結合しているR及びRの数を示す。ここにおいて、nは1〜3の整数を示すが、縮合した後の構造をより安定なものとすることが可能であるという点から、nが3であることが特に好ましい。 In the above general formulas (1-i) to (1-iv), n and (3-n) in the formula indicate the number of R 1 and R 2 bonded to the silicon atom (Si), respectively. Here, n represents an integer of 1 to 3, but it is particularly preferable that n is 3 from the viewpoint that the structure after condensation can be made more stable.

さらに、上記一般式(1−i)〜(1−iv)中のmは、前記有機基(X)に直接又は間接的に結合しているケイ素原子(Si)の数を示す。このようなmは1〜4の整数を示す。このようなmは、安定なシロキサンネットワークを形成し易いという観点から、2〜4(特に好ましくは2〜3)であることがより好ましい。 Further, m in the general formulas (1-i) to (1-iv) indicates the number of silicon atoms (Si) directly or indirectly bonded to the organic group (X). Such m represents an integer of 1 to 4. Such m is more preferably 2 to 4 (particularly preferably 2 to 3) from the viewpoint of easily forming a stable siloxane network.

また、式(1−iv)中のLとしては、高い化学的安定性確保の観点から、単結合又はエーテル基であることがより好ましい。なお、同一分子中に複数のLが存在する場合、Lは同一でも異なっていてもよい。更に、式(1−iv)中のYとしては、重合後のケイ素の高密度化と膜の柔軟性の両立の観点から、エチレン基又はプロピレン基であることがより好ましい。なお、同一分子中に複数のYが存在する場合、Yは同一でも異なっていてもよい。 Further, as L in the formula (1-iv), a single bond or an ether group is more preferable from the viewpoint of ensuring high chemical stability. When a plurality of Ls are present in the same molecule, the Ls may be the same or different. Further, the Y in the formula (1-iv) is more preferably an ethylene group or a propylene group from the viewpoint of achieving both high density of silicon after polymerization and flexibility of the film. When a plurality of Ys are present in the same molecule, the Ys may be the same or different.

また、上記一般式(1−i)〜(1−iv)中のXはm価の有機基を示す。また、このようなm価の有機基としては、中でも、下記一般式(101)〜(112): Further, X in the above general formulas (1-i) to (1-iv) represents an m-valent organic group. Further, among such m-valent organic groups, the following general formulas (101) to (112):

[上記一般式(101)〜(112)中、記号*は、該記号を付した結合手が上記式(1−i)〜(1−iv)中のXに結合する結合手であることを示す。]
で表される有機基が特に好ましい。なお、このような一般式(101)〜(112)で表される有機基において、有機基の高密度化及び安定固定化の観点から、記号*で表される結合手は直接ケイ素に結合していることがより好ましい。
[In the general formulas (101) to (112), the symbol * indicates that the connecting hand with the symbol is a joining hand that binds to X in the above formulas (1-i) to (1-iv). Shown. ]
The organic group represented by is particularly preferable. In the organic groups represented by the general formulas (101) to (112), the bond represented by the symbol * is directly bonded to silicon from the viewpoint of increasing the density and stable immobilization of the organic group. Is more preferable.

このような有機基(式(1−i)〜(1−iv)中のX)の中でも、上記一般式(101)〜(110)で表される有機基(上記式(101)、(102)、(103)、(104)、(105)、(106)、(107)、(108)、(109)及び(110)で表される有機基)のうちのいずれかがより好ましく、上記一般式(101)〜(106)及び(109)で表される有機基のうちのいずれかが更に好ましく、上記一般式(101)で表される有機基(トリフェニルアミン)及び上記一般式(102)〜(103)で表される有機基(ナフタルイミド環を構造中に含む有機基)のうちのいずれかが特に好ましい。 Among such organic groups (X in the formulas (1-i) to (1-iv)), the organic groups represented by the general formulas (101) to (110) (the above formulas (101), (102). ), (103), (104), (105), (106), (107), (108), (109) and (110) are more preferable. Any of the organic groups represented by the general formulas (101) to (106) and (109) is more preferable, and the organic group (triphenylamine) represented by the general formula (101) and the above general formula ( Any of the organic groups represented by 102) to (103) (organic groups containing a naphthalimide ring in the structure) is particularly preferable.

また、有機シリカ薄膜が有する「レーザー光を吸収可能な有機基」としては、波長300〜400nmのレーザー光の吸収能力と高い化学的安定性の観点からは、ナフタルイミド環を構造中に含む有機基であることが特に好ましい。 The "organic group capable of absorbing laser light" contained in the organic silica thin film is an organic group containing a naphthalimide ring in its structure from the viewpoint of the ability to absorb laser light having a wavelength of 300 to 400 nm and high chemical stability. It is particularly preferable that it is a group.

また、このようなレーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜としては、1種の有機基を単独で含有するものであってもよく、あるいは、2種以上の有機基を組み合わせて含有するものであってもよい。なお、2種以上の有機基を組み合わせて含有する有機シリカ薄膜としては、上記一般式(1−i)〜(1−iv)のうちのいずれかで表され且つXの種類が異なる、複数種の有機ケイ素化合物の重合体等が挙げられる。 Further, the organic silica thin film made of organic silica having an organic group capable of absorbing such laser light in its skeleton may contain one kind of organic group alone, or two or more kinds of organic groups. It may contain a combination of organic groups. As the organic silica thin film containing two or more kinds of organic groups in combination, a plurality of kinds represented by any of the above general formulas (1-i) to (1-iv) and different in the kind of X. Examples thereof include polymers of organosilicon compounds.

なお、前述の化合物群(A)の中から選択される少なくとも1種の有機ケイ素化合物の重合体としては、本発明の効果を損なわない範囲(例えば薄膜自体が有機基の質量に対するケイ素の質量の比率などの条件を満たす範囲)で、その重合体を調製する有機ケイ素化合物に、前述の化合物群(A)の中から選択されるもの以外の他の有機ケイ素化合物を含んでいてもよい。このような他の有機ケイ素化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシランといったテトラアルコキシシラン等が挙げられる。 The polymer of at least one organosilicon compound selected from the above-mentioned compound group (A) has a range in which the effect of the present invention is not impaired (for example, the thin film itself has a mass of silicon relative to the mass of an organic group). The organosilicon compound for which the polymer is prepared may contain other organosilicon compounds other than those selected from the above-mentioned compound group (A) within the range that satisfies the conditions such as the ratio). Examples of such other organosilicon compounds include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetrabutoxysilane.

また、このような有機シリカ薄膜としては、表面積の増加に伴い、分析対象分子の吸着量が増加するため、凹凸構造を有する薄膜であることがより好ましい。このような凹凸構造は、柱状の空隙部からなる細孔が形成された多孔構造、あるいは、柱状体が配列されたピラーアレイ構造であることが好ましい。なお、ここにいう「柱状」は、略円柱、略多角柱等のいわゆる柱状のものの他、略円錐状、略多角錐状等のような、両端部の大きさ(直径、長さ等)が異なる形状のものも含む概念である。このような凹凸構造は、ナノインプリントにより効率よく製造できる。例えば、ナノインプリントに用いるモールドをピラーアレイ構造を有するものとした場合には、その構造の特性が転写された多孔構造を前記薄膜の凹凸構造とすることができ、反対に、ナノインプリントに用いるモールドを柱状の空隙部からなる細孔が形成された多孔構造を有するものとした場合には、その構造の特性が転写されたピラーアレイ構造を前記薄膜の凹凸構造とすることができる。また、ナノインプリントにより凹凸構造を形成する場合(ナノインプリント転写構造である凹凸構造)を形成する場合)、凹凸構造を有するモールドを用いて、その特性の転写や反転を繰り返して凹凸構造を形成してもよい。 Further, as such an organic silica thin film, it is more preferable that the thin film has an uneven structure because the adsorption amount of the molecule to be analyzed increases as the surface area increases. Such an uneven structure is preferably a porous structure in which pores composed of columnar voids are formed, or a pillar array structure in which columnar bodies are arranged. The "columnar" referred to here has a size (diameter, length, etc.) at both ends, such as a substantially conical shape or a substantially polygonal pyramid, in addition to a so-called columnar shape such as a substantially cylindrical cylinder or a substantially polygonal prism. It is a concept that includes those with different shapes. Such an uneven structure can be efficiently manufactured by nanoimprint. For example, when the mold used for nanoimprint has a pillar array structure, the porous structure to which the characteristics of the structure are transferred can be the uneven structure of the thin film, and conversely, the mold used for nanoimprint is columnar. When it has a porous structure in which pores composed of voids are formed, the pillar array structure to which the characteristics of the structure are transferred can be used as the uneven structure of the thin film. Further, when forming a concavo-convex structure by nanoimprint (when forming a concavo-convex structure which is a nanoimprint transfer structure), even if a mold having the concavo-convex structure is used and the characteristics are repeatedly transferred and inverted to form the concavo-convex structure. Good.

また、このような凹凸構造としては、凹凸構造の軸方向が該有機シリカ薄膜の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直な方向にあるものであることが好ましい。この点について、図面を参照しながら簡単に説明する。図1は、前記有機シリカ薄膜を備える構造体(多層構造体:積層体)の好適な一実施形態を模式的に示す概略縦断面図である。図1に示す積層体(多層構造体)は、基材1と、有機シリカ薄膜2とを備える(なお、このような基材1については後述する)。 Further, as such a concavo-convex structure, the axial direction of the concavo-convex structure is substantially perpendicular to the surface of the surface opposite to the surface on which the concavo-convex structure of the organic silica thin film is formed. Is preferable. This point will be briefly described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view schematically showing a preferred embodiment of a structure (multilayer structure: laminated body) including the organic silica thin film. The laminate (multilayer structure) shown in FIG. 1 includes a base material 1 and an organic silica thin film 2 (note that such a base material 1 will be described later).

ここで、「凹凸構造の軸方向が該有機シリカ薄膜の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直な方向にある」とは、例えば、有機シリカ薄膜2の凹凸部分の空隙部(凹部の空間)が柱状の細孔である場合(有機シリカ薄膜2が多孔構造を有する場合)、かかる細孔の空間形状(空隙部の形状)の長軸の方向が有機シリカ薄膜2の凹凸構造が形成されている側の面Sとは反対側の面Sの表面に対して略垂直となっていることをいい、また、有機シリカ薄膜2の凹凸部分の凸部が柱状体(ピラー状)である場合(有機シリカ薄膜2がピラーアレイ構造を有する場合)、かかる柱状体(ピラー状)の長軸の方向が、有機シリカ薄膜2の凹凸構造が形成されている側の面Sとは反対側の面Sの表面に対して略垂直となっていることをいう。このように、「凹凸構造の軸方向」とは、凹凸構造が多孔構造の場合には細孔の長軸の方向をいい、また、凹凸構造がピラーアレイ構造の場合には柱状体(ピラー)の長軸の方向をいう。また、ここにいう「長軸」とは、細孔の空隙部の形状又は柱状体の重心部を通る長手方向の軸をいい、柱状体の縦断面図に基づいて求めることができる。 Here, "the axial direction of the concavo-convex structure is substantially perpendicular to the surface of the surface opposite to the surface on which the concavo-convex structure of the organic silica thin film is formed" means, for example, the organic silica thin film 2. When the void portion (recess space) of the uneven portion of the above is a columnar pore (when the organic silica thin film 2 has a porous structure), the direction of the major axis of the space shape (void portion shape) of the pore is refers that it is substantially perpendicular to the opposite surface S 2 of the surface to the surface S 1 on the side where the uneven structure of the organic silica film 2 is formed, also, the unevenness of the organic silica film 2 When the convex portion is a columnar body (pillar shape) (when the organic silica thin film 2 has a pillar array structure), the concave-convex structure of the organic silica thin film 2 is formed in the direction of the long axis of the columnar body (pillar shape). the surface S 1 on the side are means that are substantially perpendicular to the opposite surface S 2 of the surface. As described above, the "axial direction of the concavo-convex structure" refers to the direction of the long axis of the pores when the concavo-convex structure is a porous structure, and when the concavo-convex structure is a pillar array structure, the columnar body (pillar). The direction of the long axis. Further, the "long axis" referred to here refers to the shape of the voids of the pores or the axis in the longitudinal direction passing through the center of gravity of the columnar body, and can be obtained based on the vertical cross-sectional view of the columnar body.

ここで、「略垂直」という概念について図2を参酌しながら説明する。図2は、図1に示す領域Rの拡大図である。ここで、図1及び図2に示す凹凸部分の空隙部(凹部の空間)が柱状の細孔である場合(凹部が柱状の細孔である多孔構造が形成されている場合)を例にして説明すると、凹凸構造の軸方向が面Sの表面に対して略垂直な方向にあるとは、有機シリカ薄膜2の凹凸構造が形成されている面Sとは反対側の面Sの表面に対して、細孔の空間形状(空隙部の柱状の形状)の長軸C(細孔の長軸C)がなす角度αが90°±30°(より好ましくは90°±20°)の範囲にあることをいう。なお、凸部が柱状体(ピラー状)である場合(有機シリカ薄膜2がピラーアレイ構造を有する場合)においても、凹凸構造の軸方向が面Sの表面に対して略垂直な方向にあるとは、有機シリカ薄膜2の凹凸構造が形成されている面Sとは反対側の面Sの表面に対して、かかる柱状体(ピラー状)の長軸がなす角度が90°±30°(より好ましくは90°±20°)の範囲にあることをいう。 Here, the concept of "substantially vertical" will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of the region R shown in FIG. Here, an example is taken when the voids (spaces of the recesses) of the uneven portions shown in FIGS. 1 and 2 are columnar pores (when a porous structure in which the recesses are columnar pores is formed). to illustrate, the axial direction of the relief structure is to be in a direction substantially perpendicular to the surface of the surface S 2, the surface S 1 of the uneven structure of the organic silica film 2 is formed opposite to the surface S 2 of The angle α formed by the major axis C (major axis C of the pores) of the spatial shape of the pores (columnar shape of the voids) with respect to the surface is 90 ° ± 30 ° (more preferably 90 ° ± 20 °). It means that it is in the range of. Incidentally, the columnar body protrusion even if a (pillared) (when the organic silica film 2 has a pillar array structure), the axial direction of the uneven structure is in a direction substantially perpendicular to the surface of the surface S 2 , to the opposite surface S 2 of the surface to the surface S 1 of the uneven structure of the organic silica film 2 is formed, the angle of the major axis forms such columnar body (pillar-shaped) is 90 ° ± 30 ° It means that it is in the range (more preferably 90 ° ± 20 °).

このように、有機シリカ薄膜2に形成されている凹凸構造は、その凹凸構造の軸方向が有機シリカ薄膜2の面Sの表面に対して略垂直な方向(90°±30°、より好ましくは90°±20°)にあることが好ましい(該凹凸構造の軸方向と有機シリカ薄膜2の面Sの表面とのなす角度が略垂直(90°±30°、より好ましくは90°±20°)となるような方向にあることが好ましい)。なお、有機シリカ薄膜2に形成されている凹凸構造の軸方向が前記方向にない場合には、質量分析に利用する場合にレーザ光を照射しても、凹凸の空隙部(細孔の場合には細孔空間)に吸着させた分子を膜外に脱離、気化させることが困難となる傾向にある。なお、図1に示す積層体(多層構造体)の場合、有機シリカ薄膜2の面Sの表面は、平面であり、有機シリカ薄膜2が基材1上に積層されており、かつ、基材1の表面に対向する面となる。また、このように凹凸構造の軸方向が有機シリカ薄膜2の面Sの表面に対して略垂直な方向にあるか否かの判断は、以下のようにして行う。すなわち、有機シリカ薄膜の断面を原子間力顕微鏡(AFM)測定により求めて、任意の100点以上の凹凸構造の軸方向をそれぞれ測定して、いずれの凹凸の軸方向も凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直(90°±30°、より好ましくは90°±20°)となっている場合に、凹凸構造の軸方向が有機シリカ薄膜の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直な方向にあるものと判断できる。 Thus, uneven structure is formed on the organic silica film 2, the axial direction of the relief structure substantially perpendicular to the surface of the surface S 2 of the organic silica film 2 (90 ° ± 30 °, more preferably is 90 ° ± 20 °) is preferably in the (angle formed substantially perpendicular (90 ° ± 30 ° between the axial and the organic silica film 2 surface S 2 of the surface of the uneven structure, and more preferably 90 ° ± It is preferable that the direction is 20 °)). When the axial direction of the concavo-convex structure formed on the organic silica thin film 2 is not in the above direction, even if laser light is irradiated when used for mass spectrometry, the concavo-convex void portion (in the case of pores) The molecules adsorbed in the pore space tend to be difficult to desorb and vaporize out of the film. In the case of the laminate shown in FIG. 1 (multilayer structure), the surface of the surface S 2 of the organic silica film 2 is a plane, an organic silica film 2 is laminated on the base material 1, and group It is a surface facing the surface of the material 1. Moreover, in this way whether the axial direction of the uneven structure is in a direction substantially perpendicular to the surface of the surface S 2 of the organic silica film 2 determination is performed as follows. That is, the cross section of the organic silica thin film is obtained by atomic force microscope (AFM) measurement, and the axial directions of arbitrary 100 or more concavo-convex structures are measured, respectively, and the concavo-convex structure is formed in the axial direction of each concavo-convex structure. When the surface is substantially perpendicular to the surface of the surface opposite to the surface (90 ° ± 30 °, more preferably 90 ° ± 20 °), the axial direction of the concave-convex structure is the concave-convex structure of the organic silica thin film. It can be judged that the direction is substantially perpendicular to the surface of the surface opposite to the surface on which the is formed.

また、このような有機シリカ薄膜は、凹部が柱状の細孔により形成されてなる凹凸構造を有する多孔膜、又は、凸部が柱状体により形成されかつ該柱状体が配列されてなるピラーアレイからなる凹凸構造を有する薄膜であることが好ましい。すなわち、このような凹凸構造としては、凹部が柱状の細孔により形成されてなる凹凸構造であること、又は、凸部が柱状体により形成されかつ該柱状体が配列されてなるピラーアレイからなる凹凸構造であることが好ましい。 Further, such an organic silica thin film is composed of a porous film having a concavo-convex structure in which concave portions are formed by columnar pores, or a pillar array in which convex portions are formed by columnar bodies and the columnar bodies are arranged. It is preferably a thin film having an uneven structure. That is, such an uneven structure is an uneven structure in which the concave portions are formed by columnar pores, or an uneven structure composed of a pillar array in which the convex portions are formed by columnar bodies and the columnar bodies are arranged. It is preferably a structure.

このような有機シリカ薄膜の凹凸構造において、凸部の壁面間の距離の平均値は、5〜500nmであることが好ましく、5〜200nmであることがより好ましく、5〜100nmであることが更に好ましい。このような凸部の壁面間の距離の平均値が前記下限未満では凹凸の空隙部(細孔の場合には細孔空間)に分子量の大きな分子を導入して吸着させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると凹凸構造の形成による表面積の増加効果を十分に得られない傾向にある。なお、このような凸部の壁面間の距離の平均値は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて凹凸構造を測定し、凹凸構造の断面図(縦断面図)を求めて、該断面図に基づいて、任意の100点以上の凸部について、該凸部の高さが後述の凸部の平均高さの半分となる位置(なお、壁面間の距離の測定に利用される凸部の高さ位置は、その凸部ごとに、該凸部と最近接の凸部との間の凹部の最下点を、高さの基準(高さが0nmである)とみなして求める)において、該凸部と最近接の凸部との間の壁面間の距離(水平方向の距離)を求めて、その平均を計算することにより求めることができる。なお、このように凸部の高さが後述の凸部の平均高さの半分となる位置における、最近接の凸部間の壁面間距離(水平方向の距離)を凸部間の距離とみなすことで、凸部が、両端部の大きさ(直径、長さ等)が異なる柱状体の形状を有するものであっても、その柱状体間の距離を測定でき、これにより、例えば、凹部に導入する測定対象分子等の種類に応じて、その設計を適宜検討することも可能となる。すなわち、かかる凸部間の壁面間距離は、凹部の空隙部の大きさの指標として利用できる。なお、このような凸部の壁面間の距離は、凹部が柱状の細孔により形成されてなる凹凸構造である場合においては、細孔の直径とみなすことができる。このような観点から、凹部が柱状の細孔により形成されてなる凹凸構造である場合には該細孔の平均細孔直径が、5〜500nm(より好ましくは5〜200nm、更に好ましくは5〜100nm)であることが好ましいといえ、同様に、凸部が柱状体により形成されかつ該柱状体が配列されてなるピラーアレイからなる凹凸構造である場合、凸部の壁面間の距離(ピラー間の距離)の平均値は5〜500nm(より好ましくは5〜200nm、更に好ましくは5〜100nm)であることが好ましいといえる。 In the uneven structure of such an organic silica thin film, the average value of the distances between the wall surfaces of the convex portions is preferably 5 to 500 nm, more preferably 5 to 200 nm, and further preferably 5 to 100 nm. preferable. If the average value of the distances between the wall surfaces of such convex portions is less than the lower limit, it tends to be difficult to introduce and adsorb molecules having a large molecular weight into the irregular gaps (pore spaces in the case of pores). On the other hand, if the upper limit is exceeded, the effect of increasing the surface area due to the formation of the uneven structure tends not to be sufficiently obtained. The average value of the distances between the wall surfaces of such convex portions is obtained by measuring the uneven structure using an interatomic force microscope (AFM) and obtaining a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) of the uneven structure. Based on the above, for any 100 or more convex portions, the height of the convex portion is half the average height of the convex portion described later (note that the convex portion used for measuring the distance between the wall surfaces). The height position is determined for each convex portion in the lowest point of the concave portion between the convex portion and the closest convex portion as a reference for height (height is 0 nm). It can be obtained by obtaining the distance between the wall surfaces (distance in the horizontal direction) between the convex portion and the closest convex portion and calculating the average thereof. The distance between the wall surfaces (horizontal distance) between the closest convex portions at the position where the height of the convex portion is half the average height of the convex portion described later is regarded as the distance between the convex portions. As a result, even if the convex portion has the shape of a columnar body having different sizes (diameter, length, etc.) at both ends, the distance between the columnar bodies can be measured, whereby, for example, in a concave portion. It is also possible to appropriately study the design according to the type of the molecule to be measured to be introduced. That is, the distance between the wall surfaces between the convex portions can be used as an index of the size of the gap portion of the concave portion. The distance between the wall surfaces of such a convex portion can be regarded as the diameter of the pores when the concave portion has a concavo-convex structure formed by columnar pores. From this point of view, when the concave portion has a concavo-convex structure formed by columnar pores, the average pore diameter of the pores is 5 to 500 nm (more preferably 5 to 200 nm, still more preferably 5 to 5). It can be said that it is preferably 100 nm), and similarly, in the case of a concavo-convex structure composed of pillar arrays in which the convex portions are formed of columnar bodies and the columnar bodies are arranged, the distance between the wall surfaces of the convex portions (between pillars). It can be said that the average value of (distance) is preferably 5 to 500 nm (more preferably 5 to 200 nm, still more preferably 5 to 100 nm).

また、このような有機シリカ薄膜の凹凸構造において、凸部の平均高さ(凹部の平均深さ)は、前記凸部の壁面間の距離の平均値以上であることが好ましく、20〜1500nmとすることが更に好ましく、50〜500nmとすることが特に好ましい。なお、凸部の平均高さ(凹部の平均深さ)は、後述の膜の厚みTと同程度の範囲とすることがより好ましい。このような凸部の平均高さ(凹部の平均深さ)が前記下限未満では凹凸構造の形成による表面積の増加効果を十分に得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると有機シリカ薄膜を質量分析に利用する場合にレーザ光を照射しても、空隙部(細孔の場合には細孔空間内)の深部に吸着された分子を膜外に脱離、気化させることが困難となる傾向にある。なお、ここにいう凸部の平均高さ(凹部の平均深さ)は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて凹凸構造を測定し、凹凸構造の断面図(縦断面図)を求めて、該断面図に基づいて、任意の100点以上の凸部に対して、隣接する凹部のうちの最も低い位置にある点(凹部の最下点)と該凸部の頂点の高さの差(垂直方向の距離)を求めて、その平均を計算することで求めることができる。 Further, in the uneven structure of such an organic silica thin film, the average height of the convex portion (average depth of the concave portion) is preferably equal to or more than the average value of the distance between the wall surfaces of the convex portion, and is 20 to 1500 nm. It is more preferable that the thickness is 50 to 500 nm. It is more preferable that the average height of the convex portion (average depth of the concave portion) is in the same range as the thickness T of the film described later. If the average height of such convex portions (average depth of concave portions) is less than the lower limit, the effect of increasing the surface area due to the formation of the concave-convex structure tends not to be sufficiently obtained, while if it exceeds the upper limit, the organic silica thin film tends to be thin. Even if laser light is applied when using the above for mass spectrometry, it is difficult to desorb and vaporize the molecules adsorbed in the deep part of the void (in the case of pores, in the pore space) to the outside of the film. It tends to be. The average height of the convex portion (average depth of the concave portion) referred to here is obtained by measuring the uneven structure using an atomic force microscope (AFM) and obtaining a cross-sectional view (vertical cross-sectional view) of the concave-convex structure. Based on the cross-sectional view, the difference in height between the lowest point (the lowest point of the concave portion) and the apex of the convex portion (the lowest point of the concave portion) among the adjacent concave portions with respect to any 100 or more convex portions. It can be calculated by calculating the distance in the vertical direction) and calculating the average.

また、このような凹凸構造としては、凹凸の平均ピッチが20〜1000nmであることが好ましく、20〜500nmであることがより好ましく、20〜200nmであることが更に好ましい。このような凹凸の平均ピッチが前記下限未満では高アスペクト比の凹凸構造の製造が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると凹凸構造の形成による表面積の増加効果を十分に得られない傾向にある。このような平均ピッチとしては、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて凹凸構造を測定し、凹凸構造の断面図(縦断面図)を求めて、該断面図に基づいて、任意の100点以上の凸部について、その凸部と最近接の凸部との間において、凸部の頂点(凸部の断面形状が略長方形状等の形状で、凸部の上部が凸部の頂点を含む直線となっている場合(例えば凸部が円柱状で上部が平面である場合)には、その上部の中心点)間の水平方向の距離を測定し、それぞれの測定値の平均として求められる値を採用する。 Further, as such an uneven structure, the average pitch of the unevenness is preferably 20 to 1000 nm, more preferably 20 to 500 nm, and further preferably 20 to 200 nm. If the average pitch of such irregularities is less than the lower limit, it tends to be difficult to manufacture an uneven structure having a high aspect ratio, while if it exceeds the upper limit, the effect of increasing the surface area by forming the uneven structure cannot be sufficiently obtained. There is a tendency. As such an average pitch, the concavo-convex structure is measured using an atomic force microscope (AFM), a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) of the concavo-convex structure is obtained, and any 100 points or more are obtained based on the cross-sectional view. Between the convex part and the closest convex part, the apex of the convex part (the cross-sectional shape of the convex part is approximately rectangular, etc., and the upper part of the convex part is a straight line including the apex of the convex part). (For example, when the convex part is columnar and the upper part is flat), the horizontal distance between the two (the center point of the upper part) is measured, and the value obtained as the average of each measured value is calculated. adopt.

なお、このような有機シリカ薄膜の凹凸構造が、凸部が柱状体により形成されかつ該柱状体が配列されてなるピラーアレイからなる凹凸構造である場合、該柱状体の短軸の平均長さは10〜500nmであることが好ましく、10〜200nmであることがより好ましく、10〜150nmであることが更に好ましい。このような短軸の平均長さが前記下限未満では高アスペクト比の凹凸構造の製造が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると凹凸構造の形成による表面積の増加効果を十分に得られない傾向にある。このような柱状体の短軸の長さは、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて凹凸構造を測定し、凹凸構造の断面図(縦断面図)を求めて、該断面図に基づいて、任意の100点以上の柱状体の短軸の長さを求めて、その平均を計算することにより求めることができる。なお、ここにいう柱状体の短軸とは、柱状体の重心を通り且つ長軸と垂直な軸をいい、柱状体の縦断面図に基づいて求めることができる。 When the concavo-convex structure of such an organic silica thin film is a concavo-convex structure composed of a pillar array in which the convex portions are formed of columnar bodies and the columnar bodies are arranged, the average length of the minor axis of the columnar bodies is It is preferably 10 to 500 nm, more preferably 10 to 200 nm, and even more preferably 10 to 150 nm. If the average length of such a minor axis is less than the lower limit, it tends to be difficult to manufacture a concavo-convex structure having a high aspect ratio, while if it exceeds the upper limit, the effect of increasing the surface area by forming the concavo-convex structure is sufficiently obtained. It tends not to be. The length of the minor axis of such a columnar body is determined by measuring the uneven structure using an atomic force microscope (AFM), obtaining a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) of the uneven structure, and based on the cross-sectional view. It can be obtained by obtaining the length of the minor axis of an arbitrary 100 or more columnar bodies and calculating the average thereof. The minor axis of the columnar body referred to here means an axis that passes through the center of gravity of the columnar body and is perpendicular to the major axis, and can be obtained based on a vertical cross-sectional view of the columnar body.

また、このような有機シリカ薄膜の厚みTは、20〜2000nmであることが好ましく、50〜1000nmであることがより好ましく、100〜500nmであることが更に好ましい。このような厚みが前記下限未満では、質量分析の基板として利用した場合にレーザー光を十分に吸収できず、測定対象分子の脱離及びイオン化の効率が低下してしまう傾向にあり、他方、前記上限を超えると、分析に関与しない膜の割合が増えて(膜中に分析に関与しない領域が増えて)コストが増加する傾向にあるとともに、基板との密着性の低下を招く傾向にある。 The thickness T of such an organic silica thin film is preferably 20 to 2000 nm, more preferably 50 to 1000 nm, and even more preferably 100 to 500 nm. If such a thickness is less than the lower limit, the laser beam cannot be sufficiently absorbed when used as a substrate for mass spectrometry, and the efficiency of desorption and ionization of the molecule to be measured tends to decrease. When the upper limit is exceeded, the proportion of the membrane that is not involved in the analysis increases (the region that is not involved in the analysis increases in the membrane), and the cost tends to increase, and the adhesion to the substrate tends to decrease.

また、このような有機シリカ薄膜は、例えば、図1や図2に示すように、他の基材上に積層した積層体などの形態として利用してもよい。このような基材1としては、有機シリカ薄膜を支持することが可能なものであればよく、特に制限されず、シリカ膜を製造する際に利用することが可能な公知の基材(例えば、シリコン基材(Si基材)、ITO基材、FTO基材、石英基材、ガラス基材、各種金属基材、各種薄膜、等)を適宜利用できるが、中でも、レーザー脱離/イオン化質量分析により好適に利用できることから、導電性基板が好ましい。このような導電性基板としては、特に制限されるものではないが、例えば、ステンレス鋼、シリコン基材、ITO膜からなる基材、ZnO膜からなる基材、SnO膜からなる基材、FTO膜からなる基材等を用いることができる。このような基材1としては、その形態は特に制限されないが、平板状のものが好ましい。 Further, such an organic silica thin film may be used as a form such as a laminated body laminated on another base material, as shown in FIGS. 1 and 2, for example. Such a base material 1 may be any one capable of supporting an organic silica thin film, and is not particularly limited as long as it is a known base material (for example, a known base material that can be used in producing a silica film). Silicon base material (Si base material), ITO base material, FTO base material, quartz base material, glass base material, various metal base materials, various thin films, etc.) can be appropriately used. Among them, laser desorption / ionization mass spectrometry A conductive substrate is preferable because it can be used more favorably. Such a conductive substrate is not particularly limited, but for example, a stainless steel, a silicon base material, a base material made of an ITO film, a base material made of a ZnO film, a base material made of a SnO 2 film, and an FTO. A base material made of a film or the like can be used. The form of such a base material 1 is not particularly limited, but a flat plate shape is preferable.

このような有機シリカ薄膜の製造方法は特に制限されず、公知の方法を適宜利用することが可能であるが、例えば、レーザー光を吸収可能な有機基を有する前記有機ケイ素化合物(より好ましくは前記化合物群(A)の中から選択される1種の有機ケイ素化合物)を部分的に重合せしめて得られたゾル溶液を用いて、前記基材上に該ゾル溶液の塗膜を形成した後、これを硬化せしめることにより、有機シリカ薄膜を得る方法(I)を好適に利用してもよい。なお、前記方法(I)を採用した場合において、例えば、前記ゾル溶液を用いて塗膜を形成した後、硬化する前に、その塗膜にナノインプリントにより凹凸構造を形成し、その後、硬化せしめることにより、凹凸構造を有する多孔膜(有機シリカ薄膜)を得ることも可能である。以下、このような方法(I)について簡単に説明する。 The method for producing such an organic silica thin film is not particularly limited, and a known method can be appropriately used. For example, the organosilicon compound having an organic group capable of absorbing laser light (more preferably, the above-mentioned). A sol solution obtained by partially polymerizing (one type of organosilicon compound selected from the compound group (A)) is used to form a coating film of the sol solution on the substrate, and then The method (I) for obtaining an organic silica thin film by curing this may be preferably used. In the case where the method (I) is adopted, for example, after forming a coating film using the sol solution, a concave-convex structure is formed on the coating film by nanoimprint before curing, and then the coating film is cured. It is also possible to obtain a porous film (organic silica thin film) having an uneven structure. Hereinafter, such a method (I) will be briefly described.

このような方法(I)に利用するゾル溶液(コロイド溶液)は、前記レーザー光を吸収可能な有機基を有する有機ケイ素化合物を部分的に重合せしめて得られるものである。このようなゾル溶液は、前記有機ケイ素化合物(より好ましくは前記化合物群(A)の中から選択される1種の有機ケイ素化合物)を用いる以外は、シリカ構造体を製造する分野において、いわゆるゾル−ゲル法として知られる公知の方法を採用することにより適宜形成することができる。なお、このようなゾル溶液は、前記有機ケイ素化合物を部分的に加水分解及び縮合反応せしめて得られる部分重合物を含む溶液であることが好ましい。このような溶液に利用する溶媒としては、特に制限されず、いわゆるゾル−ゲル法に用いられる公知の溶媒を適宜利用でき、例えば、メタノール、エタノール、メトキシエタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、アセトン、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、1,4−ジオキサン、アセトニトリル等の有機溶媒が挙げられる。このような溶媒の中でも室温付近での揮発性及び有機化合物の高い溶解性の観点から、メトキシエタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフランが好ましい。 The sol solution (colloidal solution) used in such method (I) is obtained by partially polymerizing the organosilicon compound having an organic group capable of absorbing the laser beam. Such a sol solution is a so-called sol in the field of producing a silica structure, except that the organosilicon compound (more preferably one organosilicon compound selected from the compound group (A)) is used. -It can be appropriately formed by adopting a known method known as a gel method. It is preferable that such a sol solution is a solution containing a partial polymer obtained by partially hydrolyzing and condensing the organosilicon compound. The solvent used for such a solution is not particularly limited, and a known solvent used in the so-called sol-gel method can be appropriately used. For example, methanol, ethanol, methoxyethanol, 1-propanol, isopropanol, acetone, and tetrahydrofuran can be used. , N, N-Dimethylformamide, 1,4-dioxane, acetonitrile and other organic solvents. Among such solvents, methoxyethanol, 1-propanol, isopropanol, 1,4-dioxane and tetrahydrofuran are preferable from the viewpoint of volatility near room temperature and high solubility of organic compounds.

また、このようなゾル溶液を調製する際に、前記有機ケイ素化合物を部分的に重合せしめるための諸条件(温度や反応時間)は特に制限されず、用いる有機ケイ素化合物の種類に応じて、例えば、反応温度を0〜100℃程度、反応時間は5分〜24時間程度としてもよい。また、このような部分的な重合を効率よく進行せしめるといった観点からは、酸触媒を利用することが好ましい。このような酸触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸といった鉱酸等が挙げられる。 Further, when preparing such a sol solution, the conditions (temperature and reaction time) for partially polymerizing the organosilicon compound are not particularly limited, and for example, depending on the type of the organosilicon compound used. The reaction temperature may be about 0 to 100 ° C., and the reaction time may be about 5 minutes to 24 hours. Further, from the viewpoint of efficiently advancing such partial polymerization, it is preferable to use an acid catalyst. Examples of such an acid catalyst include mineral acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid.

このようなゾル溶液を調製するための方法としては、例えば、前記有機ケイ素化合物と前記溶媒と前記酸触媒とを含む溶液を準備し、かかる溶液を室温(20〜28℃、好ましくは25℃)で0.5〜12時間程度撹拌することによって、前記有機ケイ素化合物を部分的に重合(部分加水分解および部分重縮合)させて、ゾル溶液を調製する方法を採用してもよい。このように撹拌して反応させる場合において、前記撹拌時間が前記下限未満になると、シリル基の加水分解反応が不十分となり、製膜後の膜の硬化反応が進行し難い傾向にある。 As a method for preparing such a sol solution, for example, a solution containing the organic silicon compound, the solvent, and the acid catalyst is prepared, and the solution is prepared at room temperature (20 to 28 ° C, preferably 25 ° C). A method may be adopted in which the organic silicon compound is partially polymerized (partially hydrolyzed and partially polycondensed) to prepare a sol solution by stirring the mixture for about 0.5 to 12 hours. In the case of stirring and reacting in this way, if the stirring time is less than the lower limit, the hydrolysis reaction of the silyl group becomes insufficient, and the curing reaction of the film after film formation tends to be difficult to proceed.

なお、前記ゾル溶液には、最終的に得られる有機シリカ薄膜を前述の条件を満たすものとすることが可能であれば、前記有機ケイ素化合物以外の他の有機ケイ素化合物(例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシランといったテトラアルコキシシラン等)を更に含有させてもよい。 In the sol solution, if it is possible to satisfy the above-mentioned conditions for the finally obtained organosilica thin film, an organosilicon compound other than the organosilicon compound (for example, tetramethoxysilane, etc.) (Tetraalkoxysilane such as tetraethoxysilane and tetrabutoxysilane) may be further contained.

また、ゾル溶液としては、溶媒中の前記有機ケイ素化合物の含有量が0.2〜20質量%であることが好ましく、0.5〜7質量%であることがより好ましい。このような有機ケイ素化合物の含有量が前記下限未満では厚みを制御しながら均一膜を製造することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えるとゾル溶液中において反応を制御することが困難となり、安定なゾル溶液を調製することが困難となる傾向にある。 Further, as the sol solution, the content of the organosilicon compound in the solvent is preferably 0.2 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass. If the content of such an organosilicon compound is less than the lower limit, it tends to be difficult to produce a uniform film while controlling the thickness, while if it exceeds the upper limit, the reaction can be controlled in the sol solution. It becomes difficult, and it tends to be difficult to prepare a stable sol solution.

さらに、このようなゾル溶液としては、溶媒中の前記有機ケイ素化合物の含有量が2〜200g/Lであることが好ましく、5〜150g/Lであることがより好ましい。このような有機ケイ素化合物の含有量が前記下限未満では厚みを制御しながら均一膜を製造することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えるとゾル溶液中において反応を制御することが困難となり、安定なゾル溶液を調製することが困難となる傾向にある。 Further, as such a sol solution, the content of the organosilicon compound in the solvent is preferably 2 to 200 g / L, and more preferably 5 to 150 g / L. If the content of such an organosilicon compound is less than the lower limit, it tends to be difficult to produce a uniform film while controlling the thickness, while if it exceeds the upper limit, the reaction can be controlled in the sol solution. It becomes difficult, and it tends to be difficult to prepare a stable sol solution.

また、このようなゾル溶液は、前記有機ケイ素化合物を部分的に重合せしめて形成した後、製造時のコンタミネーション防止及びより高い平滑性の確保の観点から、メンブレンフィルター等で濾過した後に製膜に利用することが好ましい。 Further, such a sol solution is formed by partially polymerizing the organosilicon compound, and then filtered through a membrane filter or the like from the viewpoint of preventing contamination during production and ensuring higher smoothness, and then forming a film. It is preferable to use it for.

また、上記のゾル溶液から得られる塗膜の形成方法は特に制限されず、ゾル溶液を、型にキャストする方法や各種コーティング方法で基材に塗布する方法が好適に採用される。さらに、このようなコーティング方法としては、公知の方法(例えば、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーターなどを用いて塗布する方法、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング等といった方法)を適宜採用することができる。 The method for forming the coating film obtained from the above sol solution is not particularly limited, and a method of casting the sol solution into a mold or a method of applying the sol solution to the substrate by various coating methods is preferably adopted. Further, as such a coating method, a known method (for example, a method of applying using a bar coater, a roll coater, a gravure coater, etc., a method of dip coating, spin coating, spray coating, etc.) may be appropriately adopted. it can.

また、このようなゾル溶液から得られる膜(未硬化又は半硬化)の厚みとしては、0.1〜100μmであることが好ましく、0.1〜25μmであることがより好ましい。このような膜の厚みが前記下限未満では基板全面において膜の厚みを均等に保つことが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると流動や液だれによって膜厚にむらができ易い傾向にある。 The thickness of the film (uncured or semi-cured) obtained from such a sol solution is preferably 0.1 to 100 μm, more preferably 0.1 to 25 μm. If the thickness of the film is less than the lower limit, it tends to be difficult to keep the thickness of the film uniform on the entire surface of the substrate. It is in.

また、このような塗膜を硬化させる方法としては、用いた有機ケイ素化合物の種類に応じて、その加水分解及び縮合反応が進行するような条件を適宜採用すればよく、その温度や加熱時間等は特に制限されないが、25〜150℃程度の温度で1〜48時間程度の時間加熱せしめることが好ましい。このように加熱することで、前記有機ケイ素化合物及び/又は前記有機ケイ素化合物の部分重合物の加水分解及び縮合反応を更に進行せしめることが可能となり、これにより、前記ゾル溶液から得られる塗膜を硬化せしめて前記有機シリカ薄膜を形成することが可能となる。なお、このような硬化工程においては、残留するアルコキシ基の加水分解や薄膜の硬化をより効率よく進行せしめるために、前記塗膜を、上記温度範囲(25〜150℃)で加熱しながら1〜48時間程度、塩酸の蒸気に暴露することが好ましい。このような塩酸の蒸気の暴露により、塗膜の表面のみならず、内部における反応促進が可能となり、残留するアルコキシ基の加水分解や薄膜の硬化をより効率よく進行せしめることが可能となると共に、得られる薄膜の表面に水酸基を露出させることも可能となる。 Further, as a method for curing such a coating film, conditions may be appropriately adopted such that the hydrolysis and condensation reactions proceed according to the type of the organosilicon compound used, and the temperature, heating time and the like may be appropriately adopted. Is not particularly limited, but it is preferable to heat the compound at a temperature of about 25 to 150 ° C. for about 1 to 48 hours. By heating in this way, the hydrolysis and condensation reaction of the organosilicon compound and / or the partial polymer of the organosilicon compound can be further promoted, whereby the coating film obtained from the sol solution can be further promoted. It can be cured to form the organosilica thin film. In such a curing step, in order to promote the hydrolysis of the residual alkoxy group and the curing of the thin film more efficiently, the coating film is heated in the above temperature range (25 to 150 ° C.) for 1 to 1 It is preferable to expose to the vapor of hydrochloric acid for about 48 hours. Such exposure to hydrochloric acid vapor makes it possible to promote the reaction not only on the surface of the coating film but also inside the coating film, and it is possible to promote the hydrolysis of residual alkoxy groups and the curing of the thin film more efficiently. It is also possible to expose the hydroxyl groups on the surface of the obtained thin film.

なお、このような方法(I)においては、前述のように、前記ゾル溶液を用いて塗膜を形成した後、硬化する前に、その塗膜にナノインプリントにより凹凸構造を形成し、その後、硬化せしめることにより、凹凸構造を有する多孔膜(有機シリカ薄膜)を得ることも可能である。 In such a method (I), as described above, after forming a coating film using the sol solution, a concave-convex structure is formed on the coating film by nanoimprint before curing, and then curing is performed. It is also possible to obtain a porous film (organic silica thin film) having an uneven structure by squeezing.

このような方法(I)においてナノインプリント工程(ナノインプリントにより凹凸構造を形成して硬化せしめる工程)を採用する場合には、ナノインプリント工程において、溶媒が蒸発することによる構造収縮の影響が最小化するように、前記ゾル溶液から得られる膜を、溶媒が除去されている膜(溶媒を除去する処理を施した膜であっても、揮発性の溶媒を利用して塗布工程において溶媒を揮発(除去)させて得られる膜であってもよい)とすることが好ましい。なお、このようなゾル溶液から得られる塗膜は、そのゾル溶液の溶媒の種類によっては、膜を形成する工程(塗布工程等)において、溶媒がほとんど蒸発(揮発)する場合があり、そのような場合には、特に溶媒を除去する処理を施さなくても、溶媒の蒸発(揮発)による構造収縮の影響を最小化することが可能である。また、ここにいう「ナノインプリント」には、いわゆるナノインプリント法として知られた公知の技術を適宜採用可能であり、微細な凹凸パターンが形成されたモールド(ナノ構造体)を用いて、そのモールドのパターンを転写する方法(ナノインプリント法)を適宜採用することが可能である。 When the nanoimprint step (step of forming a concavo-convex structure by nanoimprint and curing) in such a method (I) is adopted, the influence of structural shrinkage due to solvent evaporation is minimized in the nanoimprint step. , The film obtained from the sol solution is a film from which the solvent has been removed (even if the film has been subjected to a treatment for removing the solvent, the solvent is volatilized (removed) in the coating step using a volatile solvent. It may be a film obtained by the above method). In the coating film obtained from such a sol solution, depending on the type of solvent in the sol solution, the solvent may almost evaporate (volatilize) in the step of forming the film (coating step, etc.). In such a case, it is possible to minimize the influence of structural shrinkage due to evaporation (volatilization) of the solvent without performing a treatment for removing the solvent. Further, for the "nanoimprint" referred to here, a known technique known as a so-called nanoimprint method can be appropriately adopted, and a mold (nanostructure) in which a fine uneven pattern is formed is used, and the pattern of the mold is used. It is possible to appropriately adopt a method of transferring (nanoimprint method).

このようなナノインプリントに用いるモールドとしては、公知のナノインプリント法に利用可能なモールドを適宜利用することができ、市販品を利用してもよい。また、このようなモールド(ナノ構造体)としては、微細な凹凸パターンが形成されたナノ構造体等、所望の凹凸構造が形成されているものであれば適宜利用することができる。 As the mold used for such nanoimprint, a mold that can be used for a known nanoimprint method can be appropriately used, and a commercially available product may be used. Further, as such a mold (nanostructure), any one having a desired concavo-convex structure such as a nanostructure in which a fine concavo-convex pattern is formed can be appropriately used.

このようなナノインプリントに用いるモールドとしては、形成される有機シリカ薄膜の凹凸構造の軸方向が該有機シリカ薄膜の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直な方向となるような、凹凸構造を有するものであることが好ましい。そのようなモールドを用いることで、モールドの凹凸の特性を転写して、凹凸構造の軸方向が薄膜の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直な方向となる、凹凸構造を有する有機シリカ薄膜を効率よく製造することが可能となる。例えば、凹凸構造が形成された平板をモールドとして利用する場合、そのモールドの凹凸構造を、凹凸構造の軸方向が該平板の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直な方向となっているものとすることで、該モールドの凹凸パターンを転写させた際に、より効率よく、有機シリカ薄膜に形成される凹凸構造の軸方向を、該有機シリカ薄膜の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直な方向とすることが可能である。 In the mold used for such nanoimprint, the axial direction of the uneven structure of the formed organic silica thin film is substantially perpendicular to the surface of the surface opposite to the surface on which the uneven structure of the organic silica thin film is formed. It is preferable that the structure has an uneven structure so as to be oriented. By using such a mold, the characteristics of the unevenness of the mold are transferred, and the axial direction of the uneven structure is a direction substantially perpendicular to the surface of the surface opposite to the surface on which the uneven structure of the thin film is formed. Therefore, it is possible to efficiently manufacture an organic silica thin film having an uneven structure. For example, when a flat plate having a concavo-convex structure is used as a mold, the concavo-convex structure of the mold is applied to the surface of a surface whose axial direction of the concavo-convex structure is opposite to the surface on which the concavo-convex structure is formed. By assuming that the directions are substantially vertical, when the uneven pattern of the mold is transferred, the axial direction of the uneven structure formed on the organic silica thin film is more efficiently set on the organic silica thin film. The direction can be substantially perpendicular to the surface of the surface opposite to the surface on which the uneven structure is formed.

また、このようなナノインプリントに利用するモールドの凹凸構造は、凸部が柱状体により形成されかつ該柱状体が配列されてなるピラーアレイからなる凹凸構造、又は、凹部が柱状の細孔により形成されてなる凹凸構造であることが好ましい。なお、このようなモールドの凹凸構造は、ナノインプリントによりその凹凸構造の特性を転写(反転)させて有機シリカ薄膜に凹凸構造を形成するために利用するものであることから、その凹凸構造の好適な条件は、前述の有機シリカ薄膜の凹凸構造において説明した各種条件(例えば、平均細孔直径、平均ピッチ等)と同様となる。 Further, the concave-convex structure of the mold used for such nanoimprint is an uneven structure composed of a pillar array in which the convex portions are formed of columnar bodies and the columnar bodies are arranged, or the concave-convex structure is formed by columnar pores. It is preferable that the structure is uneven. It should be noted that such a concave-convex structure of the mold is suitable for forming the uneven structure on the organic silica thin film by transferring (reversing) the characteristics of the concave-convex structure by nanoimprint. The conditions are the same as the various conditions (for example, average pore diameter, average pitch, etc.) described in the above-mentioned uneven structure of the organic silica thin film.

また、ナノインプリントにより凹凸構造を形成して硬化せしめる方法としては、前記ゾル溶液から得られる膜(ゾル溶液の塗膜(未硬化又は半硬化)、ゾル溶液の塗膜に対して溶媒を除去する処理を施した膜(未硬化又は半硬化)等であってもよい)の表面に、前記モールドに形成されている凹凸の特性が転写(反転)されるように、モールドを乗せた後、該モールドを乗せたままの状態で前記ゾル溶液から得られる膜を加熱して硬化させる方法を採用することが好ましい。なお、このようにして加熱して硬化した薄膜からモールドを除去した後、薄膜中に残留するアルコキシ基の加水分解や薄膜の硬化をより十分に進行させるといった観点から、該薄膜を塩酸の蒸気に暴露してもよい。このようにして、ナノインプリントにより効率よく前記多孔膜を形成することができ、これを前記有機シリカ薄膜として利用することが可能である。 Further, as a method of forming an uneven structure by nanoimprint and curing it, a treatment of removing a solvent from a film obtained from the sol solution (a coating film of the sol solution (uncured or semi-cured), or a coating film of the sol solution). After placing the mold on the surface of the film (which may be uncured or semi-cured), the mold is placed so that the characteristics of the unevenness formed on the mold are transferred (reversed). It is preferable to adopt a method of heating and curing the film obtained from the sol solution with the sol solution on the surface. After removing the mold from the thin film cured by heating in this way, the thin film is converted into hydrochloric acid vapor from the viewpoint of hydrolyzing the alkoxy groups remaining in the thin film and further curing the thin film. May be exposed. In this way, the porous film can be efficiently formed by nanoimprint, and this can be used as the organic silica thin film.

(疎水層)
本発明にかかる疎水層は、有機シリカ薄膜の表面上に積層された層であり、前記疎水層が脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基及び前記有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する疎水性材料からなる層である。
(Hydrophobic layer)
The hydrophobic layer according to the present invention is a layer laminated on the surface of an organic silica thin film, and the hydrophobic layer can be covalently bonded to a hydrophobic group having an aliphatic carbon skeleton as a main skeleton and the silica skeleton of the organic silica. It is a layer made of a hydrophobic material having various functional groups.

このような疎水性材料中の疎水基は、脂肪族系の炭素骨格を主骨格とするものである。ここで、「脂肪族系の炭素骨格」とは、脂肪族系炭化水素と同様の炭素骨格構造を有する部分を含み、骨格中に複数の炭素原子(C)を有している構造(骨格)をいい、脂肪族系炭化水素の炭素原子のみにより形成された骨格であってもよいし、脂肪族系炭化水素の炭素原子とその他の原子(ヘテロ原子)との結合により形成された骨格(脂肪族系炭化水素の炭素の少なくとも一部がヘテロ原子(例えば酸素原子、窒素原子等)で置換されてなるような構造を有する骨格)であってもよい。このような「脂肪族系の炭素骨格」としては、該骨格を形成する全ての原子に対する炭素原子の含有比率が20at%(より好ましくは25at%)以上であることが好ましい。また、本発明において、「脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基」とは、上述のような脂肪族系の炭素骨格により主たる骨格が形成されている疎水基であることをいう。なお、このような脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基は、主に、主骨格の炭素骨格の構造に由来して、水酸基等の親水基に対する親和性を低くすることができる。 The hydrophobic group in such a hydrophobic material has an aliphatic carbon skeleton as a main skeleton. Here, the "aliphatic carbon skeleton" includes a portion having a carbon skeleton structure similar to that of an aliphatic hydrocarbon, and has a structure (skeleton) having a plurality of carbon atoms (C) in the skeleton. It may be a skeleton formed only by carbon atoms of an aliphatic hydrocarbon, or a skeleton (fat) formed by a bond between a carbon atom of an aliphatic hydrocarbon and another atom (hetero atom). It may be a skeleton having a structure in which at least a part of carbon of the group hydrocarbon is substituted with a hetero atom (for example, an oxygen atom, a nitrogen atom, etc.). As such an "aliphatic carbon skeleton", the content ratio of carbon atoms to all the atoms forming the skeleton is preferably 20 at% (more preferably 25 at%) or more. Further, in the present invention, the "hydrophobic group having an aliphatic carbon skeleton as the main skeleton" means a hydrophobic group in which the main skeleton is formed by the above-mentioned aliphatic carbon skeleton. It should be noted that such a hydrophobic group having an aliphatic carbon skeleton as the main skeleton can have a low affinity for hydrophilic groups such as hydroxyl groups, mainly derived from the structure of the carbon skeleton of the main skeleton.

このような脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基としては、特に制限されないが、アルキル基、アルキニル基、アルケニル基、フッ素原子含有基、及び、フッ素原子以外のハロゲン原子を含有するハロゲン原子含有基(好ましくは、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキニル基、フッ素原子以外のハロゲン原子)からなる群から選択される少なくとも1種の基が好ましい。 The hydrophobic group having such an aliphatic carbon skeleton as the main skeleton is not particularly limited, but is an alkyl group, an alkynyl group, an alkenyl group, a fluorine atom-containing group, and a halogen containing a halogen atom other than the fluorine atom. At least one selected from the group consisting of an atom-containing group (preferably an alkyl halide group containing a halogen atom other than a fluorine atom, an alkynyl halide group containing a halogen atom other than a fluorine atom, a halogen atom other than a fluorine atom). Is preferred.

このような疎水基として好適なアルキル基、アルキニル基、アルケニル基は、それぞれ、炭素数が1〜40(更に好ましくは1〜30、特に好ましくは1〜20)のものがより好ましい。このような疎水基としてのアルキル基、アルキニル基及びアルケニル基に関して、炭素数が前記上限を超えると、かかる基を疎水基として有する疎水性材料の市販品を入手することが困難となるとともに、疎水性材料の反応性が低下する傾向にある。なお、このようなアルキル基、アルキニル基、アルケニル基は、それぞれ直鎖状のものであっても分岐鎖状のものであってもよく、立体障害が低く、反応が進行し易いといった観点からは、直鎖状のものがより好ましい。 The alkyl group, alkynyl group, and alkenyl group suitable as such a hydrophobic group each have 1 to 40 carbon atoms (more preferably 1 to 30, particularly preferably 1 to 20). With respect to such an alkyl group, an alkynyl group and an alkenyl group as a hydrophobic group, if the number of carbon atoms exceeds the above upper limit, it becomes difficult to obtain a commercially available hydrophobic material having such a group as a hydrophobic group, and it is also hydrophobic. The reactivity of the sex material tends to decrease. The alkyl group, alkynyl group, and alkenyl group may be linear or branched, respectively, from the viewpoint of low steric hindrance and easy reaction. , Linear ones are more preferable.

また、このような疎水基として好適なフッ素原子含有基としては、例えば、フルオロアルキル基、フルオロエーテル基等が挙げられる。ここで、フルオロアルキル基とは、水素原子の少なくとも一部がフッ素原子に置換されたアルキル基(水素原子が部分的にフッ素原子に置換されたアルキル基又はパーフルオロアルキル基)を意味する。このようなフルオロアルキル基は、炭素原子に結合する水素原子が1個以上のフッ素原子により置換されたアルキル基であればよく、直鎖状のものであっても分岐鎖状のものであってもよい。 Further, examples of the fluorine atom-containing group suitable as such a hydrophobic group include a fluoroalkyl group and a fluoroether group. Here, the fluoroalkyl group means an alkyl group in which at least a part of a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom (an alkyl group or a perfluoroalkyl group in which a hydrogen atom is partially substituted with a fluorine atom). Such a fluoroalkyl group may be an alkyl group in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom is substituted with one or more fluorine atoms, and may be a linear one or a branched chain one. May be good.

また、このようなフルオロアルキル基(水素原子の少なくとも一部がフッ素原子に置換されたアルキル基)の主骨格(炭素骨格)の炭素数(アルキル鎖の炭素数)は1〜16(更に好ましくは1〜10、特に好ましくは1〜8)であることが好ましい。なお、このようなフルオロアルキル基の主骨格の炭素数の数値範囲の下限値は3であることがより好ましい。このような炭素数が前記上限を超えると、かかる基を有する疎水性材料の分子が嵩高くなり、疎水基を導入する際の反応が立体効果により進行し難くなる傾向にある。なお、このような炭素数を前記範囲内とすることで、疎水層を形成した際に、より高度な疎水性が得られる傾向にある。 Further, the carbon number (carbon number of the alkyl chain) of the main skeleton (carbon skeleton) of such a fluoroalkyl group (alkyl group in which at least a part of a hydrogen atom is replaced with a fluorine atom) is 1 to 16 (more preferably). It is preferably 1 to 10, particularly preferably 1 to 8). The lower limit of the numerical range of the number of carbon atoms in the main skeleton of such a fluoroalkyl group is more preferably 3. When the number of carbon atoms exceeds the upper limit, the molecules of the hydrophobic material having such a group become bulky, and the reaction at the time of introducing the hydrophobic group tends to be difficult to proceed due to the steric effect. By setting the number of carbon atoms within the above range, a higher degree of hydrophobicity tends to be obtained when the hydrophobic layer is formed.

なお、このようなフルオロアルキル基を疎水基として有する疎水性材料が、フルオロアルキル基を複数有するものである場合、その複数のフルオロアルキル基は、それぞれ、同一のものであってもよく、あるいは、異なるものであってもよい。ここにおいて、複数のフルオロアルキル基は、それぞれ独立に、炭素原子に結合する水素原子が1個以上のフッ素原子により置換された炭素数が1〜16(より好ましくは1〜8)の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることが好ましい。 When the hydrophobic material having such a fluoroalkyl group as a hydrophobic group has a plurality of fluoroalkyl groups, the plurality of fluoroalkyl groups may be the same or may be the same. It may be different. Here, each of the plurality of fluoroalkyl groups is a linear chain having 1 to 16 (more preferably 1 to 8) carbon atoms in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom is replaced by one or more fluorine atoms. Alternatively, it is preferably a branched alkyl group.

また、このようなフルオロアルキル基としては、直鎖状のものであって、かつ、アルキル基中の水素原子の全てがフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基であることがより好ましい。さらに、このような直鎖状のパーフルオロアルキル基としては、炭素数が3〜8のものが特に好ましい。このような炭素数が前記下限未満では疎水性の効果が十分に得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、疎水基が嵩高くなって、疎水基を導入する際の反応が立体障害により進行し難くなり、有機シリカ薄膜との反応が十分に進まない傾向にある。 Further, such a fluoroalkyl group is more preferably a perfluoroalkyl group which is linear and in which all the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with fluorine atoms. Further, as such a linear perfluoroalkyl group, one having 3 to 8 carbon atoms is particularly preferable. If the number of carbon atoms is less than the lower limit, the hydrophobic effect tends not to be sufficiently obtained. On the other hand, if the number of carbon atoms exceeds the upper limit, the hydrophobic group becomes bulky and the reaction when introducing the hydrophobic group is steric. It becomes difficult to proceed due to the obstacle, and the reaction with the organic silica thin film tends not to proceed sufficiently.

このようなフルオロアルキル基としては、例えば、式:CF−、CF−CH−、CF−CF−、CF−CH−CH−、CF−CF−CH−、CF−CF−CF−、CF−CF−CH−CH−、F−CH−CF−CH−CH−、CF(CF)−CH−CH−で表される基等が挙げられる。 Examples of such fluoroalkyl groups include the formulas: CF 3- , CF 3- CH 2- , CF 3- CF 2- , CF 3- CH 2- CH 2- , CF 3- CF 2- CH 2- , CF 3 -CF 2 -CF 2 - , CF 3 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -, F-CH 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -, CF 2 (CF 3) -CH 2 -CH Examples include groups represented by 2- .

このようなフルオロアルキル基の中でも、かかる基を有する疎水性材料(試薬)の汎用性、及び、その疎水性材料の反応の制御がより容易になること、等といった観点からは、3,3,3−トリフルオロプロピル基、1H,1H,2H,2H−ノナフルオロヘキシル基、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル基がより好ましい。これらの中でも、フルオロアルキル基としては、更に反応性の制御がし易く、反応時に立体障害による影響を受け難いといった観点から、3,3,3−トリフルオロプロピル基、1H,1H,2H,2H−ノナフルオロヘキシル基が特に好ましい。 Among such fluoroalkyl groups, 3,3, from the viewpoints of versatility of the hydrophobic material (reagent) having such a group and easier control of the reaction of the hydrophobic material. More preferably, 3-trifluoropropyl group, 1H, 1H, 2H, 2H-nonafluorohexyl group, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl group. Among these, the fluoroalkyl group is a 3,3,3-trifluoropropyl group, 1H, 1H, 2H, 2H from the viewpoint that the reactivity is more easily controlled and it is not easily affected by steric hindrance during the reaction. -Nonafluorohexyl groups are particularly preferred.

また、前記フッ素原子含有基として好適なフルオロエーテル基は、下記一般式(i): Further, a fluoroether group suitable as the fluorine atom-containing group is described in the following general formula (i):

[式(i)中、R10は、水素原子の少なくとも一部がフッ素原子に置換された2価のアルキレン基(フッ化アルキレン基)を示す。]
で表される構造を有する基をいう。このような式(i)中のR10(水素原子の少なくとも一部がフッ素原子に置換されたアルキレン基(フッ化アルキレン基))としては、下記一般式(ii):
−C2n− (ii)
[式(ii)中、nは1〜10(好ましくは1〜5、更に好ましくは1〜4)の整数を示す。]
で表される2価のパーフルオロアルキレン基がより好ましい。このような2価のパーフルオロアルキレン基は、直鎖状であってもよく、あるいは、分岐鎖状であってもよく、特に制限されないが、直鎖状のものがより好ましい。また、このような2価のパーフルオロアルキレン基において、nの値が前記上限を超えると立体障害が大きく、有機シリカとの反応が進行しにくくなる傾向にある。このように、上記式(i)中のR10が上記式(ii)で表される基である場合(この場合、上記式(i)で表される構造は、式:−C2n−O−で表される構造となる)、上記式(i)で表される構造として好適なものとしては、例えば、式:−CF−CF−O−、−CF−CF−CF−O−、−CF−CF−CF−CF−O−で表される基等が挙げられる。
[In formula (i), R 10 represents a divalent alkylene group (fluorinated alkylene group) in which at least a part of a hydrogen atom is replaced with a fluorine atom. ]
A group having a structure represented by. As R 10 (alkylene group in which at least a part of hydrogen atom is substituted with fluorine atom (fluorinated alkylene group)) in the formula (i), the following general formula (ii):
−C n F 2n − (ii)
[In formula (ii), n represents an integer of 1 to 10 (preferably 1 to 5, more preferably 1 to 4). ]
The divalent perfluoroalkylene group represented by is more preferable. Such a divalent perfluoroalkylene group may be linear or branched chain, and is not particularly limited, but a linear group is more preferable. Further, in such a divalent perfluoroalkylene group, when the value of n exceeds the upper limit, steric hindrance is large and the reaction with organic silica tends to be difficult to proceed. As described above, when R 10 in the above formula (i) is a group represented by the above formula (ii) (in this case, the structure represented by the above formula (i) is represented by the formula: −C n F 2n. a structure represented by -O-), as being suitable as a structure represented by the formula (i), for example, the formula: -CF 2 -CF 2 -O -, - CF 2 -CF 2 - CF 2 -O -, - CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -O- , a group represented by and the like.

このような式(i)で表される構造を有するフルオロエーテル基としては、例えば、下記一般式(iii):
20−(O−C2nα− (iii)
[式(iii)中、R20は、水素原子が1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜16のアルキル基を示し、nは1〜10(好ましくは1〜5、更に好ましくは1〜4)の整数を示し、αは1以上の整数を示す。]
で表される構造部分を有する基を好適なものとして例示できる(なお、このようなフルオロエーテル基が疎水性材料中に複数含まれる場合、各フルオロエーテル基中のR、n及びαはそれぞれ独立に選択でき、それぞれ同一のものであっても異なるものであってもよい)。
Examples of the fluoroether group having a structure represented by the formula (i) include the following general formula (iii):
R 20 - (O-C n F 2n) α - (iii)
[In formula (iii), R 20 represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with one or more fluorine atoms, and n is 1 to 10 (preferably 1 to 5, More preferably, it indicates an integer of 1 to 4), and α indicates an integer of 1 or more. ]
In may be exemplified a group having the structure represented as being preferred (Note that if such a fluoroether group is contained more in the hydrophobic material, R 2, n and α respectively in the fluoroether group They can be selected independently and may be the same or different).

このような式(iii)中のR20として選択され得る、水素原子が1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいアルキル基は、直鎖状のものであっても、分岐鎖状のものであってもよく、特に制限されないが、直鎖状のものであることが好ましい。このようなR20として選択され得る1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいアルキル基の炭素数は、立体障害による反応抑制を防止するといった観点から、1〜16であることがより好ましく、1〜8であることがより好ましい。このようなR20としては、式:CF−、CF−CF−O−、CF−CF−CF−O−で表される基のうちのいずれかであることが好ましい。 Such may be selected as R 20 in the formula (iii), an alkyl group which may be substituted hydrogen atoms by one or more fluorine atoms, be in a straight chain, branched It may be a linear one, and is not particularly limited, but a linear one is preferable. The number of carbon atoms of such R 20 as selected may one or more fluorine atoms by an optionally substituted alkyl group, from the viewpoint of preventing the reaction inhibition due to steric hindrance, more preferably from 1 to 16 , 1 to 8, more preferably. Such R 20 is preferably any one of the groups represented by the formulas: CF 3- , CF 3- CF 2- O-, and CF 3- CF 2- CF 2- O-.

また、上記式(iii)中において式:−C2n−で表される構造部分は、上記式(ii)で表されるパーフルオロアルキレン基である。例えば、式:−CF−、−CF(CF)−、−CH−CF−、−CF−CF−、−CF−CF−CH−CH−、−CH−CF−CH−CH−、−CF(CF)−CH−CH−で表される基等が挙げられる。 Further, the structural portion represented by the formula: −C n F 2n − in the above formula (iii) is a perfluoroalkylene group represented by the above formula (iii). For example, the formula: -CF 2 -, - CF ( CF 3) -, - CH 2 -CF 2 -, - CF 2 -CF 2 -, - CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -, - CH 2 Examples thereof include groups represented by −CF 2 −CH 2 −CH 2 − and −CF (CF 3 ) −CH 2 −CH 2 −.

また、このような式(iii)中において、αは、式(iii)中の式:(O−C2n)で表される構造が導入されている数を表す。このようなαの値としては、1以上であればよいが、1〜100であることがより好ましく、1〜40であることが更に好ましい。このようなαの値が前記上限を超えると反応性の制御が困難になる傾向にある。 Further, in such an equation (iii), α represents a number in which a structure represented by the equation: ( OC n F 2n ) in the equation (iii) is introduced. The value of such α may be 1 or more, but more preferably 1 to 100, and further preferably 1 to 40. If the value of α exceeds the upper limit, it tends to be difficult to control the reactivity.

また、上記式(iii)中においてαが2以上の整数である場合、複数の式:(O−C2n)で表される構造を含有することとなるが、この場合に、複数の式:−(O−C2n)−で表される構造は、それぞれ同一のものであってもよく、あるいは、異なるものであってもよい。また、上記式(iii)中において、式:−(O−C2nα−で表される構造部分は、以下の条件(A)〜(F):
条件(A) 式:−(OC)−で表される基をa個有すること、
条件(B) 式:−(OC)−で表される基をb個有すること、
条件(C) 式:−(OC)−で表される基をc個有すること、
条件(D) 式:−(OCF)−で表される基をd個有有すること、
条件(E) 上記a、b、c及びdはそれぞれ独立に0〜200を示すこと、
条件(F) 上記a、b、c及びdの和が1以上であること、
を満たすことがより好ましい(ここにおいて、a、b、c及びdの和は1〜100であることが特に好ましい)。なお、a、b、c及びdはぞれぞれ、1〜60であることが好ましく、1〜40であることがより好ましい。また、式:−(O−C2nα−で表される構造中の式:O−C2nで表される構造部分は直鎖状のものが好ましく、中でも、式:O−CFCF、O−CFCFCF、O−CFCFCFCFで表される構造を有することがより好ましい。また、上記条件(A)〜(F)を満たす、式:−(O−C2nα−で表される構造部分は、例えば、式:−(O−CFCFCF−(OCFCF−で表される構造であってもよい。
Further, when α is an integer of 2 or more in the above formula (iii), it contains a structure represented by a plurality of formulas: ( OC n F 2n ). In this case, a plurality of structures are included. The structures represented by the formula: − (OC n F 2n ) − may be the same or different. Further, in the above formula (iii), the structural portion represented by the formula: − (OC n F 2n ) α − is subject to the following conditions (A) to (F) :.
Condition (A) Formula: Having a groups represented by-(OC 4 F 8 )-.
Condition (B) Formula: Having b groups represented by-(OC 3 F 6 )-.
Condition (C) Formula: Having c groups represented by-(OC 2 F 4 )-.
Condition (D) Formula: Having d groups represented by-(OCF 2 )-.
Condition (E) The above a, b, c and d independently indicate 0 to 200.
Condition (F) The sum of the above a, b, c and d is 1 or more.
Is more preferable (here, the sum of a, b, c and d is particularly preferably 1 to 100). In addition, a, b, c and d are each preferably 1 to 60, and more preferably 1 to 40, respectively. Further, the structural portion represented by the formula: − (OC n F 2n ) α − in the structure represented by the formula: O—C n F 2n is preferably linear, and among them, the formula: O. -CF 2 CF 2 , O-CF 2 CF 2 CF 2 , O-CF 2 CF 2 CF 2 It is more preferable to have a structure represented by CF 2 . Further, the structural portion represented by the formula: − (OC n F 2n ) α − satisfying the above conditions (A) to (F) is, for example, the formula: − (O−CF 2 CF 2 CF 2 ). The structure may be represented by b − (OCF 2 CF 2 ) c −.

また、上記式(iii)で表される構造部分を有する基(フルオロエーテル基として好適な基)としては、下記式(iii−1):
20−(O−C2nα−X− (iii−1)
[式中、R20、n及びαはそれぞれ式(iii)中のR20、n及びαと同義であり、Xは単結合又は2価の有機基を示す。]
で表される基であってもよい。このような式(iii−1)中のXとして選択され得る2価の有機基としては、式:−CH−、−CF−、−CHF−で表される基のうちのいずれかであることが好ましい。
Further, as a group having a structural portion represented by the above formula (iii) (a group suitable as a fluoroether group), the following formula (iii-1):
R 20 - (O-C n F 2n) α -X- (iii-1)
Wherein has the same meaning as R 20, R 20 in the n and alpha, respectively formula (iii), n and alpha, X represents a single bond or a divalent organic group. ]
It may be a group represented by. The divalent organic group that can be selected as X in the formula (iii-1) is any of the groups represented by the formulas: -CH 2- , -CF 2- , -CHF-. It is preferable to have.

さらに、前記疎水基として好適な、フッ素原子以外のハロゲン原子を含有するハロゲン原子含有基としては、フッ素原子の代わりにハロゲン原子を利用する以外は、前述のフッ素原子含有基と同様の構造のものを適宜利用できる。このようなフッ素原子以外のハロゲン原子含有基としてはフッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキニル基、フッ素原子以外のハロゲン原子が好ましい。 Further, the halogen atom-containing group containing a halogen atom other than the fluorine atom, which is suitable as the hydrophobic group, has the same structure as the above-mentioned fluorine atom-containing group except that a halogen atom is used instead of the fluorine atom. Can be used as appropriate. As such a halogen atom-containing group other than the fluorine atom, an alkyl halide group containing a halogen atom other than the fluorine atom, an alkynyl halide group containing a halogen atom other than the fluorine atom, and a halogen atom other than the fluorine atom are preferable.

このようなフッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基は、水素原子の少なくとも一部がフッ素原子以外のハロゲン原子に置換されたアルキル基(ハロゲン化アルキル基)からなる基である。このようなフッ素原子以外のハロゲン原子としては、汎用性の高さ、安定性、再現のし易さの観点から、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。このようなハロゲン化アルキル基の炭素数としては、1〜5(更に好ましくは1〜4、特に好ましくは1〜3)であることが好ましい。このような炭素数が前記上限を超えると反応性が低くなり、疎水層の形成が十分に進まない傾向にある。 Such an alkyl halide group containing a halogen atom other than a fluorine atom is a group composed of an alkyl group (alkyl halide group) in which at least a part of the hydrogen atom is replaced with a halogen atom other than the fluorine atom. As the halogen atom other than the fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom are preferable, and a chlorine atom and a bromine atom are more preferable, from the viewpoint of high versatility, stability and ease of reproduction. Chlorine atoms are particularly preferred. The number of carbon atoms of such an alkyl halide group is preferably 1 to 5 (more preferably 1 to 4, particularly preferably 1 to 3). When the number of carbon atoms exceeds the upper limit, the reactivity becomes low and the formation of the hydrophobic layer tends not to proceed sufficiently.

このようなハロゲン化アルキル基としては、例えば、式:CCl−、CBr−、CCl(CCl)−、CBr(CBr)−、CH−CCl−、CH−CBr−、CCl−CCl−、CBr−CBr−、CCl−CCl−CH−CH−、CBr−CBr−CH−CH−、−CH−CH−Cl、−CH−CH−Br、−CH−CH−O−CH−Cl、−CHCl、−CHBr、−CH−CH−CH−Clで表される基等が挙げられ、中でも、試薬の汎用性の高さ、反応の容易さの観点から、式:−CHCl、−CH−CH−Clで表される基が好ましい。 Such halogenated alkyl group, for example, the formula: CCl 3 -, CBr 3 - , CCl 2 (CCl 3) -, CBr 2 (CBr 3) -, CH 3 -CCl 2 -, CH 3 -CBr 2 -, CCl 3 -CCl 2 -, CBr 3 -CBr 2 -, CCl 3 -CCl 2 -CH 2 -CH 2 -, CBr 3 -CBr 2 -CH 2 -CH 2 -, - CH 2 -CH 2 -Cl , -CH 2 -CH 2 -Br, -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -Cl, -CH 2 Cl, -CH 2 Br, a group represented by -CH 2 -CH 2 -CH 2 -Cl Among them, the groups represented by the formulas: -CH 2 Cl and -CH 2- CH 2- Cl are preferable from the viewpoint of high versatility of the reagent and easiness of reaction.

また、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルケニル基は、水素原子の少なくとも一部がフッ素原子以外のハロゲン原子に置換されたアルケニル基(ハロゲン化アルケニル基)からなる基である。このようなフッ素原子以外のハロゲン原子としては、汎用性の高さ、安定性、再現のし易さの観点から、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。このようなハロゲン化アルケニル基の炭素数としては、2〜5(更に好ましくは2〜4、特に好ましくは2〜3)であることが好ましい。このような炭素数が前記上限を超えると反応性が低くなり、疎水層の形成が十分に進まない傾向にある。 The halogenated alkenyl group containing a halogen atom other than the fluorine atom is a group composed of an alkenyl group (halogenated alkenyl group) in which at least a part of the hydrogen atom is replaced with a halogen atom other than the fluorine atom. As the halogen atom other than the fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom are preferable, and a chlorine atom and a bromine atom are more preferable, from the viewpoint of high versatility, stability and ease of reproduction. Chlorine atoms are particularly preferred. The number of carbon atoms of such a halogenated alkenyl group is preferably 2 to 5 (more preferably 2 to 4, particularly preferably 2 to 3). When the number of carbon atoms exceeds the upper limit, the reactivity becomes low and the formation of the hydrophobic layer tends not to proceed sufficiently.

また、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキニル基は、水素原子の少なくとも一部がフッ素原子以外のハロゲン原子に置換されたアルキニル基(ハロゲン化アルキニル基)からなる基である。このようなフッ素原子以外のハロゲン原子としては、汎用性の高さ、安定性、再現のし易さの観点から、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。このようなハロゲン化アルキニル基の炭素数としては、2〜5(更に好ましくは2〜4、特に好ましくは2〜3)であることが好ましい。このような炭素数が前記上限を超えると反応性が低くなり、疎水層の形成が十分に進まない傾向にある。 Further, the halogenated alkynyl group containing a halogen atom other than the fluorine atom is a group composed of an alkynyl group (halogenated alkynyl group) in which at least a part of the hydrogen atom is replaced with a halogen atom other than the fluorine atom. As the halogen atom other than the fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom are preferable, and a chlorine atom and a bromine atom are more preferable, from the viewpoint of high versatility, stability and ease of reproduction. Chlorine atoms are particularly preferred. The number of carbon atoms of such a halogenated alkynyl group is preferably 2 to 5 (more preferably 2 to 4, particularly preferably 2 to 3). When the number of carbon atoms exceeds the upper limit, the reactivity becomes low and the formation of the hydrophobic layer tends not to proceed sufficiently.

さらに、前記疎水性材料が有する、有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基としては、特に制限されないが、例えば、下記一般式(iv):
Me−Z (iv)
[式(iv)中、Meは金属原子を示し、Zは加水分解性の置換基を示す。]
で表される構造部分を有する基が挙げられる。
Further, the functional group of the hydrophobic material that can be covalently bonded to the silica skeleton of organic silica is not particularly limited, but for example, the following general formula (iv):
Me-Z (iv)
[In formula (iv), Me represents a metal atom and Z represents a hydrolyzable substituent. ]
Examples thereof include groups having a structural portion represented by.

このような式(iv)中のMe(金属原子)としては、例えば、ケイ素原子、アルミニウム原子、チタニウム原子、ジルコニウム原子等が挙げられ、中でも、試薬の安全性や反応制御のし易さの観点から、ケイ素原子が特に好ましい。 Examples of Me (metal atom) in such a formula (iv) include silicon atom, aluminum atom, titanium atom, zirconium atom, etc. Among them, from the viewpoint of reagent safety and ease of reaction control. Therefore, a silicon atom is particularly preferable.

また、このような加水分解性の置換基(Z)としては、特に制限されず、ハロゲン原子、直鎖状あるいは分岐鎖状のアルコキシ基(より好ましくは、後述の式:−OR30で表されるアルコキシ基)、水酸基、直鎖状あるいは分岐鎖状のアルキル基、Meがケイ素原子である場合にSi−O−Si架橋の一部構造であるO原子、Meがケイ素原子である場合にSi−N−Si架橋の一部構造であるN原子、式:−OCOR31、−O−N=、−C(R31−で表される基(式中のR31は置換あるいは未置換の炭素数1〜4のアルキル基を示す。)等が挙げられる。 Further, such a hydrolyzable substituent (Z) is not particularly limited, and is represented by a halogen atom, a linear or branched alkoxy group (more preferably, the formula: −OR 30 described later). Alkoxy group), hydroxyl group, linear or branched alkyl group, O atom which is a partial structure of Si—O—Si crosslinked when Me is a silicon atom, Si when Me is a silicon atom N atom is part structure of -N-Si crosslinking formula: -OCOR 31, -O-N = , - C (R 31) 2 - R 31 group (wherein, represented by a substituted or unsubstituted (Shows an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) and the like.

このような加水分解性の置換基に関する式:−Zで表される基としては、汎用性、試薬の安定性の観点からは、Zが、ハロゲン原子である基(更に好ましくは塩素原子)、又は、下記一般式(v):
−OR30 (v)
[R30は炭素数1〜8(更に好ましくは1〜5、特に好ましくは1〜3)のアルキル基を示す。]
で表されるアルコキシ基がより好ましい。このようなR30として選択され得るアルキル基は、直鎖状のものであっても、分岐鎖状のものであってもよいが、入手の容易性や、産業利用のし易さといった観点からは、直鎖状のものがより好ましい。なお、このようなR30の炭素数が前記上限を超えるとアルコキシ基の反応性が低下し、加水分解が十分に進行しない傾向にある。
Formulas relating to such hydrolyzable substituents: As the group represented by −Z, from the viewpoint of versatility and reagent stability, a group in which Z is a halogen atom (more preferably a chlorine atom), Alternatively, the following general formula (v):
−OR 30 (v)
[R 30 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms (more preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 3). ]
The alkoxy group represented by is more preferable. Alkyl groups such may be selected as R 30 can be of a straight chain, it may be one branched, from the viewpoint of easiness and industrial use easiness of availability Is more preferably linear. If the number of carbon atoms of R 30 exceeds the above upper limit, the reactivity of the alkoxy group is lowered, and hydrolysis tends not to proceed sufficiently.

なお、このような式:−OR30で表されるアルコキシ基が金属原子(Me)に結合した構造部分を有することにより、前記有機シリカ薄膜上の水酸基(−OH)と、容易に加水分解反応させることが可能となり、これにより、前記金属原子(Me)を酸素を介して、シリカ骨格を形成するケイ素原子(Si)に対して、より効率よく導入することが可能となり(式:Me−O−Si(かかる式中のSiはシリカ骨格を形成するケイ素原子)で表される構造部分をより効率よく形成することが可能となり)、前記有機シリカ薄膜を形成する有機シリカのシリカ骨格と前記疎水性材料をより効率よく反応(共有結合)させることが可能となる。 In addition, since the alkoxy group represented by the formula: −OR 30 has a structural portion bonded to a metal atom (Me), it easily hydrolyzes with the hydroxyl group (−OH) on the organic silicon thin film. This makes it possible to more efficiently introduce the metal atom (Me) into the silicon atom (Si) forming the silica skeleton via oxygen (formula: Me-O). -Si (Si in such a formula can form a structural portion represented by a silicon atom forming a silica skeleton) more efficiently), the silica skeleton of the organic silica forming the organic silica thin film and the hydrophobicity. It becomes possible to react (covalently bond) the sex material more efficiently.

また、このような疎水基及び有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する前記疎水性材料としては、下記式(vi): Further, as the hydrophobic material having such a hydrophobic group and a functional group covalently bonded to the silica skeleton of organic silica, the following formula (vi):

[式中、Dは、前記疎水基(前記アルキル基、前記アルキニル基、前記アルケニル基、前記フッ素原子含有基、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキニル基、及び、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルケニル基からなる群から選択される少なくとも1種の基が好ましい)を示し(なお、Dが複数存在する場合、Dはそれぞれ同一のものであっても異なるものであってもよい)、Zは、前記加水分解性の置換基を示し(Zは式(iv)中のZと同義である。なお、Zが複数存在する場合、Zはそれぞれ同一のものであっても異なるものであってもよい)、Meは金属原子を示し(Meは式(iv)中のMeと同義である)、e及びfは、それぞれ独立に1以上の整数でありかつeとfの和が金属原子Meの価数(原子価)と同じ値となるようにして選択される値(例えば、MeがSiである場合には、価数が4であるため、eとfの和が4となるようにしてそれぞれ選択される整数(eとfは、MeがSiである場合、e+f=4、e≧1、f≧1といった条件を満たす整数となる)である。]
で表される化合物を好適に利用できる。
[In the formula, D is the hydrophobic group (the alkyl group, the alkynyl group, the alkenyl group, the fluorine atom-containing group, the alkyl halide group containing a halogen atom other than the fluorine atom, the halogen atom other than the fluorine atom. It shows (preferably at least one group selected from the group consisting of a halogenated alkynyl group containing a halogen atom and a halogenated alkenyl group containing a halogen atom other than the fluorine atom) (when a plurality of D's are present, D is preferable). Each may be the same or different), where Z indicates the hydrolyzable substituent (Z is synonymous with Z in formula (iv). If present, Z may be the same or different, respectively), Me represents a metal atom (Me is synonymous with Me in formula (iv)), and e and f are: When each is an integer of 1 or more independently and the sum of e and f is the same value as the valence (valence) of the metal atom Me (for example, when Me is Si), the value is selected. Since the valence is 4, the integers selected so that the sum of e and f is 4, respectively (e and f are e + f = 4, e ≧ 1, f ≧ 1 when Me is Si, etc.) It is an integer that satisfies the condition).]
The compound represented by is preferably used.

このような式(vi)中においてDで表される疎水基としては、上述の脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基であればよく、特に制限されないが、中でも、前記アルキル基、前記アルキニル基、前記アルケニル基、前記フッ素原子含有基、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基であることがより好ましい。また、このような式(vi)中においてZで表される加水分解性の置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基(より好ましくは、上記式:−OR30で表されるアルコキシ基)、水酸基、直鎖あるいは分岐状のアルキル基、Meがケイ素原子である場合にSi−O−Si架橋の一部構造であるO原子、Meがケイ素原子である場合にSi−N−Si架橋の一部構造であるN原子が好ましく、中でも、クロロ原子又はアルコキシ基が特に好ましい。このような式(vi)中においてMeで表される金属原子としては、ケイ素原子が特に好ましい。 The hydrophobic group represented by D in such a formula (vi) may be any hydrophobic group having the above-mentioned aliphatic carbon skeleton as the main skeleton, and is not particularly limited. Among them, the alkyl group, More preferably, it is an alkyl halide group containing the alkynyl group, the alkenyl group, the fluorine atom-containing group, and a halogen atom other than the fluorine atom. Further, as the hydrolyzable substituent represented by Z in such a formula (vi), a halogen atom, an alkoxy group (more preferably, the above formula: an alkoxy group represented by −OR 30 ), a hydroxyl group , A linear or branched alkyl group, an O atom which is a part of the Si—O—Si crosslink when Me is a silicon atom, and a part of the Si—N—Si bridge when Me is a silicon atom. The N atom having a structure is preferable, and a chloro atom or an alkoxy group is particularly preferable. As the metal atom represented by Me in such a formula (vi), a silicon atom is particularly preferable.

なお、Meがケイ素原子である場合に、ZがSi−O−Si架橋の一部構造であるO原子を示す場合、上記式(vi)で表される化合物は、式:
(D)−Si(Z)−O−Si(Z)−(D)
[式中、eとfはそれぞれ、それらの和が3となるようにして選択される、0〜3のうちのいずれかの整数を示す(なお、eとfはそれぞれ1以上であることが好ましい)。]
で表される化合物であることが好ましく、この場合の化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンを利用してもよい。また、Meがケイ素原子である場合にZがSi−N−Si架橋の一部構造であるN原子を示す場合、上記式(vi)で表される化合物は、式:
(D)−Si−NH−Si−(D)
[式中、eは3の整数を示す]
で表される化合物であることが好ましく、この場合の化合物としては、例えば、テトラメチル−1,3−ビス(クロロメチル)ジシラザン、ヘキサメチルジシラザンを利用してもよい。
When Me is a silicon atom and Z indicates an O atom which is a partial structure of Si—O—Si crosslink, the compound represented by the above formula (vi) is of the formula:
(D) e -Si (Z) f -O-Si (Z) f - (D) e
[In the equation, e and f each indicate an integer of 0 to 3 selected so that the sum of them is 3 (note that e and f are 1 or more, respectively). preferable). ]
It is preferable that the compound is represented by, and as the compound in this case, for example, hexamethyldisiloxane or 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane may be used. When Me is a silicon atom and Z indicates an N atom which is a partial structure of Si—N—Si crosslink, the compound represented by the above formula (vi) is of the formula:
(D) e -Si-NH-Si- (D) e
[In the formula, e indicates an integer of 3]
It is preferable that the compound is represented by, and as the compound in this case, for example, tetramethyl-1,3-bis (chloromethyl) disilazane and hexamethyldisilazane may be used.

このような式(vi)で表される化合物(疎水性材料として好適な化合物)としては、例えば、前記式(iv)中の金属原子(Me)がケイ素原子である場合、式: Examples of the compound represented by the formula (vi) (a compound suitable as a hydrophobic material) include, for example, when the metal atom (Me) in the formula (iv) is a silicon atom, the formula:

[式中のDは前記疎水基を示し、R30は式(v)中のR30と同義である。]
で表されるアルコキシシラン化合物や、式:
[D in the formula represents the hydrophobic group, R 30 has the same meaning as R 30 in formula (v). ]
Alkoxysilane compound represented by, formula:

[式中のDはアルキル基を示す。]
で表されるクロロトリアルキルシラン化合物等を好適に利用できる。
[D in the formula represents an alkyl group. ]
A chlorotrialkylsilane compound represented by is preferably used.

また、このような式(vi)で表される化合物(疎水性材料として好適な化合物)としては、前記式(iv)中の金属原子(Me)がケイ素原子である場合、前記式(iv)中の加水分解性の置換基(Z)の種類に応じて、例えば、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、、トリエトキシ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(1H,1H,2H,2H−ノナフルオロヘキシル)シラン、トリエトキシ(1H,1H,2H,2H−トリデカフルオロオクチル)シラン)等のフッ化アルキルトリアルコキシシラン;トリフルオロプロピルジメチルクロロシラン等のトリフルオロアルキルジアルキルクロロシラン;クロロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、トリプロピルクロロシラン等のトリアルキルクロロシラン;(2−クロロエチル)トリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等の塩化アルキルトリアルコキシシラン;(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)ジメチルクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、テトラメチル−1,3−ビス(クロロメチル)ジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン等の疎水基を含有するシラン化合物等を好適なものとして挙げることができる。 Further, as a compound represented by such a formula (vi) (a compound suitable as a hydrophobic material), when the metal atom (Me) in the formula (iv) is a silicon atom, the formula (iv) is used. Depending on the type of hydrolyzable substituent (Z) in, for example, trimethoxy (3,3,3-trifluoropropyl) silane, triethoxy (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl) silane, Fluoroalkyltrialkoxysilanes such as trimethoxy (1H, 1H, 2H, 2H-nonafluorohexyl) silanes, triethoxy (1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluorooctyl) silanes; trifluoropropyldimethylchlorosilanes and the like Fluoroalkyldialkylchlorosilanes; trialkylchlorosilanes such as chlorotrimethylsilane, chlorotriethylsilane, tripropylchlorosilane; alkyltrialkoxysilanes chloride such as (2-chloroethyl) trimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane; (heptadecafluoro) -1,1,2,2-tetrahydrodecyl) dimethylchlorosilane, octadecyltrichlorosilane, tetramethyl-1,3-bis (chloromethyl) disilazane, hexamethyldisilazane, 3- (methacryloyloxy) propyltrimethoxysilane, etc. A silane compound containing a hydrophobic group and the like can be mentioned as suitable ones.

さらに、前記疎水基及び有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する前記疎水性材料としては、下記式(vii): Further, as the hydrophobic material having a functional group covalently bonded to the hydrophobic group and the silica skeleton of the organic silica, the following formula (vii):

[式中、Dは、前記疎水基(前記アルキル基、前記アルキニル基、前記アルケニル基、前記フッ素原子含有基、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキニル基、及び、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルケニル基からなる群から選択される少なくとも1種の基が好ましい)を示し、Zは前記加水分解性の置換基を示し(Zは式(iv)中のZと同義である。なお、Zが複数存在する場合、Zはそれぞれ同一のものであっても異なるものであってもよい)、Meは金属原子を示し(Meは式(iv)中のMeと同義である)、R40は、一つの水素原子が式:−Me−(Z)gで表される基に置換された2価の基(中でも、好ましくは、一つの水素原子が式:−Me−(Z)gで表される基に置換された、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基;並びに、これらの基のうちの少なくとも一つの水素原子が更にハロゲン原子に置換された基からなる群から選択される基)を示し、gは、1以上の整数でありかつ金属原子Meの価数(原子価)から1を引いた数値と同じ値となるようにして選択される数値(例えば、MeがSiである場合には、価数が4であるため、gは3となるようにしてそれぞれ選択される整数となる)であり、hは、1〜16の整数(より好ましくは1〜10の整数)を示す。]
で表される化合物も好適に利用できる。
[In the formula, D is the hydrophobic group (the alkyl group, the alkynyl group, the alkenyl group, the fluorine atom-containing group, the alkyl halide group containing a halogen atom other than the fluorine atom, the halogen atom other than the fluorine atom. (Preferably at least one group selected from the group consisting of a halogenated alkynyl group containing the above and a halogenated alkenyl group containing a halogen atom other than the fluorine atom), where Z is the hydrolyzable substituent. (Z is synonymous with Z in the formula (iv). When there are a plurality of Z, Z may be the same or different), Me indicates a metal atom. (Me is synonymous with Me in formula (iv)), R 40 is a divalent group in which one hydrogen atom is replaced with a group represented by the formula: -Me- (Z) g (among others, Preferably, an alkylene group, an alkenylene group and an alkynylene group in which one hydrogen atom is substituted with a group represented by the formula: -Me- (Z) g; and at least one hydrogen atom of these groups. Further, a group selected from the group consisting of groups substituted with halogen atoms) is shown, and g is an integer of 1 or more and the same value as the valence (atomic value) of the metal atom Me minus 1. (For example, when Me is Si, since the valence is 4, g is an integer selected so as to be 3), and h is An integer of 1 to 16 (more preferably an integer of 1 to 10) is shown. ]
The compound represented by is also preferably used.

このような式(vii)中のDで表される疎水基としては、上述の脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基であればよく、特に制限されないが、中でも、前記アルキル基、前記アルキニル基、前記アルケニル基、前記フッ素原子含有基、前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基であることがより好ましく、フッ素原子含有基が更に好ましい。また、式(vii)中のDで表される疎水基としては、上記式(iii−1)で表される基であることがより好ましい。 The hydrophobic group represented by D in such a formula (vii) may be any hydrophobic group having the above-mentioned aliphatic carbon skeleton as the main skeleton, and is not particularly limited. Among them, the alkyl group, The alkynyl group, the alkenyl group, the fluorine atom-containing group, and the alkyl halide group containing a halogen atom other than the fluorine atom are more preferable, and the fluorine atom-containing group is further preferable. Further, as the hydrophobic group represented by D in the formula (vii), the group represented by the above formula (iii-1) is more preferable.

また、このような式(vii)中においてZで表される加水分解性の置換基としては、ハロゲン原子、上記式:−OR30で表されるアルコキシ基(式中のR30は式(v)中のR30と同義である。)、式:−OCOR31で表される基(式中のR31は置換あるいは未置換の炭素数1〜4のアルキル基を示す。)、−O−N=で表される基、及び、−C(R31−で表される基(式中のR31は置換あるいは未置換の炭素数1〜4のアルキル基を示す。)のうちのいずれかであることが好ましく、反応の制御の観点からは、上記アルコキシ基であることがより好ましい。 Further, the hydrolyzable substituent represented by Z in such a formula (vii) is a halogen atom, and an alkoxy group represented by the above formula: −OR 30 (R 30 in the formula is the formula (v). .) the same meaning as R 30 in), wherein: -OCOR R 31 group (wherein, represented by 31 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), - O-. group represented by N =, and, -C (R 31) 2 - group represented by (. R 31 in the formula which represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) in the Any of them is preferable, and the above alkoxy group is more preferable from the viewpoint of controlling the reaction.

アルコキシ基が特に好ましい。なお、上記式(vii)中のgは、式:−Zで表される基の導入されている数を示す。このようなgが2以上である場合、すなわち、式:−Zで表される基が複数存在する場合、Zは同一のものであっても、異なるものであってもよい。また、このような式(vi)中においてMeで表される金属原子としては、ケイ素原子が特に好ましい。 Alkoxy groups are particularly preferred. In addition, g in the above formula (vii) indicates the number of introduced groups represented by the formula: −Z. When such g is 2 or more, that is, when there are a plurality of groups represented by the formula: −Z, Z may be the same or different. Further, as the metal atom represented by Me in such a formula (vi), a silicon atom is particularly preferable.

このような式(vii)で表される化合物において、hの値は、1〜16の整数(より好ましくは1〜10の整数)である。このようなhの値が前記上限を超えると分子の立体障害が大きく、有機シリカ表面と反応できない分子が増え、十分な疎水性効果を得ることができない傾向にある。 In such a compound represented by the formula (vii), the value of h is an integer of 1 to 16 (more preferably an integer of 1 to 10). When such a value of h exceeds the upper limit, the steric hindrance of the molecule is large, the number of molecules that cannot react with the surface of organic silica increases, and a sufficient hydrophobic effect tends to be not obtained.

また、このような式(vii)中のR40で表される基は、一つの水素原子が式:−Me−(Z)gで表される基に置換された2価の基であればよく、式:−Me−(Z)gで表される基を側鎖に有する各種ポリマーを形成し得るような構造を有するものであればよく、特に制限されないが、中でも、一つの水素原子が式:−Me−(Z)gで表される基に置換された、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基;並びに、これらの基のうちの少なくとも一つの水素原子が更にハロゲン原子に置換された基からなる群から選択される基であることが好ましい。このようなアルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の炭素数としては2〜8(より好ましくは2〜4)であることが好ましい。 Further, the group represented by R 40 in such a formula (vii) is a divalent group in which one hydrogen atom is replaced with a group represented by the formula: -Me- (Z) g. Any structure may be used as long as it has a structure capable of forming various polymers having a group represented by the formula: -Me- (Z) g in the side chain, and is not particularly limited, but among them, one hydrogen atom is used. Formula: An alkylene group, an alkenylene group and an alkynylene group substituted with a group represented by -Me- (Z) g; and a group in which at least one hydrogen atom of these groups is further substituted with a halogen atom. It is preferably a group selected from the group consisting of. The carbon number of such an alkylene group, an alkenylene group and an alkynylene group is preferably 2 to 8 (more preferably 2 to 4).

さらに、このような式(vii)で表される化合物としては、例えば、下記一般式(viii): Further, as a compound represented by such a formula (vii), for example, the following general formula (viii):

[式中のhは1〜10の整数を示す。]
で表される化合物(高分子成分)を好適に利用できる。なお、このような式(vii)で表される化合物としては、市販品(例えば、ダイキン工業製の商品名「オプツール(登録商標)DSX」)を適宜利用できる。
[H in the formula indicates an integer of 1 to 10. ]
The compound (polymer component) represented by is preferably used. As the compound represented by such a formula (vii), a commercially available product (for example, a trade name "Optur (registered trademark) DSX" manufactured by Daikin Industries, Ltd.) can be appropriately used.

また、前記疎水基及び有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する前記疎水性材料としては、例えば、下記一般式(ix): Further, examples of the hydrophobic material having a functional group covalently bonded to the hydrophobic group and the silica skeleton of the organic silica include the following general formula (ix):

[式中、D、Z、Me、R40、g、hは、それぞれ上記式(vii)中のD、Z、Me、R40、g、hと同義であり、R50は2価の基であればよく、iは1〜16の整数(より好ましくは1〜10の整数)を示す。]
で表される化合物であってもよい。このような化合物において、式:>R40−Me−(Z)で表される繰り返し単位と、式:−R50−で表される繰り返し単位との導入形態は特に制限されず、例えば、ランダムに導入されていてもよく、ブロック、交互などのように導入されていてもよい。
Wherein, D, Z, Me, R 40, g, h is the D respectively in the above formula (vii), Z, Me, R 40, g, and h synonymous, R 50 is a divalent radical However, i indicates an integer of 1 to 16 (more preferably, an integer of 1 to 10). ]
It may be a compound represented by. In such compounds, the formula:> a repeating unit represented by R 40 -Me- (Z) g, wherein: -R 50 - introducing the form of a repeating unit represented by is not particularly limited, for example, It may be introduced at random, or it may be introduced in a block, alternate manner, or the like.

なお、上記式(ix)中のR50は2価の基であればよく、各種ポリマーを形成し得るような構造を有するものを適宜利用でき、中でも、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基;並びに、これらの基のうちの少なくとも一つの水素原子が更にハロゲン原子に置換された基からなる群から選択される基であることが好ましい。このようなアルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の炭素数は、特に制限されない。 Incidentally, R 50 in the formula (ix) may be any divalent group, it can be appropriately used those having a structure such as to form a variety of polymers, among others, alkylene group, alkenylene group and alkynylene group; and , It is preferable that at least one of these groups is a group selected from the group consisting of groups further substituted with halogen atoms. The carbon number of such an alkylene group, an alkenylene group and an alkynylene group is not particularly limited.

なお、このような疎水性材料としては、前記疎水基及び有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有するものであればよく、公知の材料(例えば、前記疎水基を備える加水分解性シラン化合物、前記疎水基を有する金属アルコキシド、側鎖に前記疎水基を有するとともにシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有するシリコーン樹脂等)を適宜利用してもよく、市販品を利用してもよい。 The hydrophobic material may be any material having a functional group that can be covalently bonded to the hydrophobic group and the silica skeleton of the organic silica, and is a known material (for example, a hydrolyzable silane having the hydrophobic group). A compound, a metal alkoxide having the hydrophobic group, a silicone resin having the hydrophobic group in the side chain and a functional group covalently bonded to the silica skeleton, etc.) may be appropriately used, or a commercially available product may be used. ..

また、本発明にかかる疎水層は、前記疎水性材料からなる層である。このような疎水性材料からなる層は、例えば、前記有機シリカ薄膜の表面上に前記疎水性材料を含む処理液を接触せしめることで形成することも可能である。なお、このように処理液を接触せしめて形成した場合の疎水層の状態を、疎水性材料が、上記式(vi−1)で表されるアルコキシシラン化合物である場合を例に挙げて、以下、図3を参照しながら検討する。すなわち、先ず、前記有機シリカ薄膜2の表面上に前記アルコキシシラン化合物を含む処理液を接触せしめて、前記アルコキシシラン化合物中のアルコキシ基(式:−OR30で表される基)と、前記有機シリカ薄膜2の表面上の水酸基とを反応させると、シリカ骨格を形成するケイ素原子(Si)と、式:D−Siで表される構造部分が酸素を介して結合して、疎水層3が形成され得るものと推察される。なお、前記式(vi−1)で表されるアルコキシシラン化合物を含む処理液を接触せしめて疎水層3を製造する場合には、図3に示すように、その一部は、疎水性材料同士が縮合(重合)した重合物となって前記有機シリカ薄膜の表面上に導入されたり、一部のアルコキシ基のみが反応に寄与して残りのアルコキシ基が残存した状態で前記有機シリカ薄膜の表面上に導入されること等が想定される。そのため、疎水性材料の担持後の疎水層3の構造を具体的に特定することは困難であるが、得られる疎水性材料からなる層は、その疎水性材料が有する疎水基(D)に起因して疎水性を示す層となることは明らかである。このように、前記疎水性材料からなる層(疎水層3)は、例えば、前記疎水性材料が前記金属アルコキシド(好ましくは前記アルコキシシラン化合物)である場合、その疎水性材料と前記有機シリカ薄膜の表面上の水酸基とが反応(加水分解反応)して形成される層とすることができ、前記有機シリカ薄膜の表面に、前記金属アルコキシド及び/又はその縮合物が結合した層を形成し得るものとも考えられる。なお、このような疎水性材料からなる層(疎水層)を製造するための方法として好適に利用可能な方法については、別途、説明する。 Further, the hydrophobic layer according to the present invention is a layer made of the hydrophobic material. The layer made of such a hydrophobic material can also be formed, for example, by contacting a treatment liquid containing the hydrophobic material on the surface of the organic silica thin film. The state of the hydrophobic layer when the treatment liquids are brought into contact with each other in this way is described below, taking as an example the case where the hydrophobic material is an alkoxysilane compound represented by the above formula (vi-1). , Refer to FIG. That is, first, the treatment liquid containing the alkoxysilane compound is brought into contact with the surface of the organic silica thin film 2, and the alkoxy group (group represented by the formula: −OR 30 ) in the alkoxysilane compound and the organic. When the hydroxyl group on the surface of the silica thin film 2 is reacted, the silicon atom (Si) forming the silica skeleton and the structural portion represented by the formula: D—Si are bonded via oxygen to form the hydrophobic layer 3. It is presumed that it can be formed. When the hydrophobic layer 3 is produced by bringing the treatment liquid containing the alkoxysilane compound represented by the formula (vi-1) into contact with each other, as shown in FIG. 3, some of the hydrophobic materials are used together. Is introduced onto the surface of the organic silica thin film as a condensed (polymerized) polymer, or the surface of the organic silica thin film is in a state where only some alkoxy groups contribute to the reaction and the remaining alkoxy groups remain. It is expected that it will be introduced above. Therefore, it is difficult to specifically specify the structure of the hydrophobic layer 3 after supporting the hydrophobic material, but the obtained layer made of the hydrophobic material is caused by the hydrophobic group (D) possessed by the hydrophobic material. It is clear that the layer becomes hydrophobic. As described above, the layer made of the hydrophobic material (hydrophobic layer 3) is, for example, when the hydrophobic material is the metal alkoxide (preferably the alkoxysilane compound), the hydrophobic material and the organic silica thin film. A layer that can be formed by reacting (hydrolyzing) with hydroxyl groups on the surface, and can form a layer to which the metal alkoxide and / or a condensate thereof are bonded on the surface of the organic silica thin film. You might also say that. A method that can be suitably used as a method for producing a layer made of such a hydrophobic material (hydrophobic layer) will be described separately.

また、本発明にかかる疎水層の厚みは、0.2〜5.5nmである。このような厚みが前記下限未満では、疎水性が必ずしも十分なものとはならず、有機シリカ薄膜の表面と測定対象分子(分析対象物資)との間の相互作用を十分に弱めることができず、測定対象分子が有機シリカ薄膜の表面に強く吸着されて、レーザー光を照射した際に効率よく(スムーズに)レーザー脱離/イオン化することが困難となる。他方、疎水層の厚みが前記上限を超えるとレーザー光を照射しても、有機シリカ薄膜から測定対象分子(分析対象物資)に対してエネルギーを移動させることが困難となり(疎水層の厚みによりエネルギーの移動が阻害され易くなり)、測定対象分子のレーザー脱離/イオン化の効率が低下してしまう。また、このような疎水層の厚みは、同様の観点で、測定対象分子のレーザー脱離/イオン化の効率がより向上するといった観点から、0.3〜5nmであることがより好ましく、0.5〜4nmであることが更に好ましい。 The thickness of the hydrophobic layer according to the present invention is 0.2 to 5.5 nm. If such a thickness is less than the above lower limit, the hydrophobicity is not always sufficient, and the interaction between the surface of the organic silica thin film and the molecule to be measured (material to be analyzed) cannot be sufficiently weakened. , Molecules to be measured are strongly adsorbed on the surface of the organic silica thin film, and it becomes difficult to efficiently (smoothly) laser desorb / ionize when irradiated with laser light. On the other hand, if the thickness of the hydrophobic layer exceeds the above upper limit, it becomes difficult to transfer energy from the organic silica thin film to the molecule to be measured (material to be analyzed) even if laser light is irradiated (the thickness of the hydrophobic layer causes energy). The movement of the molecule is likely to be hindered), and the efficiency of laser desorption / ionization of the molecule to be measured is reduced. Further, the thickness of such a hydrophobic layer is more preferably 0.3 to 5 nm from the same viewpoint, from the viewpoint of further improving the efficiency of laser desorption / ionization of the molecule to be measured, 0.5. It is more preferably ~ 4 nm.

なお、本発明において、疎水層の厚みは疎水基の種類等に応じて、以下のようにして測定される値を採用することができる。すなわち、先ず、疎水層を形成する材料がフルオロアルキル基又はフルオロエーテル基からなる疎水基を備える疎水性材料である場合であって、単層導入されたものではない場合(単分子層となっていない場合)について説明する。このような疎水層の厚みの測定に際して、疎水性材料からなる疎水層を備える分析用試料を準備し、その分析用試料に対して表面から深さ方向に向かって10nmの位置(表面から厚み10nmまでの範囲)までX線光電子分光法(XPS)による分析(XPS分析)を行って、深さ10nmの領域までの膜の元素の組成を求め、深さ10nmの領域までの全元素(水素を除く)に対するフッ素(F)の量比([XPS分析により求められるフッ素(F)の量]/[XPS分析により求められる全元素(水素を除く)の量])を求める。そして、疎水性材料がフルオロアルキル基からなる疎水基を備えるものである場合、疎水性材料中の繰り返し単位がいずれも式:−(CF)−で表される基であるものとみなして、下記式(IA): In the present invention, the thickness of the hydrophobic layer can be a value measured as follows according to the type of hydrophobic group and the like. That is, first, when the material forming the hydrophobic layer is a hydrophobic material having a hydrophobic group composed of a fluoroalkyl group or a fluoroether group, and the material is not introduced into a single layer (it is a monomolecular layer). If not) will be explained. When measuring the thickness of such a hydrophobic layer, an analytical sample provided with a hydrophobic layer made of a hydrophobic material is prepared, and a position 10 nm from the surface toward the depth direction (thickness 10 nm from the surface) with respect to the analytical sample. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis (XPS analysis) is performed up to (range up to) to determine the composition of the elements of the film up to a depth of 10 nm, and all elements up to a depth of 10 nm (hydrogen). The amount ratio of fluorine (F) to (excluding) ([amount of fluorine (F) determined by XPS analysis] / [amount of all elements (excluding hydrogen) determined by XPS analysis]) is determined. When the hydrophobic material has a hydrophobic group composed of a fluoroalkyl group, it is considered that all the repeating units in the hydrophobic material are groups represented by the formula:-(CF 2 )-. The following formula (IA):

[式(IA)中の記号について、YはXPS分析により求められる表面から深さ10nmの領域までのフッ素元素の量比を示し、Mは疎水性材料の繰り返し単位の分子量を示し(疎水性材料がフルオロアルキル基からなる疎水基を備える場合には、繰り返し単位が式:−(CF)−で表される基であるものとみなすため、CFの分子量50を利用する)、ρは疎水層の密度を示し、Lは疎水層の厚みを示し、mは疎水性材料中の繰り返し単位におけるフッ素原子の個数(原子数)を示し、mは疎水性材料中の繰り返し単位の全原子数を示し(ただし、水素原子の数は除く:例えば、繰り返し単位が式:−(CF)−で表される基である場合には3であり、繰り返し単位が式:−(CFO)−で表される基である場合には4である)、ρ’は有機シリカ薄膜の密度を示し、Nは有機シリカ薄膜の繰り返し単位の分子量を示し、nは有機シリカ薄膜の繰り返し単位を構成する全原子の個数(原子数)を示す(ただし、水素原子の数は除く)。]
を計算することにより、疎水層の厚み(L)を求めることができる。このような計算式(IA)により求められるLの値を、本発明においては「疎水層の厚み」とみなす。なお、上述のようなXPS分析では、表面から深さ方向に向かって10nmの位置(表面から厚み10nmまでの範囲)までに存在する平均的なFの割合(疎な分析状態)が求められるが、このような式(IA)は、疎水層においては単位面積に蜜にF(XPS分析において量比を求めるターゲットとなる元素)が存在するものと仮定して、疎水層の厚みを求める計算式である(すなわち、単位面積に蜜にFが存在する厚みを疎水層の厚みとみなして、かかる厚みを求める計算式である)。なお、このような計算式(IA)において、疎水層の密度ρに関しては、基本的に、疎水性材料のポリマーからなる膜を形成した場合、かかるポリマーの密度に大きな変化はないことから、本明細書においては、かかるρの値を1.5であるものと仮定する(なお、かかる密度の値としては、フルオロエーテル基からなる疎水基を備える疎水性材料として代表的な、ダイキン工業製の商品名「オプツール(登録商標)DSX」を利用して形成した疎水層の密度の値を採用しており、本明細書においては、ρの値を1.5に固定して計算することで、各種疎水性材料を用いた場合の疎水層の厚みを求める)。また、有機シリカ薄膜の密度の値であるρ’は、有機シリカのバルク体を作製し、アルキメデスの原理を応用して得られた測定値(1.18)を採用する。なお、XPS分析では、一般に水素原子を検出できないため、計算式(IA)においては、m及びnで表される原子の個数からは水素原子の数を除く。また、有機シリカ薄膜の繰り返し単位は、有機シリカ薄膜を製造する際に利用する材料に基づいて求めてもよい(例えば、上記式(2)中に記載されているような繰り返し単位であるものとみなして計算してもよい)。なお、式(IA)中のYは、本来的に、XPS分析において量比を求めるターゲットとなる元素の量比であり、上記のようなフルオロアルキル基からなる疎水基を備える疎水性材料に対しての測定においてはフッ素をターゲットとしている。このようなターゲットとなる元素は、疎水基の種類にもよるが、その疎水基の繰り返し単位の炭素原子にヘテロ原子が結合している場合には、そのヘテロ原子に関する元素(例えば、式:−CF−で表される繰り返し単位ではF元素、式:−CCl−で表される繰り返し単位ではCl元素等)を選択することができる。以上、疎水層を形成する材料がフルオロアルキル基からなる疎水基を備えるものである場合についての疎水層の厚みの求め方を説明したが、例えば、疎水層を形成する材料がフルオロエーテル基からなる疎水基を備えるものである場合には、疎水性材料中の繰り返し単位が式:−(CFO)−で表される基であるものとみなして、上記式中のMの分子量を50から、式:−CFO−で表される繰り返し単位の分子量である「66」に変更する以外は、上記方法と同様にして、上記計算式(IA)により求められる値を採用することができる。
[For symbols in formula (IA), Y indicates the amount ratio of fluorine elements from the surface to the region of 10 nm depth determined by XPS analysis, and M indicates the molecular weight of the repeating unit of the hydrophobic material (hydrophobic material). When has a hydrophobic group consisting of a fluoroalkyl group, the repeating unit is considered to be a group represented by the formula:-(CF 2 )-, so the molecular weight of CF 2 is 50), and ρ is hydrophobic. The density of the layer is shown, L is the thickness of the hydrophobic layer, m f is the number of fluorine atoms (the number of atoms) in the repeating unit in the hydrophobic material, and m is the total number of atoms of the repeating unit in the hydrophobic material. (However, the number of hydrogen atoms is excluded: for example, 3 when the repeating unit is a group represented by the formula:-(CF 2 )-, and the repeating unit is the formula:-(CF 2 O). 4 when the group is represented by −), ρ'indicates the density of the organic silica thin film, N indicates the molecular weight of the repeating unit of the organic silica thin film, and n constitutes the repeating unit of the organic silica thin film. Indicates the number of all atoms (number of atoms) to be used (however, the number of hydrogen atoms is excluded). ]
The thickness (L) of the hydrophobic layer can be obtained by calculating. In the present invention, the value of L obtained by such a calculation formula (IA) is regarded as the "thickness of the hydrophobic layer". In the XPS analysis as described above, the average ratio of F (sparse analysis state) existing from the surface to the position of 10 nm in the depth direction (range from the surface to the thickness of 10 nm) is obtained. , Such a formula (IA) is a calculation formula for obtaining the thickness of the hydrophobic layer on the assumption that F (the target element for obtaining the quantitative ratio in XPS analysis) is present in a unit area in the hydrophobic layer. (That is, it is a calculation formula for calculating the thickness by regarding the thickness of F in the unit area as the thickness of the hydrophobic layer). In addition, in such a calculation formula (IA), regarding the density ρ of the hydrophobic layer, basically, when a film made of a polymer of a hydrophobic material is formed, the density of the polymer does not change significantly. In the specification, it is assumed that the value of ρ is 1.5 (note that the value of such density is manufactured by Daikin Industries, which is typical as a hydrophobic material having a hydrophobic group composed of a fluoroether group. The value of the density of the hydrophobic layer formed by using the product name "Optur (registered trademark) DSX" is adopted, and in this specification, the value of ρ is fixed to 1.5 for calculation. Obtain the thickness of the hydrophobic layer when various hydrophobic materials are used). For ρ', which is the density value of the organic silica thin film, a measured value (1.18) obtained by producing a bulk body of organic silica and applying Archimedes' principle is adopted. Since hydrogen atoms cannot generally be detected in XPS analysis, the number of hydrogen atoms is excluded from the number of atoms represented by m and n in the calculation formula (IA). Further, the repeating unit of the organic silica thin film may be obtained based on the material used when producing the organic silica thin film (for example, the repeating unit as described in the above formula (2). You may consider it as a calculation). In addition, Y in the formula (IA) is essentially the amount ratio of the target element for which the amount ratio is to be obtained in XPS analysis, and is relative to the hydrophobic material having a hydrophobic group composed of a fluoroalkyl group as described above. Fluorine is targeted in all measurements. Such a target element depends on the type of the hydrophobic group, but when the hetero atom is bonded to the carbon atom of the repeating unit of the hydrophobic group, the element related to the hetero atom (for example, the formula:- F element can be selected for the repeating unit represented by CF 2- , and Cl element, etc. can be selected for the repeating unit represented by the formula: −CCl 2- . The method of determining the thickness of the hydrophobic layer in the case where the material forming the hydrophobic layer has a hydrophobic group composed of a fluoroalkyl group has been described above. For example, the material forming the hydrophobic layer is composed of a fluoroether group. When it has a hydrophobic group, it is considered that the repeating unit in the hydrophobic material is a group represented by the formula:-(CF 2 O)-, and the molecular weight of M in the above formula is changed from 50. , Formula: The value obtained by the above formula (IA) can be adopted in the same manner as the above method except that the molecular weight of the repeating unit represented by −CF 2 O− is changed to “66”. ..

なお、上記式(IA)中のY(XPS分析により求められるフッ素元素の量比)の値としては、疎水層の厚みが異なる任意の3点以上の分析用試料を準備し、その分析用試料に対してそれぞれ、表面から深さ方向に向かって10nmの位置(表面から厚み10nmまでの範囲)までXPS分析を行うとともに、エネルギー分散型X線分光(EDX)分析装置を備える走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて加速電圧3kVの条件で、表面から深さ方向に向かって100nmの位置までEDX分析を行って、フッ素元素の含有比率を各分析(XPS分析、EDX分析)ごとに求めて、縦軸をXPS分析によるフッ素元素の含有比率、横軸をEDX分析によるフッ素元素の含有比率として、検量線を求め、その後、疎水層の厚みを測定したい有機シリカ基板に対して、EDX分析を行って、そのEDX分析のデータから、上記検量線との関係から、XPS分析を行った場合に、表面から厚み10nmまでの範囲に含まれるであろうフッ素元素の含有比率を見積もって、かかる値をXPS分析により求めたF元素の量と擬制して利用してもよい。なお、分析のターゲットとなる元素の種類が同じ場合には、上述のような検量線を利用して、膜厚を測定することができる。 As the value of Y (quantity ratio of fluorine elements obtained by XPS analysis) in the above formula (IA), any three or more analytical samples having different thicknesses of the hydrophobic layer are prepared, and the analytical samples thereof. A scanning electron microscope equipped with an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analyzer while performing XPS analysis from the surface to a position of 10 nm (range from the surface to the thickness of 10 nm) in the depth direction. EDX analysis was performed from the surface to a position of 100 nm in the depth direction under the condition of an acceleration voltage of 3 kV using SEM), and the content ratio of fluorine elements was obtained for each analysis (XPS analysis, EDX analysis). The vertical axis is the content ratio of fluorine element by XPS analysis, and the horizontal axis is the content ratio of fluorine element by EDX analysis. After that, EDX analysis is performed on the organic silica substrate whose thickness of the hydrophobic layer is to be measured. Then, from the data of the EDX analysis, the content ratio of the fluorine element that would be contained in the range from the surface to the thickness of 10 nm when the XPS analysis is performed is estimated from the relationship with the above calibration line, and such a value is calculated. It may be used by imitating the amount of F element obtained by XPS analysis. When the types of elements to be analyzed are the same, the film thickness can be measured by using the calibration curve as described above.

また、疎水層の厚みの測定方法としては、疎水層を形成する材料が他の疎水基を備える疎水性材料である場合においても、疎水性材料が単層導入されたものでなければ(単分子層となっていない場合には)、基本的に、疎水層を形成する成分(元素)をXPS分析により分析し、単位面積に蜜にXPS分析において量比を求めるターゲットとなる元素が存在するものと仮定して、そのようなターゲットとなる元素が蜜に存在する範囲(厚み(L))を算出(例えば、疎水基が塩化アルキル基であるである場合には、Yの値にフッ素元素の量比の代わりに塩素元素の量比を利用し、疎水性材料中の繰り返し単位がいずれも式:−CCl−で表される基からなるものとみなし、かつ、疎水層の密度ρは1.5であるものとみなして、上記式(IA)を計算することにより、単位面積に蜜に、XPS分析において量比を求めるターゲットとなる元素であるClが存在する範囲(厚み(L))を算出)することで、疎水層の厚みを求めることができる。なお、このような計算に利用する繰り返し単位の分子量は、疎水基の種類に応じて、その疎水基が炭素原子を一つのみ含む繰り返し単位により構成されているものと擬制して求める(例えば、疎水基が前述のようにフルオロアルキル基である場合には式:−CF−で表される繰り返し単位、疎水基がアルキル基である場合には、式:−CH−で表される繰り返し単位、疎水基がフルオロエーテル基である場合には、式:−CFO−で表される繰り返し単位、により構成されているものと擬制して求める)。 Further, as a method for measuring the thickness of the hydrophobic layer, even if the material forming the hydrophobic layer is a hydrophobic material having another hydrophobic group, unless the hydrophobic material is introduced into a single layer (single molecule). (If it is not a layer), basically, the components (elements) that form the hydrophobic layer are analyzed by XPS analysis, and there is a target element in the unit area for which the quantitative ratio is calculated in XPS analysis. Assuming that such a target element exists in the honey (thickness (L)) is calculated (for example, when the hydrophobic group is an alkyl chloride group, the value of Y is the value of the fluorine element. Using the amount ratio of chlorine element instead of the amount ratio, it is considered that all the repeating units in the hydrophobic material consist of the groups represented by the formula: -CCl 2- , and the density ρ of the hydrophobic layer is 1. By calculating the above formula (IA) assuming that it is 5.5, the range (thickness (L)) in which Cl, which is the target element for which the quantitative ratio is to be obtained in the XPS analysis, exists in the unit area. The thickness of the hydrophobic layer can be obtained by calculating). The molecular weight of the repeating unit used for such a calculation is obtained by simulating that the hydrophobic group is composed of a repeating unit containing only one carbon atom, depending on the type of the hydrophobic group (for example,). When the hydrophobic group is a fluoroalkyl group as described above, the repeating unit is represented by the formula: −CF 2 −, and when the hydrophobic group is an alkyl group, the repeating unit is represented by the formula: −CH 2 −. When the unit or hydrophobic group is a fluoroether group, it is determined by assuming that it is composed of a repeating unit represented by the formula: −CF 2 O−).

また、本発明においては、疎水層が、疎水性材料をカップリング反応等により単層導入された層となっている場合(その製造工程から、疎水層が疎水性材料の単層構造からなること(単分子層となること)が明らかである場合)には、導入された後の疎水性材料の構造から、有機シリカ表面のケイ素(Si)から、結合した疎水性材料中の疎水基の端部までの長さを求め、これを疎水層の厚みと擬制する。例えば、疎水性材料がクロロトリメチルシラン[式:(CH−Si−Clで表される化合物]である場合、有機シリカ薄膜の表面上の水酸基との反応により、有機シリカ表面のケイ素(Si)に対して式:−O−Si−(CHで表される基が単層導入されるため、式:−O−Si−(CHで表される基の長さ(0.4nm:なお、クロロトリメチルシランの分子のサイズは0.41nm)から、表面から疎水基の端部までの距離が0.4nmであるものと求めることができる。 Further, in the present invention, when the hydrophobic layer is a layer in which a hydrophobic material is introduced into a single layer by a coupling reaction or the like (from the manufacturing process, the hydrophobic layer has a single layer structure of the hydrophobic material). (When it is clear that it will be a monomolecular layer), from the structure of the hydrophobic material after introduction, from the silicon (Si) on the surface of the organic silica, the end of the hydrophobic group in the bonded hydrophobic material. The length to the part is obtained, and this is simulated as the thickness of the hydrophobic layer. For example, when the hydrophobic material is chlorotrimethylsilane [formula: a compound represented by (CH 3 ) 3 -Si-Cl], silicon on the surface of the organic silica (formula: a compound represented by 3 -Si-Cl) is reacted with a hydroxyl group on the surface of the organic silica thin film. Since the group represented by the formula: -O-Si- (CH 3 ) 3 is introduced into a single layer with respect to Si), the length of the group represented by the formula: -O-Si- (CH 3 ) 3 is introduced. From (0.4 nm: the size of the molecule of chlorotrimethylsilane is 0.41 nm), it can be determined that the distance from the surface to the end of the hydrophobic group is 0.4 nm.

前記疎水層は、水の接触角が90°以上(より好ましくは92〜150°)となるような疎水性(撥水性)を有することが好ましい。このような水の接触角が前記下限未満では、測定対象分子が水溶性分子である場合に疎水層との親和性が高くなって、測定対象分子が疎水層に比較的強く吸着してしまい、レーザー光を照射した際にスムーズにレーザー脱離/イオン化することが困難となる傾向にある。他方、前記水の接触角が前記上限を超えると超撥水性となり、水溶性のサンプルを膜に滴下して担持することが困難となる傾向にある。 The hydrophobic layer preferably has hydrophobicity (water repellency) such that the contact angle of water is 90 ° or more (more preferably 92 to 150 °). If the contact angle of water is less than the lower limit, the affinity with the hydrophobic layer becomes high when the molecule to be measured is a water-soluble molecule, and the molecule to be measured is relatively strongly adsorbed to the hydrophobic layer. When irradiated with laser light, it tends to be difficult to smoothly desorb / ionize the laser. On the other hand, when the contact angle of the water exceeds the upper limit, it becomes super water repellent, and it tends to be difficult to drop the water-soluble sample onto the membrane and support it.

このような疎水性材料からなる層(疎水層)を製造するための方法として好適に利用可能な方法としては、特に制限されないが、例えば、前記有機シリカ薄膜の表面に、前記疎水性材料と溶媒とを含む疎水化処理液を接触せしめて反応させることにより、有機シリカ薄膜の表面上に、前記疎水性材料からなる薄膜を形成せしめる方法(X)を採用することができる。以下、このような方法(X)を簡単に説明する。 The method that can be preferably used as a method for producing a layer made of such a hydrophobic material (hydrophobic layer) is not particularly limited, but for example, the hydrophobic material and a solvent are placed on the surface of the organic silica thin film. A method (X) of forming a thin film made of the hydrophobic material on the surface of the organic silica thin film by contacting and reacting the hydrophobic treatment liquid containing the above can be adopted. Hereinafter, such a method (X) will be briefly described.

このような方法(X)に利用する疎水化処理液の溶媒としては、特に制限されず、公知の溶媒を適宜利用することが可能であり、例えば、疎水性材料中の疎水基がフッ素原子含有基である場合には、フッ素系溶媒、ヘキサン、クロロホルム、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、N,N−ジメチルホルムアミド等を適宜利用することができる。このような溶媒としては、疎水性材料中の疎水基がフッ素原子含有基である場合、未反応分子を完全に除去することが可能となるような溶解性の高い溶媒であることから、フッ素系溶媒がより好ましい。このようなフッ素系溶媒としては、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテル等が挙げられる。また、疎水性材料中の疎水基がフっ疎原子を含まない基である場合には、前記溶媒としてエタノールやメタノール、トルエン、テトラヒドロフラン等を好適に利用でき、かかる溶媒に疎水性材料を希釈して疎水化処理液として好適に利用することができる。 The solvent of the hydrophobic treatment liquid used in such method (X) is not particularly limited, and a known solvent can be appropriately used. For example, the hydrophobic group in the hydrophobic material contains a fluorine atom. When it is a group, a fluorine-based solvent, hexane, chloroform, diethyl ether, tetrahydrofuran, acetone, N, N-dimethylformamide and the like can be appropriately used. As such a solvent, when the hydrophobic group in the hydrophobic material is a fluorine atom-containing group, it is a highly soluble solvent that can completely remove unreacted molecules, and thus is fluorine-based. Solvents are more preferred. Examples of such a fluorine-based solvent include hydrofluorocarbons, perfluorocarbons, hydrofluoroethers, perfluoropolyethers and the like. When the hydrophobic group in the hydrophobic material is a group that does not contain sparse atoms, ethanol, methanol, toluene, tetrahydrofuran and the like can be preferably used as the solvent, and the hydrophobic material is diluted with such a solvent. It can be suitably used as a hydrophobizing treatment liquid.

また、このような疎水化処理液中の疎水性材料の含有量としては特に制限されないが、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜1質量%であることがより好ましい。このような疎水性材料の含有量が前記下限未満では有機シリカ薄膜の表面を、疎水性材料の分子で均一に被覆することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると疎水層が厚くなり、LDI支援性能が低下する傾向にある。 The content of the hydrophobic material in such a hydrophobizing treatment liquid is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 1% by mass. .. If the content of such a hydrophobic material is less than the lower limit, it tends to be difficult to uniformly coat the surface of the organic silica thin film with molecules of the hydrophobic material, while if it exceeds the upper limit, the hydrophobic layer is formed. It becomes thicker and the LDI support performance tends to decrease.

また、このような疎水化処理液を前記有機シリカ薄膜の表面に接触せしめる方法は特に制限されず、前記有機シリカ薄膜を前記疎水化処理液に浸す方法、前記有機シリカ薄膜の表面に前記疎水化処理液を塗布する方法等、公知の方法を適宜採用できる。 Further, the method of bringing such a hydrophobizing treatment liquid into contact with the surface of the organic silica thin film is not particularly limited, and a method of immersing the organic silica thin film in the hydrophobizing treatment liquid and hydrophobizing the surface of the organic silica thin film. A known method such as a method of applying a treatment liquid can be appropriately adopted.

さらに、前記疎水化処理液を前記有機シリカ薄膜の表面に接触せしめた後においては、該疎水性材料の前記官能基と前記有機シリカ薄膜の表面上の水酸基との反応を進行させる。ここにおいて、前記疎水性材料が、有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基として加水分解性の置換基を有するものである場合には、室温で加湿をしなくても時間をかければ十分に反応を進行させることが可能であることから、前記反応を進行させるための方法(工程)は、特に制限されるものではないが、該疎水性材料の前記官能基と前記有機シリカ薄膜の表面上の水酸基との反応が効率よく進行するように、加熱条件下において、飽和水蒸気に暴露する工程を採用することが好ましい。このように、飽和水蒸気に暴露することで、前記疎水性材料を効率よく加水分解せしめて、有機シリカのシリカ骨格と共有結合させることが可能となる。なお、このような飽和水蒸気に暴露する工程における加熱条件としては、30〜150℃であることが好ましく、40〜80℃であることがより好ましい。また、このような飽和水蒸気に暴露する工程における加熱時間としては0.5〜24時間であることがより好ましい。このような加熱温度や加熱時間が前記下限未満では疎水層を十分に積層させることが困難となり、疎水化の効果が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると疎水層が厚くなり、LDI支援性能が低下する傾向にある。 Further, after the hydrophobizing solution is brought into contact with the surface of the organic silica thin film, the reaction between the functional group of the hydrophobic material and the hydroxyl group on the surface of the organic silica thin film is allowed to proceed. Here, when the hydrophobic material has a hydrolyzable substituent as a functional group covalently bonded to the silica skeleton of the organic silica, it is sufficient to take time without humidification at room temperature. The method (step) for advancing the reaction is not particularly limited because the reaction can be allowed to proceed, but the functional group of the hydrophobic material and the surface of the organic silica thin film are not particularly limited. It is preferable to employ a step of exposing to saturated steam under heating conditions so that the reaction with the above hydroxyl group proceeds efficiently. In this way, exposure to saturated water vapor makes it possible to efficiently hydrolyze the hydrophobic material and covalently bond it with the silica skeleton of organic silica. The heating conditions in the step of exposing to such saturated steam are preferably 30 to 150 ° C, more preferably 40 to 80 ° C. Further, the heating time in the step of exposing to such saturated steam is more preferably 0.5 to 24 hours. If the heating temperature or heating time is less than the lower limit, it becomes difficult to sufficiently laminate the hydrophobic layers, and the effect of hydrophobization tends to decrease. On the other hand, if the heating time exceeds the upper limit, the hydrophobic layer becomes thicker and LDI. Support performance tends to decrease.

また、前記疎水化処理液を前記有機シリカ薄膜の表面に接触せしめた後、該疎水性材料の前記官能基と前記有機シリカ薄膜の表面上の水酸基との反応を十分に進行させるために、大気雰囲気下、50〜150℃程度の温度で0.5〜24時間加熱処理を行ってもよい。 Further, after the hydrophobizing solution is brought into contact with the surface of the organic silica thin film, the reaction between the functional group of the hydrophobic material and the hydroxyl group on the surface of the organic silica thin film is sufficiently promoted in the atmosphere. In an atmosphere, the heat treatment may be performed at a temperature of about 50 to 150 ° C. for 0.5 to 24 hours.

このようにして、前記疎水化処理液を前記有機シリカ薄膜の表面に接触せしめて反応させた後においては、余剰な疎水化材料を除去するために、前記溶媒を利用して洗浄処理を施すことが好ましい。このような洗浄処理を施さなかった場合には、疎水化材料の種類や疎水化処理液の濃度等にもよるが、余剰な疎水化材料より、疎水層の膜厚が5.5nmを超えてしまう傾向にある。すなわち、疎水層の膜厚を5.5nm以下とするといった観点からは、前記洗浄処理を施すことが好ましい。このような洗浄処理の方法は特に制限されないが、例えば、前述のような反応により、疎水化材料からなる層が形成された前記有機シリカ薄膜を、前述の溶媒(好ましくはフッ素系溶媒)中に浸漬して、超音波洗浄する方法を採用することが好ましい。 In this way, after the hydrophobizing solution is brought into contact with the surface of the organic silica thin film and reacted, a cleaning treatment is performed using the solvent in order to remove excess hydrophobizing material. Is preferable. When such a cleaning treatment is not performed, the film thickness of the hydrophobic layer exceeds 5.5 nm due to the excess hydrophobic material, although it depends on the type of the hydrophobic material and the concentration of the hydrophobic treatment liquid. It tends to end up. That is, from the viewpoint of reducing the film thickness of the hydrophobic layer to 5.5 nm or less, it is preferable to perform the cleaning treatment. The method of such a cleaning treatment is not particularly limited, but for example, the organic silica thin film having a layer made of a hydrophobic material formed by the above-mentioned reaction is placed in the above-mentioned solvent (preferably a fluorine-based solvent). It is preferable to adopt a method of immersing and ultrasonic cleaning.

このようにして、前記有機シリカ薄膜の表面上に、前記疎水化材料からなる層(前記疎水化材料を用いて形成される層)を積層させることにより、前記有機シリカ薄膜と、前記有機シリカ薄膜の表面上に積層された疎水層とを備える、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板を得ることができる。なお、このような方法(X)に利用する前記有機シリカ薄膜が、前記基材上に積層された構造のものである場合には、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板を、前記基材と、該基材の表面上に形成(積層)された前記有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に形成(積層)された前記疎水層とを備える積層体の形態とすることも可能である。 In this way, the organic silica thin film and the organic silica thin film are formed by laminating a layer made of the hydrophobic material (a layer formed by using the hydrophobic material) on the surface of the organic silica thin film. It is possible to obtain an organic silica substrate for laser desorption / ionized mass spectrometry of the present invention, which comprises a hydrophobic layer laminated on the surface of the above. When the organic silica thin film used in the method (X) has a structure laminated on the base material, the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention The form of a laminate comprising the substrate, the organic silica thin film formed (laminated) on the surface of the substrate, and the hydrophobic layer formed (laminated) on the surface of the organic silica thin film. It is also possible to.

以上、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板について説明したが、以下、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析法を説明する。 The organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention has been described above, but the laser desorption / ionization mass spectrometry method of the present invention will be described below.

[レーザー脱離/イオン化質量分析法]
本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析法は、レーザー脱離/イオン化質量分析法に用いる分析用基板が、上記本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板であることを特徴とする方法である。
[Laser desorption / ionization mass spectrometry]
The laser desorption / ionized mass spectrometry method of the present invention is characterized in that the analytical substrate used for the laser desorption / ionized mass spectrometry is the organic silica substrate for the laser desorption / ionized mass spectrometry of the present invention. How to do it.

このようなレーザー脱離/イオン化質量分析の方法としては、分析用基板として上記本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(以下、場合により、単に「上記本発明の有機シリカ基板」と称する)を用いること以外は、特に制限されず、例えば、該有機シリカ基板を用いて、公知の方法で採用している条件と同様の条件を採用することによりレーザー脱離/イオン化質量分析する方法を適宜採用できる。また、このようなレーザー脱離/イオン化質量分析の方法としては、例えば、分析用基板として上記本発明の有機シリカ基板を用い、該有機シリカ基板の前記疎水層が形成されている面(表面)上に、測定対象分子を含む試料を担持せしめた後、該基板上の試料担持部位にレーザー光を照射することにより、前記測定対象分子をイオン化して質量分析を行う方法を好適な方法として採用することができる。以下、このような本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析法として好適な質量分析法について簡単に説明する。 As such a method of laser desorption / ionization mass spectrometry, the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention as an analysis substrate (hereinafter, in some cases, simply "the organic silica substrate of the present invention" is used. ”) Is not particularly limited, and for example, laser desorption / ionization mass spectrometry is performed by adopting the same conditions as those adopted by a known method using the organic silica substrate. The method of doing so can be adopted as appropriate. Further, as a method of such laser desorption / ionization mass spectrometry, for example, the organic silica substrate of the present invention is used as the analysis substrate, and the surface (surface) of the organic silica substrate on which the hydrophobic layer is formed is formed. A method of ionizing the molecule to be measured and performing mass spectrometry by irradiating the sample-carrying site on the substrate with a laser beam after supporting the sample containing the molecule to be measured on the substrate is adopted as a suitable method. can do. Hereinafter, a mass spectrometry method suitable as such a laser desorption / ionization mass spectrometry method of the present invention will be briefly described.

このような方法に用いる試料は、測定対象分子を含むものである。このような測定対象分子としては特に制限されないが、本発明により、より高い検出感度で測定することが可能となることから、生体由来の分子又は生体試料中の分子であることが好ましい。このような生体由来の分子又は生体試料中の分子としては、糖、タンパク質、ペプチド、糖タンパク質、糖ペプチド、核酸、糖脂質等がより好ましく、これらの分子に対しては、本発明の効果をより高度なものとすることが可能となる傾向にある。また、このような測定対象分子としては、天然物から調製されるもの、天然物を化学的又は酵素学的に一部改変して調製されるものの他、化学的又は酵素学的に調製されるものであってもよい。また、生体に含まれる分子の部分構造を有するものや生体に含まれる分子を模倣して作製されたものであってもよい。 The sample used in such a method contains the molecule to be measured. Such a molecule to be measured is not particularly limited, but according to the present invention, it is possible to measure with a higher detection sensitivity, so that it is preferably a molecule derived from a living body or a molecule in a biological sample. As such molecules derived from living organisms or molecules in biological samples, sugars, proteins, peptides, glycoproteins, glycopeptides, nucleic acids, glycolipids and the like are more preferable, and the effects of the present invention can be applied to these molecules. It tends to be possible to make it more sophisticated. In addition, such molecules to be measured include those prepared from natural products, those prepared by partially modifying natural products chemically or enzymatically, and those prepared chemically or enzymatically. It may be a thing. Further, it may have a partial structure of a molecule contained in a living body or may be produced by imitating a molecule contained in a living body.

また、このような試料(測定対象分子を含む試料)は、測定対象分子そのものであってもよいし、あるいは、測定対象分子を含むもの(例えば、生体の組織、細胞、体液や分泌物(例えば、血液、血清、尿、精液、唾液、涙液、汗、糞便等)等)であってもよい。このように、前記試料(測定対象分子を含む試料)としては、直接生体試料を用いてもよい。また、試料の前駆体(測定対象分子の前駆体等)を上記本発明の有機シリカ基板の前記疎水層が形成されている面(表面)上に担持させた後に酵素処理等を行なって、有機シリカ基板の表面上で測定対象分子を調製してもよい。この場合には、前記試料前駆体を、上記本発明の有機シリカ基板に担持させた後に処理を行なうことで、結果的に試料を上記本発明の有機シリカ基板の前記疎水層が形成されている面(表面)上に担持することとなる。 Further, such a sample (a sample containing a measurement target molecule) may be the measurement target molecule itself, or a sample containing the measurement target molecule (for example, a living tissue, cell, body fluid or secretion (for example). , Blood, serum, urine, semen, saliva, tears, sweat, feces, etc.)). As described above, as the sample (sample containing the molecule to be measured), a biological sample may be directly used. Further, after the precursor of the sample (precursor of the molecule to be measured, etc.) is supported on the surface (surface) of the organic silica substrate of the present invention on which the hydrophobic layer is formed, an enzyme treatment or the like is performed to carry out organic treatment. The molecule to be measured may be prepared on the surface of the silica substrate. In this case, the sample precursor is supported on the organic silica substrate of the present invention and then treated, and as a result, the hydrophobic layer of the organic silica substrate of the present invention is formed on the sample. It will be supported on the surface (surface).

また、前述の「測定対象分子」としては、上記試料に含有されている分子であって、その化学構造を決定したい分子そのものであってもよく、あるいは、上記試料に含有されている分子であって、その化学構造を決定したい分子を誘導体化した分子(例えば、いわゆる標識分子を化学構造を決定したい分子に結合させることにより得られる質量分析に供される分子)であってもよい。このように、「測定対象分子」は、誘導化していない分子であってもよく、あるいは、標識分子により誘導化した分子であってもよい。なお、誘導化の有無は特に制限されず、利用する有機シリカ薄膜の有機基の種類や、化学構造を決定したい分子の種類等に応じて適宜決定すればよい。このように、化学構造を決定したい分子によっては必ずしも誘導化を行なう必要はない。なお、このような測定対象分子の分子量については特に限定はないが、他の測定方法での正確な測定が困難であり本発明の特徴をより発揮し易いことから、160以上であることが好ましく、500以上であることがより好ましく、1000以上であることが特に好ましい。 Further, the above-mentioned "molecule to be measured" may be a molecule contained in the sample and may be the molecule itself whose chemical structure is desired to be determined, or a molecule contained in the sample. It may be a molecule obtained by derivatizing a molecule whose chemical structure is desired to be determined (for example, a molecule used for mass analysis obtained by binding a so-called labeled molecule to a molecule whose chemical structure is desired to be determined). As described above, the "measurement target molecule" may be a molecule that has not been derivatized, or a molecule that has been derivatized by a labeled molecule. The presence or absence of derivatization is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the type of organic group of the organic silica thin film to be used, the type of molecule whose chemical structure is desired to be determined, and the like. As described above, it is not always necessary to perform derivation depending on the molecule whose chemical structure is to be determined. The molecular weight of the molecule to be measured is not particularly limited, but it is preferably 160 or more because it is difficult to perform accurate measurement by other measurement methods and the features of the present invention are more easily exhibited. , 500 or more is more preferable, and 1000 or more is particularly preferable.

また、前記測定対象分子として、化学構造を決定したい分子を誘導体化した分子を利用する場合、その誘導体化は、前記有機基が吸収した光エネルギー(前記有機シリカ薄膜が吸収した光エネルギー)を受容可能にする標識分子、好ましくは、上記有機シリカ薄膜の発光スペクトルとスペクトルの重なりを有する吸収帯を有する標識分子と共有結合させることにより行うことが好ましい。 Further, when a molecule obtained by derivatizing a molecule whose chemical structure is desired to be determined is used as the molecule to be measured, the derivation receives the light energy absorbed by the organic group (light energy absorbed by the organic silica thin film). It is preferably carried out by covalently bonding with a labeling molecule that enables the labeling molecule, preferably a labeling molecule having an absorption band having an overlap between the emission spectrum and the spectrum of the organic silica thin film.

このような標識分子は、有機シリカ薄膜から供与されるエネルギーの受容体としての効果を有するものであれば特に限定されないが、蛍光標識試薬として市販されている分子を利用してもよい。このような標識分子としては、例えば、ピレン誘導体、fluorescein誘導体、rhodamine誘導体、シアニン色素、Alexa Fluor(登録商標)、2−アミノアクリドン、6−アミノキノリン等が挙げられる。 Such a labeled molecule is not particularly limited as long as it has an effect as a receptor for energy donated from the organic silica thin film, but a molecule commercially available as a fluorescent labeling reagent may be used. Examples of such a labeling molecule include pyrene derivatives, fluorescein derivatives, rhodamine derivatives, cyanine dyes, Alexa Fluor (registered trademark), 2-aminoacridone, 6-aminoquinoline and the like.

また、エネルギー供与体である有機シリカ薄膜とエネルギー受容体である標識分子の組合せは、エネルギー移動の効率、有機シリカ薄膜の発光スペクトルと測定対象分子の吸収スペクトルとの重なり、相互作用の強度等の点から適宜決定できる。例えば、有機シリカ薄膜としてトリフェニルアミン基を有する架橋型有機シリカ薄膜を利用する場合は、標識分子として、2−アミノアクリドン等を好適に利用でき、また、有機シリカ薄膜としてメチルアクリドン基を有する架橋型有機シリカ薄膜を利用する場合は、標識分子として、4−Fluoro−7−nitrobenzofurazan、4−Fluoro−7−sulfobenzofurazan、3−Chlorocarbonyl−6,7−dimethoxy−1−methyl−2(1H)−quinoxalinone等を好適に利用できる。このような標識分子は、対象分子と化学結合し易い官能基を有することが好ましく、誘導体化は別の容器で行ってから使用してもよいし、上記本発明の有機シリカ基板の前記疎水層が形成されている面(表面)上で行ってもよい。 In addition, the combination of the organic silica thin film, which is an energy donor, and the labeled molecule, which is an energy receptor, determines the efficiency of energy transfer, the overlap between the emission spectrum of the organic silica thin film and the absorption spectrum of the molecule to be measured, the intensity of interaction, and the like. It can be decided appropriately from the point. For example, when a crosslinked organic silica thin film having a triphenylamine group is used as the organic silica thin film, 2-aminoacridone or the like can be preferably used as the labeling molecule, and a methylacridone group can be used as the organic silica thin film. When the crosslinked organic silica thin film having the same is used, 4-Fluoro-7-nitrovenzofurazan, 4-Fluoro-7-sulfobenzofurazan, 3-Chlorocarbonyl-6,7-dimethoxy-1-methyl-2 (1H) are used as labeling molecules. -Quinoxaline and the like can be preferably used. Such a labeled molecule preferably has a functional group that easily chemically bonds with the target molecule, and may be used after derivatization in another container, or the hydrophobic layer of the organic silica substrate of the present invention. It may be done on the surface (surface) on which is formed.

なお、上記本発明の有機シリカ基板を分析用基板として用いることによって測定対象分子をより効率よくイオン化することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、本発明の有機シリカ基板が備える有機シリカ薄膜に対してレーザー光が照射されると、該膜中の有機基によりレーザー光が吸収される。このようにしてレーザー光を吸収させることで、前記有機シリカ薄膜に吸収された光エネルギーを測定対象分子(エネルギー受容体)に移動させることが可能となる。このように、本発明にかかる有機シリカ薄膜は、レーザー光を照射すると、光エネルギーを測定対象分子(エネルギー受容体)に移動させるエネルギー供与体として作用する。なお、このような有機シリカ薄膜(エネルギー供与体)から測定対象分子(エネルギー受容体)へのエネルギー移動としては、発光を経由しないエネルギー移動(例えば分子間の励起エネルギー移動や電子移動、あるいは、熱エネルギーとしての移動)、及び、発光を経由するエネルギー移動(例えばレーザー光を吸収した有機シリカ薄膜の有機基から発せられた光を測定対象分子が吸収するエネルギー移動(発光再吸収によるエネルギー移動))が考えられる。そして、このようなエネルギー移動により、レーザー光を利用してより効率よく測定対象分子をイオン化することが可能となるものと本発明者らは推察する。 The reason why the molecule to be measured can be ionized more efficiently by using the organic silica substrate of the present invention as a substrate for analysis is not always clear, but the present inventors speculate as follows. .. That is, first, when the organic silica thin film included in the organic silica substrate of the present invention is irradiated with laser light, the organic groups in the film absorb the laser light. By absorbing the laser beam in this way, the light energy absorbed by the organic silica thin film can be transferred to the measurement target molecule (energy receptor). As described above, the organic silica thin film according to the present invention acts as an energy donor that transfers light energy to the measurement target molecule (energy receptor) when irradiated with laser light. The energy transfer from such an organic silica thin film (energy donor) to the molecule to be measured (energy acceptor) includes energy transfer that does not pass through light emission (for example, excitation energy transfer or electron transfer between molecules, or heat. Transfer as energy) and energy transfer via light emission (for example, energy transfer in which the molecule to be measured absorbs light emitted from an organic group of an organic silica thin film that has absorbed laser light (energy transfer by light emission reabsorption)) Can be considered. Then, the present inventors presume that such energy transfer makes it possible to more efficiently ionize the molecule to be measured by using the laser beam.

また、本発明においては、このようなエネルギー移動により、レーザー光を利用してより効率よく測定対象分子をイオン化することを可能とするものであると考えられることから、測定対象分子と有機基は以下の関係を満たすようにして選択することが好ましい。すなわち、前記エネルギー移動(有機シリカ薄膜(エネルギー供与体)から測定対象分子(エネルギー受容体)へのエネルギー移動)がどのようなものであっても、より効率よくエネルギー移動させることが可能となるといった観点からは、上記有機シリカ薄膜中の前記有機基により照射レーザー光を吸収させた後に、該有機シリカ薄膜の有機基から発せられる光のスペクトル(有機基からの発光スペクトル)と、前記測定対象分子の吸収スペクトルとが少なくともある1つの波長において重なるようにして、有機基及び測定対象分子を選択することがより好ましい。このように、前記有機基からの発光スペクトルと前記測定対象分子の吸収スペクトルとがなくともある1つの波長において重なっている場合には、有機シリカ薄膜が吸収した光エネルギー又は有機シリカ薄膜の励起エネルギーが測定対象分子により効率よく移動する傾向にある。特に、発光を経由してエネルギー移動する場合、上記有機シリカ薄膜が照射レーザー光を吸収して発光するものであり、かつ、該有機シリカ薄膜の発光スペクトル(有機基からの発光スペクトル)と、上記測定対象分子の吸収スペクトルとが、少なくともある1つの波長において重なっていることがより好ましい。このような発光により有機シリカ薄膜から出た光エネルギーが測定対象分子に効率よく移動する傾向にあるためである。 Further, in the present invention, it is considered that such energy transfer makes it possible to more efficiently ionize the molecule to be measured by using the laser beam. Therefore, the molecule to be measured and the organic group are selected. It is preferable to select so as to satisfy the following relationship. That is, no matter what the energy transfer (energy transfer from the organic silica thin film (energy donor) to the measurement target molecule (energy acceptor)), it is possible to transfer energy more efficiently. From the viewpoint, the spectrum of light emitted from the organic group of the organic silica thin film after the irradiation laser light is absorbed by the organic group in the organic silica thin film (emission spectrum from the organic group) and the measurement target molecule. It is more preferable to select the organic group and the molecule to be measured so that the absorption spectra of the above are overlapped at at least one wavelength. As described above, when the emission spectrum from the organic group and the absorption spectrum of the molecule to be measured overlap at a certain wavelength, the light energy absorbed by the organic silica thin film or the excitation energy of the organic silica thin film is obtained. Tends to move more efficiently depending on the molecule to be measured. In particular, when energy is transferred via light emission, the organic silica thin film absorbs the irradiation laser light and emits light, and the emission spectrum of the organic silica thin film (emission spectrum from an organic group) and the above. It is more preferable that the absorption spectra of the molecules to be measured overlap at least at one wavelength. This is because the light energy emitted from the organic silica thin film tends to be efficiently transferred to the molecule to be measured by such light emission.

また、エネルギー移動の形式がどのようなものであっても(発光を経由する場合であっても、発光を経由しない場合であっても)、上記有機シリカ薄膜の発光スペクトルの短波長端の方が、上記測定対象分子の吸収スペクトルの長波長端より短波長側にあることによって、該有機シリカ薄膜の発光スペクトルと、該測定対象分子の吸収スペクトルとが、少なくともある1つの波長において重なっていることがより好ましい。このような場合には、有機シリカ薄膜が吸収した光エネルギーが、光エネルギー又は励起エネルギーとして測定対象分子に対して、より効率よく移動する傾向にある。 In addition, regardless of the form of energy transfer (whether via light emission or not), the short wavelength end of the emission spectrum of the organic silica thin film However, because the absorption spectrum of the measurement target molecule is on the short wavelength side from the long wavelength end, the emission spectrum of the organic silica thin film and the absorption spectrum of the measurement target molecule overlap at least at one wavelength. Is more preferable. In such a case, the light energy absorbed by the organic silica thin film tends to move more efficiently with respect to the molecule to be measured as light energy or excitation energy.

このようなレーザー脱離/イオン化質量分析法においては、質量分析に際して、先ず、上記本発明の有機シリカ基板の疎水層が形成されている面上に、測定対象分子を含む試料を担持せしめる。このような試料の担持方法としては特に制限されないが、例えば、上記有機シリカ基板の疎水層が形成されている面(表面)に対して前記試料を含む溶液を塗布し、溶媒を除去することで試料を載置することにより、上記本発明の有機シリカ基板に対して試料を担持する方法を採用することが好ましい。このような試料を含む溶液に利用する溶媒としては特に制限されないが、測定対象分子としてペプチド分子を利用する場合において、その溶解性の観点、更には、汎用性の観点から、水、アセトニトリル、メタノール、及び、これらの2種以上の混合溶媒を利用することが好ましい。また、前記試料を含む溶液を塗布する方法は特に制限されないが、調整溶液量が少量でよく、規定量の試料をより効率よく導入(担持)できることから、該溶液を滴下することにより塗布する方法を採用することが好ましい。なお、前述のように、試料前駆体(酵素処理前の分子)を上記本発明の有機シリカ基板に担持した後に酵素処理を行なって、該基板上で測定対象分子(酵素処理物)を調製することにより、結果的に上記本発明の有機シリカ基板の疎水層が形成されている面(表面)上に、測定対象分子(酵素処理物)を含む試料を担持してもよい。このように、上記本発明の有機シリカ基板上に最終的に測定対象分子を含む試料(測定対象分子そのもの、測定対象分子の誘導化物、測定対象分子と標準物質との混合物等)を担持することが可能であれば、試料を担持する方法は特に制限されない。 In such a laser desorption / ionized mass spectrometry method, in mass spectrometry, first, a sample containing a molecule to be measured is supported on the surface on which the hydrophobic layer of the organic silica substrate of the present invention is formed. The method for supporting such a sample is not particularly limited, but for example, by applying a solution containing the sample to the surface (surface) of the organic silica substrate on which the hydrophobic layer is formed and removing the solvent. It is preferable to adopt the method of supporting the sample on the organic silica substrate of the present invention by placing the sample. The solvent used for the solution containing such a sample is not particularly limited, but when a peptide molecule is used as the measurement target molecule, water, acetonitrile, and methanol are used from the viewpoint of solubility and versatility. , And it is preferable to use a mixed solvent of two or more of these. Further, the method of applying the solution containing the sample is not particularly limited, but since the amount of the adjusted solution may be small and the specified amount of sample can be introduced (supported) more efficiently, the method of applying the solution by dropping the solution. It is preferable to adopt. As described above, the sample precursor (molecule before enzyme treatment) is supported on the organic silica substrate of the present invention and then subjected to enzyme treatment to prepare the molecule to be measured (enzyme-treated product) on the substrate. As a result, the sample containing the molecule to be measured (enzyme-treated product) may be supported on the surface (surface) on which the hydrophobic layer of the organic silica substrate of the present invention is formed. In this way, the sample finally containing the measurement target molecule (the measurement target molecule itself, the derivative of the measurement target molecule, the mixture of the measurement target molecule and the standard substance, etc.) is supported on the organic silica substrate of the present invention. If possible, the method of supporting the sample is not particularly limited.

本発明においては、上述のようにして、上記本発明の有機シリカ基板の疎水層が形成されている面上に測定対象分子を含む試料を担持せしめた後、該膜の試料担持部位にレーザー光を照射することにより、前記測定対象分子をイオン化して質量分析を行う。 In the present invention, as described above, after the sample containing the molecule to be measured is supported on the surface on which the hydrophobic layer of the organic silica substrate of the present invention is formed, laser light is applied to the sample-supporting portion of the film. By irradiating with, the molecule to be measured is ionized and mass spectrometry is performed.

このような質量分析に用いるレーザー光源としては、特に制限されず、例えば、窒素レーザー(337nm)、YAGレーザー3倍波(355nm)、NdYAGレーザー(256nm)、炭酸ガスレーザー(9400nm、10600nm)等のレーザー光源が挙げられるが、有機シリカ薄膜が効率的に光を吸収できる波長のレーザー光源であるという観点から、窒素レーザー又はYAGレーザー3倍波のレーザー光源が好ましい。 The laser light source used for such mass analysis is not particularly limited, and examples thereof include a nitrogen laser (337 nm), a YAG laser triple wave (355 nm), an NdYAG laser (256 nm), and a carbon dioxide gas laser (9400 nm, 10600 nm). A laser light source can be mentioned, but a nitrogen laser or a YAG laser triple wave laser light source is preferable from the viewpoint that the organic silica thin film is a laser light source having a wavelength capable of efficiently absorbing light.

また、前記レーザー光源(例えば窒素レーザーの光源)を用いて、レーザー光を前記有機シリカ基板上の試料担持部位に照射する。このようにしてレーザー光を試料担持部位に照射することで、前記測定対象分子をイオン化することが可能となる。なお、イオン化のメカニズムは、既に説明した通り、レーザーの照射部位に存在する前記有機基により照射レーザーが吸収され、吸収された光エネルギーが効率よく測定対象分子に移動することにより生じるものであると本発明者らは推察する。なお、レーザー光の照射条件(照射強度、照射時間等)は特に制限されず、測定対象分子に応じて、公知の質量分析の条件の中から最適となる条件を適宜選択して設定すればよい。 Further, the laser light source (for example, a light source of a nitrogen laser) is used to irradiate the sample-carrying portion on the organic silica substrate with laser light. By irradiating the sample-carrying site with the laser beam in this way, the molecule to be measured can be ionized. As described above, the ionization mechanism is caused by the irradiation laser being absorbed by the organic group existing at the irradiation site of the laser and the absorbed light energy being efficiently transferred to the measurement target molecule. The present inventors infer. The irradiation conditions of the laser beam (irradiation intensity, irradiation time, etc.) are not particularly limited, and the optimum conditions may be appropriately selected and set from the known mass spectrometry conditions according to the molecule to be measured. ..

また、質量分析のためのイオンの分離検出方法は特に限定されず、二重収束法、四重極集束法(四重極(Q)フィルター法)、タンデム型四重極(QQ)法、イオントラップ法、飛行時間(TOF)法等を適宜採用でき、これによりイオン化した分子を質量/電荷比(m/z)に従って分離し検出することが可能である。なお、このようなイオンの分離検出には、市販の装置を適宜利用でき、例えば、ブルカー・ダルトニクス社製の質量分析計(商品名「autoflex」等)、Shimadzu社製のイオントラップ飛行時間型質量分析計(商品名「AXIMA−QIT等」)等を適宜利用してもよい。このようにして、イオン化された測定対象分子の質量分析を行うことができる。 The ion separation and detection method for mass spectrometry is not particularly limited, and is a double convergence method, a quadrupole focusing method (quadrupole (Q) filter method), a tandem quadrupole (QQ) method, and ions. A trap method, a flight time (TOF) method, or the like can be appropriately adopted, whereby ionized molecules can be separated and detected according to a mass / charge ratio (m / z). A commercially available device can be appropriately used for such ion separation detection. For example, a mass spectrometer manufactured by Bruker Daltonics (trade name “autflex” or the like), an ion trap time-of-flight mass manufactured by Shimadzu, etc. An analyzer (trade name “AXIMA-QIT, etc.”) or the like may be used as appropriate. In this way, mass spectrometry of the ionized molecule to be measured can be performed.

なお、このような本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析法は、分析用基板として上記本発明の有機シリカ基板を用いていることから、疎水層により測定対象分子を含む試料の特異的な吸着等が抑制され、より均一に測定対象分子を含む試料を基板上に担持できるとともに、基板の表面と測定対象分子の相互作用が十分に抑制されているため、レーザー光を照射することで、容易に測定対象分子を脱離/イオン化することが可能であり、マススペクトルにおいて測定対象分子のシグナル強度をより高いものとすることができ、より高感度な分析を行うことが可能となるものと本発明者らは推察する。また、本発明においては、測定対象分子(分析対象化合物)にマトリクス化合物(低分子有機物)を混合した試料(サンプル)を利用する必要がないことから、マトリクス由来のピークを検出することなく、測定対象分子に由来するピークを高感度で測定することも可能である。 Since the laser desorption / ionization mass spectrometry method of the present invention uses the organic silica substrate of the present invention as the analysis substrate, the hydrophobic layer specifically adsorbs the sample containing the molecule to be measured. Etc. are suppressed, and a sample containing the molecule to be measured can be more uniformly supported on the substrate, and the interaction between the surface of the substrate and the molecule to be measured is sufficiently suppressed, so that it is easy to irradiate the laser beam. It is possible to desorb / ionize the molecule to be measured, to make the signal intensity of the molecule to be measured higher in the mass spectrum, and to perform more sensitive analysis. The inventors speculate. Further, in the present invention, since it is not necessary to use a sample (sample) in which a matrix compound (low molecular weight organic substance) is mixed with the measurement target molecule (analysis target compound), the measurement is performed without detecting the peak derived from the matrix. It is also possible to measure the peak derived from the target molecule with high sensitivity.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(実施例1)
<有機シリカ薄膜の調製工程>
下記式(A):
(Example 1)
<Preparation process of organic silica thin film>
The following formula (A):

[式(A)中、Prで表される基はイソプロピル基を示す。]
で表される化合物(180mg;該化合物における有機基の質量に対するケイ素の質量([ケイ素の質量]/[有機基の質量])の比率:0.174[ケイ素の質量割合が17.4質量%の化合物]、なお、ここにいう「有機基」は、上記式(A)から2つの式:−Si(OPr)で表される基を除いた残基をいう)を、2mLの1−プロパノールに溶解せしめて混合液を得た。次いで、該混合液に2M(mol/L)の塩酸を24μL添加し、室温で60分間攪拌した後、更に400μLの2−メトキシエタノールを添加して5分間撹拌することにより、ゾル溶液を調製した。次に、得られたゾル溶液をメンブレンフィルターで濾過した後、濾過後のゾル溶液をシリコン基板上にスピンコート(1400rpmで4s)することで、前記シリコン基板上に未硬化の有機シリカ薄膜を形成した。なお、このようにして前記ゾル溶液から得られた膜(未硬化の有機シリカ薄膜)は、スピンコート時に溶媒の大半(ほとんど)が蒸発(揮発)した。なお、製膜直後の膜の原子間力顕微鏡(AFM)観察により、膜厚が250〜350nmの範囲にあることを確認した。このようにして有機シリカ薄膜をコートしたシリコン基板を、残留アルコキシ基の加水分解及び薄膜の硬化を進行させるとともに水酸基(疎水性材料と反応可能な基)を有機シリカ薄膜の表面に露出させる目的で、6N(規定)の塩酸の蒸気に80℃で3時間曝露して、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜を調製した。このようにして、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜が積層された積層体を得た。
[Group wherein (A), represented by i Pr denotes an isopropyl group. ]
Ratio of the mass of silicon ([mass of silicon] / [mass of organic group]) to the mass of organic group in the compound represented by (180 mg; mass ratio of silicon is 17.4 mass%). compound, as used herein, the term "organic group", the above formula (a) from the two equations: -Si a (O i Pr) means a residue obtained by removing a group represented by 3), of 2mL It was dissolved in 1-propanol to obtain a mixed solution. Next, 24 μL of 2 M (mol / L) hydrochloric acid was added to the mixed solution, and the mixture was stirred at room temperature for 60 minutes, and then 400 μL of 2-methoxyethanol was further added and stirred for 5 minutes to prepare a sol solution. .. Next, after filtering the obtained sol solution with a membrane filter, the filtered sol solution is spin-coated (4 s at 1400 rpm) on a silicon substrate to form an uncured organic silica thin film on the silicon substrate. did. In the film (uncured organic silica thin film) thus obtained from the sol solution, most (almost) of the solvent was evaporated (volatile) during spin coating. It was confirmed by observing the film immediately after the film formation with an atomic force microscope (AFM) that the film thickness was in the range of 250 to 350 nm. The purpose of the silicon substrate coated with the organic silica thin film in this manner is to promote the hydrolysis of the residual alkoxy group and the curing of the thin film, and to expose the hydroxyl groups (groups capable of reacting with the hydrophobic material) to the surface of the organic silica thin film. , 6N (specified) hydrochloric acid vapor was exposed at 80 ° C. for 3 hours to prepare an organic silica thin film on a silicon substrate (base material). In this way, a laminated body in which an organic silica thin film was laminated on a silicon substrate (base material) was obtained.

<疎水層の調製工程>
前記有機シリカ薄膜の調製とは別に、疎水基としてフルオロエーテル基を有するケイ素アルコキシド(ダイキン工業製の商品名「オプツール(登録商標)DSX」)からなる疎水性材料をハイドロフルオロエーテルで0.1質量%に希釈することにより疎水化処理溶液を調製した。その後、前述のようにして塩酸の蒸気に曝露した後に得られた前記積層体を、前記疎水化処理溶液に1分間浸した。次いで、前記積層体を前記疎水化処理溶液からゆっくり引き上げた後、60℃の飽和水蒸気に2時間暴露することにより、前記積層体の有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層を形成する疎水化処理を施して、有機シリカ薄膜の表面上に疎水層(疎水性材料からなる層)を積層した。次に、前記疎水化処理を行った直後の積層体を、ハイドロフルオロエーテルに浸漬し、5分間超音波洗浄を行うことで、余剰な疎水性材料を除去した。このようにして、基材上の有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層(疎水層)を形成して、レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(基材/有機シリカ薄膜/疎水層の順に積層された積層体)を得た。
<Preparation process of hydrophobic layer>
Apart from the preparation of the organic silica thin film, a hydrophobic material made of silicon alkoxide having a fluoroether group as a hydrophobic group (trade name "Optur (registered trademark) DSX" manufactured by Daikin Industries Co., Ltd.) is hydrofluoroether by 0.1 mass. A hydrophobized solution was prepared by diluting to%. Then, the laminate obtained after being exposed to the vapor of hydrochloric acid as described above was immersed in the hydrophobized solution for 1 minute. Next, the laminate is slowly pulled up from the hydrophobized solution and then exposed to saturated steam at 60 ° C. for 2 hours to form a layer made of a hydrophobic material on the surface of the organic silica thin film of the laminate. A hydrophobic treatment was performed, and a hydrophobic layer (a layer made of a hydrophobic material) was laminated on the surface of the organic silica thin film. Next, the laminate immediately after the hydrophobizing treatment was immersed in hydrofluoroether and ultrasonically cleaned for 5 minutes to remove excess hydrophobic material. In this way, a layer made of a hydrophobic material (hydrophobic layer) is formed on the surface of the organic silica thin film on the base material, and the organic silica substrate (base material / organic silica thin film) for laser desorption / ionization mass analysis is formed. (Laminated body laminated in the order of / hydrophobic layer) was obtained.

(実施例2)
先ず、ゾル溶液の調製の際に400μLの2−メトキシエタノールを添加する代わりに、200μLの2−メトキシエタノールを添加した以外は、実施例1で採用した有機シリカ薄膜の調製工程と同様にして、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜を調製した。次いで、疎水化処理時に、60℃の飽和水蒸気に2時間暴露する代わりに、60℃の飽和水蒸気に3時間暴露した以外は、実施例1で採用した疎水層の調製工程と同様にして(同様の条件を採用して)、基材上の有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層(疎水層)を形成して、レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(基材/有機シリカ薄膜/疎水層の順に積層された積層体)を得た。
(Example 2)
First, in the same manner as in the preparation step of the organic silica thin film adopted in Example 1, except that 200 μL of 2-methoxyethanol was added instead of 400 μL of 2-methoxyethanol when preparing the sol solution. An organic silica thin film was prepared on a silicon substrate (base material). Then, during the hydrophobizing treatment, the process was the same as in the preparation step of the hydrophobic layer adopted in Example 1 except that the product was exposed to saturated water vapor at 60 ° C. for 3 hours instead of being exposed to saturated water vapor at 60 ° C. for 3 hours. (Adopting the conditions of), a layer made of a hydrophobic material (hydrophobic layer) is formed on the surface of the organic silica thin film on the base material, and the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass analysis (base material / A laminate in which the organic silica thin film / hydrophobic layer was laminated in this order) was obtained.

(実施例3)
<有機シリカ薄膜の調製工程>
上記式(A)で表される化合物(90mg)を1mLの1−プロパノールに溶解後、2M(mol/L)の塩酸を10μL加えて、室温で60分間撹拌することにより、ゾル溶液を調製した。次に、得られたゾル溶液をメンブレンフィルターで濾過した後、濾過後のゾル溶液をシリコン基板上にスピンコート(1400rpmで4s)することで前記シリコン基板上に有機シリカ薄膜(膜厚:250〜350nmの範囲)を形成した。このようにして有機シリカ薄膜をコートしたシリコン基板を、残留アルコキシ基の加水分解及び薄膜の硬化を進行させるとともに、水酸基(疎水性材料と反応可能な基)を有機シリカ薄膜の表面に露出させる目的で、6N(規定)の塩酸の蒸気に80℃で3時間曝露して、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜を調製した。このようにして、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜が積層された積層体を得た。
(Example 3)
<Preparation process of organic silica thin film>
A sol solution was prepared by dissolving the compound (90 mg) represented by the above formula (A) in 1 mL of 1-propanol, adding 10 μL of 2 M (mol / L) hydrochloric acid, and stirring at room temperature for 60 minutes. .. Next, after filtering the obtained sol solution with a membrane filter, the filtered sol solution is spin-coated (4 s at 1400 rpm) on the silicon substrate to form an organic silica thin film (thickness: 250 to 250). The range of 350 nm) was formed. The purpose of the silicon substrate coated with the organic silica thin film in this way is to promote the hydrolysis of residual alkoxy groups and the curing of the thin film, and to expose the hydroxyl groups (groups capable of reacting with the hydrophobic material) to the surface of the organic silica thin film. Then, the organic silica thin film was prepared on a silicon substrate (base material) by exposing it to 6N (specified) hydrochloric acid vapor at 80 ° C. for 3 hours. In this way, a laminated body in which an organic silica thin film was laminated on a silicon substrate (base material) was obtained.

<疎水層の調製工程>
上記疎水化処理溶液を利用する代わりに、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン(疎水基として3,3,3−トリフルオロプロピル基を有するケイ素アルコキシド)からなる疎水性材料をハイドロフルオロエーテルで0.1質量%に希釈することにより調製された疎水化処理溶液を利用した以外は、実施例1で採用した疎水層の調製工程と同様にして(同様の条件を採用して)、基材上の有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層(疎水層)を形成して、レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(基材/有機シリカ薄膜/疎水層の順に積層された積層体)を得た。
<Preparation process of hydrophobic layer>
Instead of using the above hydrophobized solution, hydrophobic material composed of trimethoxy (3,3,3-trifluoropropyl) silane (silicon alkoxide having 3,3,3-trifluoropropyl group as hydrophobic group) is hydrophobized. The same as the step of preparing the hydrophobic layer adopted in Example 1 (adopting the same conditions) except that the hydrophobized solution prepared by diluting to 0.1% by mass with fluoroether was used. , A layer made of a hydrophobic material (hydrophobic layer) is formed on the surface of the organic silica thin film on the base material, and the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass analysis (base material / organic silica thin film / hydrophobic layer) (Laminated body laminated in order) was obtained.

(実施例4)
<有機シリカ薄膜の調製工程>
実施例1で採用した有機シリカ薄膜の調製工程と同様にして、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜を調製した。このようにして、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜が積層された積層体を得た。
(Example 4)
<Preparation process of organic silica thin film>
An organic silica thin film was prepared on a silicon substrate (base material) in the same manner as in the step of preparing the organic silica thin film adopted in Example 1. In this way, a laminated body in which an organic silica thin film was laminated on a silicon substrate (base material) was obtained.

<疎水層の調製工程>
前記有機シリカ薄膜の調製とは別に、脱水トルエン(10mL)と、クロロトリメチルシラン(疎水基としてメチル基を有するシラン化合物)からなる疎水性材料(2mL)とを含む疎水化処理溶液を調製した。その後、前述のようにして得られた前記積層体を、前記疎水化処理溶液に浸した後、Ar雰囲気下、110℃で12時間加熱することにより、前記積層体の有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層を形成する疎水化処理を施した。このようにして、前記有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層を形成した後(表面上の水酸基等と疎水性材料と反応させて疎水性材料か導入することにより疎水化した後)、その疎水化処理後の積層体を脱水トルエンに浸漬し、5分間超音波洗浄を行うことで、余剰な疎水性材料を除去した。このようにして、基材上の有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層(疎水層)を形成して、レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(基材/有機シリカ薄膜/疎水層の順に積層された積層体)を得た。
<Preparation process of hydrophobic layer>
Apart from the preparation of the organic silica thin film, a hydrophobized solution containing dehydrated toluene (10 mL) and a hydrophobic material (2 mL) composed of chlorotrimethylsilane (a silane compound having a methyl group as a hydrophobic group) was prepared. Then, the laminate obtained as described above is immersed in the hydrophobized solution and then heated at 110 ° C. for 12 hours in an Ar atmosphere on the surface of the organic silica thin film of the laminate. It was hydrophobized to form a layer of hydrophobic material. In this way, after forming a layer made of a hydrophobic material on the surface of the organic silica thin film (after reacting a hydroxyl group or the like on the surface with the hydrophobic material to make the hydrophobic material hydrophobic). The laminated body after the hydrophobizing treatment was immersed in dehydrated toluene and ultrasonically cleaned for 5 minutes to remove excess hydrophobic material. In this way, a layer made of a hydrophobic material (hydrophobic layer) is formed on the surface of the organic silica thin film on the base material, and the organic silica substrate (base material / organic silica thin film) for laser desorption / ionization mass analysis is formed. (Laminated body laminated in the order of / hydrophobic layer) was obtained.

なお、このような有機シリカ基板の製造に利用した疎水性材料はクロロトリメチルシランであり、かかるクロロトリメチルシランは前記有機シリカ薄膜の表面上の水酸基とのみ反応するものであることから、前記有機シリカ薄膜の表面上には疎水性材料が単層導入され、クロロトリメチルシランの単分子膜が疎水層として形成されることが明らかである。そのため、導入された成分(式:−O−Si−(CHで表される基の構造で導入されることは明白である)の大きさから、疎水層の厚みは0.4nmとなることが分かる(なお、クロロトリメチルシランの分子の大きさは0.4nm程度である)。 The hydrophobic material used for producing such an organic silica substrate is chlorotrimethylsilane, and since such chlorotrimethylsilane reacts only with the hydroxyl group on the surface of the organic silica thin film, the organic silica It is clear that a hydrophobic material is introduced into a single layer on the surface of the thin film, and a monomolecular film of chlorotrimethylsilane is formed as a hydrophobic layer. Therefore, the thickness of the hydrophobic layer is 0.4 nm because of the size of the introduced component (it is clear that it is introduced in the structure of the group represented by the formula: -O-Si- (CH 3 ) 3 ). (Note that the molecular size of chlorotrimethylsilane is about 0.4 nm).

(実施例5)
<有機シリカ薄膜の調製工程>
上記式(A)で表される化合物(180mg)を、2mLの1−プロパノールに溶解せしめて混合液を得た。次いで、該混合液に2M(mol/L)の塩酸を24μL添加し、室温で60分間撹拌した後、更に200μLの2−メトキシエタノールを添加して5分間撹拌することにより、ゾル溶液を調製した。次に、得られたゾル溶液をメンブレンフィルターで濾過した後、濾過後のゾル溶液を、2cm角サイズのシリコン基板上にスピンコート(1400rpmで4s)することで前記シリコン基板上に未硬化の有機シリカ薄膜(膜厚:250〜350nmの範囲)を形成した。次いで、ポリエチレンテレフタレート製のナノモールド(綜研化学製の商品名「FleFimo」、ナノピラーアレイ、ピッチ250nm、ピラー直径150nm、ピラー高さ250nm)を、前述のようにしてシリコン基板上にスピンコートにより薄膜(未硬化の有機シリカ薄膜)を形成した直後に、該薄膜(未硬化の有機シリカ薄膜)の表面に、前記ナノモールドを素早く載せて、平板プレス機を用い1.4tonで2時間加圧した。その後、前記ナノモールドを除去して、凹凸構造を有する有機シリカ薄膜を得た。このようにして凹凸構造を有する有機シリカ薄膜が積層されたシリコン基板を得た後、残留アルコキシ基の加水分解及び薄膜の硬化を進行させるとともに水酸基(疎水性材料と反応可能な基)を有機シリカ薄膜の表面に露出させる目的で、6N(規定)の塩酸の蒸気に80℃で3時間曝露して、シリコン基板(基材)上に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜を調製した。このようにして、シリコン基板(基材)上に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜が積層された積層体を得た。
(Example 5)
<Preparation process of organic silica thin film>
The compound (180 mg) represented by the above formula (A) was dissolved in 2 mL of 1-propanol to obtain a mixed solution. Next, 24 μL of 2 M (mol / L) hydrochloric acid was added to the mixed solution, and the mixture was stirred at room temperature for 60 minutes, and then 200 μL of 2-methoxyethanol was further added and stirred for 5 minutes to prepare a sol solution. .. Next, after filtering the obtained sol solution with a membrane filter, the filtered sol solution is spin-coated (4 s at 1400 rpm) on a 2 cm square size silicon substrate to uncured organic matter on the silicon substrate. A silica thin film (thickness: in the range of 250 to 350 nm) was formed. Next, a thin film (trade name "FleFimo" manufactured by Soken Kagaku Co., Ltd., nanopillar array, pitch 250 nm, pillar diameter 150 nm, pillar height 250 nm) made of polyethylene terephthalate was spin-coated on a silicon substrate as described above. Immediately after forming the uncured organic silica thin film), the nanomold was quickly placed on the surface of the thin film (uncured organic silica thin film) and pressed at 1.4 ton for 2 hours using a flat plate press. Then, the nanomold was removed to obtain an organic silica thin film having an uneven structure. In this way, after obtaining a silicon substrate on which organic silica thin films having an uneven structure are laminated, hydrolysis of residual alkoxy groups and curing of the thin films are promoted, and hydroxyl groups (groups capable of reacting with hydrophobic materials) are made of organic silica. For the purpose of exposing to the surface of the thin film, an organic silica thin film having an uneven structure was prepared on a silicon substrate (base material) by exposing it to 6N (specified) hydrochloric acid vapor at 80 ° C. for 3 hours. In this way, a laminated body in which an organic silica thin film having an uneven structure was laminated on a silicon substrate (base material) was obtained.

<疎水層の調製工程>
このようにして得られた積層体(シリコン基板(基材)上に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜が積層されたもの)を利用した以外は、実施例2で採用している疎水層の調製工程と同様にして(同様の条件を採用して)、基材上の凹凸構造を有する有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層(疎水層)を形成して、レーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(基材/凹凸構造を有する有機シリカ薄膜/疎水層の順に積層された積層体)を得た。
<Preparation process of hydrophobic layer>
The step of preparing the hydrophobic layer adopted in Example 2 except that the laminate thus obtained (an organic silica thin film having an uneven structure laminated on a silicon substrate (base material)) was used. In the same manner (adopting the same conditions), a layer made of a hydrophobic material (hydrophobic layer) is formed on the surface of an organic silica thin film having an uneven structure on a base material, and laser desorption / ionization mass is formed. An organic silica substrate for analysis (a laminate in which a base material / an organic silica thin film having an uneven structure / a hydrophobic layer was laminated in this order) was obtained.

[実施例5で調製した有機シリカ薄膜の表面の凹凸構造について]
〈凹凸構造を有する有機シリカ薄膜の顕微鏡による測定〉
上述のような凹凸構造を有する有機シリカ薄膜(多孔質有機シリカ薄膜)の製造時に、前記ナノモールドを除去した後の凹凸構造を有する有機シリカ薄膜(6mol/Lの塩酸の蒸気に曝露する前の薄膜)の表面形状を、走査型電子顕微鏡(SEM)及び原子間力顕微鏡(AFM)により測定した。なお、走査型電子顕微鏡(SEM)としては、日立ハイテクノロジーズ社製の走査型電子顕微鏡(商品名「Hitachi S−4800」)を用い、また、原子間力顕微鏡としては、測定装置として走査型プローブ顕微鏡(SPM/AFM:日立ハイテクサイエンス製の商品名「NanoNavi E−sweep」)を利用した。
[Regarding the uneven structure on the surface of the organic silica thin film prepared in Example 5]
<Measurement of organic silica thin film with uneven structure with a microscope>
During the production of the organic silica thin film having the uneven structure as described above (porous organic silica thin film), the organic silica thin film having the uneven structure after removing the nanomold (before exposure to the vapor of 6 mol / L hydrochloric acid). The surface shape of the thin film) was measured by a scanning electron microscope (SEM) and an atomic force microscope (AFM). As a scanning electron microscope (SEM), a scanning electron microscope (trade name "Hitachi S-4800") manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd. is used, and as an atomic force microscope, a scanning probe is used as a measuring device. A microscope (SPM / AFM: trade name "NanoNavi E-sweep" manufactured by Hitachi High-Tech Science) was used.

このような測定の結果として、実施例5で調製した有機シリカ薄膜の表面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図4に示す。図4に示すSEM像からも明らかように、実施例5で調製した有機シリカ薄膜には、ナノモールドの構造が転写された規則的なナノ多孔質構造(細孔構造)が形成されていることが分かった。 As a result of such measurement, a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of the organic silica thin film prepared in Example 5 is shown in FIG. As is clear from the SEM image shown in FIG. 4, the organic silica thin film prepared in Example 5 has a regular nanoporous structure (pore structure) to which the nanomold structure is transferred. I understood.

また、原子間力顕微鏡(AFM)による測定に際しては、測定箇所を変えて複数箇所について測定を行って、各測定箇所においてそれぞれ断面図(縦断面図)を求めた。そして、このようなAFM測定により得られた複数の断面図から、任意の100点の凹凸構造の軸方向(細孔の長軸の方向)を測定したところ、測定した凹凸構造の軸方向はいずれも、有機シリカ薄膜の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して90°±15°の範囲内の角度となっており、凹凸構造の軸方向は有機シリカ薄膜の凹凸構造が形成されている面とは反対側の面の表面に対して略垂直に配向していることが確認された。また、このようなAFM測定により得られる断面図から、任意の100点の凸部について、その凸部ごとに、後述の平均高さの半分の高さの位置における最近接の凸部との間の壁面間距離(水平方向の距離)を測定して、その平均を求め、凸部の壁面間の距離の平均値(細孔の平均細孔直径)を測定したところ、有機シリカ薄膜の凹凸構造の凸部の壁面間の距離の平均値(細孔の平均細孔直径)は140nmであることが確認された。また、有機シリカ薄膜のAFM測定により得られる断面図から、任意の100点の凹凸構造に関して凸部の平均高さ(細孔(凹部)の平均深さ)を求めたところ、凸部の高さ(凹部の深さ)の平均値は220nmであることが分かった。 Further, in the measurement by the atomic force microscope (AFM), the measurement points were changed and the measurement was performed at a plurality of points, and the cross-sectional view (vertical cross-sectional view) was obtained at each measurement point. Then, when the axial direction (the direction of the long axis of the pores) of an arbitrary 100 points of the concave-convex structure was measured from a plurality of cross-sectional views obtained by such AFM measurement, the axial direction of the measured uneven structure was eventually determined. However, the angle is within the range of 90 ° ± 15 ° with respect to the surface of the surface opposite to the surface on which the uneven structure of the organic silica thin film is formed, and the axial direction of the uneven structure is that of the organic silica thin film. It was confirmed that the surface was oriented substantially perpendicular to the surface of the surface opposite to the surface on which the uneven structure was formed. Further, from the cross-sectional view obtained by such AFM measurement, for each of the convex portions at any 100 points, between the convex portions and the closest convex portion at a height of half the average height described later. The distance between the wall surfaces (horizontal distance) was measured, the average was calculated, and the average value of the distance between the wall surfaces of the convex portion (average pore diameter of the pores) was measured. It was confirmed that the average value of the distances between the wall surfaces of the convex portions (the average pore diameter of the pores) was 140 nm. Further, when the average height of the convex portion (average depth of the pores (concave)) was obtained for an arbitrary 100-point uneven structure from the cross-sectional view obtained by AFM measurement of the organic silica thin film, the height of the convex portion was obtained. It was found that the average value of (depth of recess) was 220 nm.

(比較例1)
実施例1で採用した有機シリカ薄膜の調製工程と同様にして、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜を調製することにより、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜が積層された積層体を得た後、該積層体をエタノール中に浸漬して5分間超音波処理し、比較のためのレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(基材/有機シリカ薄膜の順に積層された積層体)を得た。このように、比較例1においては、有機シリカ薄膜の表面上に疎水層を形成せずに、実施例1で採用した有機シリカ薄膜の調製工程と同様にして得られた積層体をエタノールで洗浄して、そのまま比較のための有機シリカ基板とした。
(Comparative Example 1)
By preparing the organic silica thin film on the silicon substrate (base material) in the same manner as in the step of preparing the organic silica thin film adopted in Example 1, the organic silica thin film is laminated on the silicon substrate (base material). After obtaining the body, the laminate was immersed in ethanol and subjected to ultrasonic treatment for 5 minutes, and the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass analysis for comparison (base material / organic silica thin film was laminated in this order). A laminate) was obtained. As described above, in Comparative Example 1, the laminate obtained in the same manner as the preparation step of the organic silica thin film adopted in Example 1 was washed with ethanol without forming a hydrophobic layer on the surface of the organic silica thin film. Then, it was used as it was as an organic silica substrate for comparison.

(比較例2)
先ず、実施例3で採用した有機シリカ薄膜の調製工程と同様にして、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜を調製し、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜が積層された積層体を得た。その後、60℃の飽和水蒸気に2時間暴露する代わりに80℃の飽和水蒸気に3時間暴露し、かつ、疎水化処理後の積層体の超音波洗浄の時間(ハイドロフルオロエーテルに浸漬して超音波洗浄を行う時間)を5分間から30分間に変更した以外は、実施例3で採用した疎水層の調製工程と同様にして、基材上の有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層(疎水層)を形成し、比較のためのレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(基材/有機シリカ薄膜/疎水層の順に積層された積層体)を得た。
(Comparative Example 2)
First, in the same manner as in the step of preparing the organic silica thin film adopted in Example 3, an organic silica thin film is prepared on a silicon substrate (base material), and the organic silica thin film is laminated on the silicon substrate (base material). I got a body. Then, instead of exposing to saturated water vapor at 60 ° C. for 2 hours, it is exposed to saturated water vapor at 80 ° C. for 3 hours, and the time for ultrasonic cleaning of the laminate after hydrophobization treatment (immersion in hydrofluoroether and ultrasonic waves). A layer made of a hydrophobic material on the surface of the organic silica thin film on the base material in the same manner as the step of preparing the hydrophobic layer adopted in Example 3 except that the washing time) was changed from 5 minutes to 30 minutes. A (hydrophobic layer) was formed, and an organic silica substrate for laser desorption / ionized mass analysis (a laminate in which a substrate / an organic silica thin film / a hydrophobic layer was laminated in this order) was obtained for comparison.

(比較例3)
先ず、実施例1で採用した有機シリカ薄膜の調製工程と同様にして、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜を調製し、シリコン基板(基材)上に有機シリカ薄膜が積層された積層体を得た。次に、実施例1で採用した疎水層の調製工程において利用した疎水化処理溶液と同様の疎水化処理溶液を用いて、前記積層体を疎水化処理溶液に1分間浸した。次いで、前記疎水化処理溶液から前記積層体をゆっくり引き上げ、そのまま、窒素雰囲気下、室温(25℃)の温度条件で12時間静置し、その後、大気雰囲気下、60℃で3時間加熱して有機シリカ薄膜の表面に疎水化処理を施し、基材上の有機シリカ薄膜の表面上に疎水性材料からなる層(疎水層)を形成して、比較のためのレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板(基材/有機シリカ薄膜/疎水層の順に積層された積層体)を得た。このように、疎水層の形成後、超音波洗浄を行うことなく、有機シリカ基板を形成した。
(Comparative Example 3)
First, in the same manner as in the process of preparing the organic silica thin film adopted in Example 1, an organic silica thin film is prepared on a silicon substrate (base material), and the organic silica thin film is laminated on the silicon substrate (base material). I got a body. Next, the laminate was immersed in the hydrophobic treatment solution for 1 minute using the same hydrophobic treatment solution as the hydrophobic treatment solution used in the preparation step of the hydrophobic layer adopted in Example 1. Next, the laminate was slowly pulled up from the hydrophobized solution and allowed to stand for 12 hours under a nitrogen atmosphere at room temperature (25 ° C.), and then heated at 60 ° C. for 3 hours under an air atmosphere. The surface of the organic silica thin film is hydrophobized to form a layer made of a hydrophobic material (hydrophobic layer) on the surface of the organic silica thin film on the substrate, for laser desorption / ionization mass analysis for comparison. (A laminate in which a base material / an organic silica thin film / a hydrophobic layer was laminated in this order) was obtained. In this way, after the hydrophobic layer was formed, the organic silica substrate was formed without ultrasonic cleaning.

[実施例1〜5及び比較例2〜3で得られた有機シリカ基板の特性の評価]
〈有機シリカ基板が備える有機シリカ薄膜の特性について〉
有機シリカ基板が備える有機シリカ薄膜中の有機基の吸収波長を測定するために、以下のようにして測定用試料を形成して、紫外/可視吸収スペクトルを測定した。すなわち、先ず、実施例1と同様にしてゾル溶液を調製し、メンブレンフィルターで濾過した後、かかる濾過後のゾル溶液を石英基板上にスピンコート(1400rpmで4s)することにより、未硬化の有機シリカ薄膜を形成した後、かかる有機シリカ薄膜を80℃での加熱により硬化せしめ、これを測定用の試料とした。このような測定用の試料の紫外/可視吸収スペクトルを図5に示す。このような測定用の試料の紫外/可視吸収スペクトルの結果(図5)からも明らかなように、実施例1で得られた有機シリカ基板が備える有機シリカ薄膜(上記式(A)で表される化合物(有機ケイ素化合物)の重合物)中の有機基は243nm、344nm、354nmに吸収極大波長を持つことが、その紫外/可視吸収スペクトルから確認され、実施例1で得られた有機シリカ薄膜中の有機基はレーザー光を吸収可能であることが確認された。なお、実施例2〜5で形成した有機シリカ薄膜はいずれも、上記式(A)で表される化合物を用いて形成されたものであることを考慮すれば、実施例2〜5で形成した有機シリカ薄膜中の有機基も同様にレーザー光を吸収可能であることは明らかである。
[Evaluation of the characteristics of the organic silica substrate obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 2 to 3]
<Characteristics of organic silica thin film included in organic silica substrate>
In order to measure the absorption wavelength of the organic group in the organic silica thin film provided on the organic silica substrate, a measurement sample was formed as follows and the ultraviolet / visible absorption spectrum was measured. That is, first, a sol solution is prepared in the same manner as in Example 1, filtered through a membrane filter, and then the filtered sol solution is spin-coated (4 s at 1400 rpm) on a silica substrate to uncured organic. After forming the silica thin film, the organic silica thin film was cured by heating at 80 ° C., and this was used as a sample for measurement. The ultraviolet / visible absorption spectrum of the sample for such measurement is shown in FIG. As is clear from the result of the ultraviolet / visible absorption spectrum of the sample for such measurement (FIG. 5), the organic silica thin film (represented by the above formula (A)) included in the organic silica substrate obtained in Example 1 It was confirmed from the ultraviolet / visible absorption spectrum that the organic group in the compound (polymer of the organic silicon compound) has an absorption maximum wavelength at 243 nm, 344 nm, and 354 nm, and the organic silica thin film obtained in Example 1 was obtained. It was confirmed that the organic group inside was capable of absorbing laser light. Considering that all of the organic silica thin films formed in Examples 2 to 5 were formed by using the compound represented by the above formula (A), they were formed in Examples 2 to 5. It is clear that the organic groups in the organic silica thin film can also absorb the laser beam.

〈疎水層の厚みの測定〉
疎水層の厚みの測定のために、先ず、以下のようにして、検量線測定用の試料(有機シリカ基板)を別途製造した。すなわち、疎水化処理を行った直後の積層体をハイドロフルオロエーテルに浸漬して5分間超音波洗浄を行う代わりに、該疎水化処理後の積層体を、室温条件下において12時間静置(放置)した後に、ハイドロフルオロエーテルに浸漬して5分間超音波洗浄を行った以外は、実施例1と同様にして、検量線測定用の試料(基材/有機シリカ薄膜/疎水層の順に積層された積層体からなる有機シリカ基板)を得た。
<Measurement of hydrophobic layer thickness>
In order to measure the thickness of the hydrophobic layer, first, a sample (organic silica substrate) for calibration curve measurement was separately manufactured as follows. That is, instead of immersing the laminate immediately after the hydrophobization treatment in hydrofluoroether and performing ultrasonic cleaning for 5 minutes, the laminate after the hydrophobization treatment is allowed to stand (leave) for 12 hours under room temperature conditions. ), Then the sample for calibration line measurement (base material / organic silica thin film / hydrophobic layer) was laminated in the same order as in Example 1 except that it was immersed in hydrofluoroether and ultrasonically cleaned for 5 minutes. An organic silica substrate made of a laminated body) was obtained.

次いで、実施例1〜3、5及び比較例2〜3で得られた有機シリカ基板、並びに、上述のようにして調製した検量線測定用の試料(有機シリカ基板)に対して、エネルギー分散型X線分光(EDX)分析装置を備える走査型電子顕微鏡(SEM:日立ハイテクノロジーズ社製の商品名「SU3500」)を用いて、加速電圧3kVの条件でEDX分析を行い、各有機シリカ基板の表面近傍(表面から厚み方向に向かって100nmの範囲)を構成する元素(C、Si、F、O、N)の含有量をそれぞれ求めて、全元素(C、Si、F、O、N)中のFの質量割合(wt%)を算出した。 Next, the energy dispersive type is applied to the organic silica substrates obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 2 to 3 and the sample for calibration curve measurement (organic silica substrate) prepared as described above. Using a scanning electron microscope (SEM: trade name "SU3500" manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.) equipped with an X-ray spectroscopy (EDX) analyzer, EDX analysis was performed under the condition of an acceleration voltage of 3 kV, and the surface of each organic silica substrate was used. The contents of the elements (C, Si, F, O, N) constituting the vicinity (range of 100 nm from the surface to the thickness direction) were determined, and among all the elements (C, Si, F, O, N). The mass ratio (wt%) of F was calculated.

また、上記EDX分析とは別に、上記検量線測定用の試料(有機シリカ基板)、実施例3及び比較例2で得られた有機シリカ基板に対して、X線光電子分光法(XPS)による表層部(表面から厚み方向に向かって10nmの範囲)の組成分析(C、Si、F、O、Nの組成の分析)を行った。なお、このようなXPS分析に際しては、測定装置としてXPS装置(アルバックファイ社製の商品名「PHI 5000 Versaprobe II」)を用いて、下記測定条件を採用した。
[X線光電子分光法の測定条件]
X線源 :AlKα
光電子取出角 :18°
分析領域 :直径100μmの領域
パスエネルギー :93.8eV
エネルギーステップ:0.2eV。
In addition to the EDX analysis, the surface layer of the sample for calibration curve measurement (organic silica substrate) and the organic silica substrates obtained in Example 3 and Comparative Example 2 by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The composition analysis (analysis of the composition of C, Si, F, O, N) of the part (range of 10 nm from the surface to the thickness direction) was performed. In such XPS analysis, the XPS device (trade name "PHI 5000 Versaprobe II" manufactured by ULVAC-PHI) was used as the measuring device, and the following measurement conditions were adopted.
[Measurement conditions for X-ray photoelectron spectroscopy]
X-ray source: AlKα
Photoelectron extraction angle: 18 °
Analysis area: Area with a diameter of 100 μm Path energy: 93.8 eV
Energy step: 0.2 eV.

そして、上記検量線測定用の試料(有機シリカ基板)、並びに、実施例3及び比較例2で得られた有機シリカ基板のXPSデータとEDXデータの関係から、F元素の量比に関する検量線を求めた(図6)。なお、実施例3及び比較例2と、検量線測定用の試料とにおいては、疎水層を形成する際に利用した疎水性材料の種類は異なるが、共にフッ素元素をターゲットとして測定しているため、後述の計算上は、形成される疎水層中のフッ素の分布状態は同じであると考えられ、これらの実施例等で用いた疎水性材料の種類によらず、XPS分析を行った場合に測定されたであろうと考えられるフッ素の元素量比の値を見積るための検量線を得ることができる。 Then, from the relationship between the XPS data and the EDX data of the sample for the calibration curve measurement (organic silica substrate) and the organic silica substrate obtained in Example 3 and Comparative Example 2, a calibration curve relating to the amount ratio of F element is obtained. Obtained (Fig. 6). Although the types of hydrophobic materials used for forming the hydrophobic layer are different between Example 3 and Comparative Example 2 and the sample for calibration curve measurement, both are measured by targeting the fluorine element. In the calculation described later, it is considered that the distribution state of fluorine in the formed hydrophobic layer is the same, and when XPS analysis is performed regardless of the type of hydrophobic material used in these examples and the like. A calibration curve for estimating the value of the elemental ratio of fluorine that would have been measured can be obtained.

次いで、かかる検量線を利用して、実施例1〜2、5及び比較例3で得られた有機シリカ基板のEDXデータ(EDX分析により得られた値)の結果から、実施例1〜2、5及び比較例3で得られた有機シリカ基板に関して、表面から厚み方向に向かって10nmの範囲にXPSを行った場合に求められるであろうFの元素量比を見積もった。なお、記検量線測定用の試料(有機シリカ基板)、並びに、実施例3及び比較例2で得られた有機シリカ基板のXPSデータをそのまま利用できるため、検量線からの算出は特に行っていない。 Next, using the calibration curve, from the results of the EDX data (values obtained by EDX analysis) of the organic silica substrate obtained in Examples 1 and 2 and 5 and Comparative Example 3, Examples 1 and 2 and With respect to the organic silica substrate obtained in 5 and Comparative Example 3, the element amount ratio of F that would be obtained when XPS was performed in the range of 10 nm from the surface in the thickness direction was estimated. Since the sample (organic silica substrate) for measuring the calibration curve and the XPS data of the organic silica substrate obtained in Example 3 and Comparative Example 2 can be used as they are, the calculation from the calibration curve is not particularly performed. ..

次いで、このようにして得られた値等を利用して、下記式(IA): Then, using the values and the like thus obtained, the following formula (IA):

[式中、YはXPS分析により求められるフッ素元素の量比(式:[XPS分析により求められるフッ素(F)の量]/[XPS分析により求められる全元素(水素を除く)の量]を計算して求めらる値である。なお、場合により、検量線からの算出されるフッ素元素の量比であってもよい。)を示し、Mは疎水性材料(疎水性分子)の繰り返し単位の分子量を示し、ρは1.5(疎水層の密度の値)を示し、Lは疎水層の厚みを示し、mは疎水性材料中の繰り返し単位におけるフッ素原子の個数(原子数)を示し、mは疎水性材料の繰り返し単位の全原子数を示し(ただし、水素原子の数は除く)、ρ’は有機シリカ薄膜の密度の値である1.18を示し、Nは有機シリカ薄膜の繰り返し単位の分子量(上記式(A)で表される化合物の種類から「426」であることが分かる)を示し、nは有機シリカ薄膜の繰り返し単位を構成する全原子の個数(ただし、水素原子の数は除く:なお、上記式(A)で表される化合物の種類から「28」であることが分かる)を示す。]
を計算して、実施例1〜3、5、比較例2〜3で得られた有機シリカ基板、上述のようにして調製した検量線測定用の試料(有機シリカ基板)中の疎水層の厚みを求めた。得られた結果を表1に示す。
[In the formula, Y is the amount ratio of fluorine elements determined by XPS analysis (formula: [amount of fluorine (F) determined by XPS analysis] / [amount of all elements (excluding hydrogen) determined by XPS analysis]]. It is a value obtained by calculation. In some cases, it may be a quantitative ratio of fluorine elements calculated from a calibration line), and M is a repeating unit of a hydrophobic material (hydrophobic molecule). Indicates the molecular weight of, ρ indicates 1.5 (value of the density of the hydrophobic layer), L indicates the thickness of the hydrophobic layer, and m f indicates the number of fluorine atoms (number of atoms) in the repeating unit in the hydrophobic material. Shown, m indicates the total number of atoms of the repeating unit of the hydrophobic material (however, the number of hydrogen atoms is excluded), ρ'is 1.18 which is the density value of the organic silica thin film, and N is the organic silica thin film. Indicates the molecular weight of the repeating unit of (it can be seen from the type of compound represented by the above formula (A) that it is "426"), and n is the number of all atoms constituting the repeating unit of the organic silica thin film (however, hydrogen). The number of atoms is excluded: It can be seen from the type of compound represented by the above formula (A) that it is "28"). ]
The thickness of the hydrophobic layer in the organic silica substrates obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 to 3 and the sample for calibration curve measurement (organic silica substrate) prepared as described above. Asked. The results obtained are shown in Table 1.

なお、実施例1〜2及び5、比較例3で利用した疎水性材料はオプツールDSX(疎水性材料の繰り返し単位の水素原子の数を除く全原子の個数mは4である)であり、疎水基がフルオロエーテル基からなるものであることから、上記式(IA)の計算に際しては、疎水基の繰り返し単位が式:−OCF−で表される繰り返し単位(分子量M:66、m:2)であるものと擬制して計算を行った。また、実施例3及び比較例3で利用した疎水性材料はトリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン(疎水性材料の繰り返し単位の水素原子の数を除く全原子の個数mは3である)であり、疎水基がフルオロアルキル基(疎水基は3,3,3−トリフルオロプロピル基)からなるものであることから、上記式(IA)の計算に際しては、疎水基の繰り返し単位が式:−CF−で表される繰り返し単位(分子量M:50、m:2)であるものと擬制して計算を行った。なお、有機シリカ薄膜の密度ρ’は有機シリカのバルク体を作製し、アルキメデスの原理を応用して求めた値を利用した。また、式(IA)中のY(XPS分析により求められるフッ素元素の量比)の値としては、上記検量線測定用の試料(有機シリカ基板)、並びに、実施例3及び比較例2で得られた有機シリカ基板についてはXPS分析により得られた測定値をそのまま利用し、実施例1〜2、5及び比較例3で得られた有機シリカ基板に関しては、上記検量線から見積もられたFの元素量比を利用した。得られた結果を表1に示す。また、表1に計算に利用したFの元素量比を、パーセント表示にしたもの(単位を「at%」とした値)を併せて示す。 The hydrophobic material used in Examples 1 to 2 and 5 and Comparative Example 3 is Optool DSX (the number m of all atoms excluding the number of hydrogen atoms in the repeating unit of the hydrophobic material is 4), which is hydrophobic. Since the group is composed of a fluoroether group, in the calculation of the above formula (IA), the repeating unit of the hydrophobic group is a repeating unit represented by the formula: −OCF 2- (molecular weight M: 66, m f : The calculation was performed by imitating what is 2). The hydrophobic material used in Example 3 and Comparative Example 3 is trimethoxy (3,3,3-trifluoropropyl) silane (the number m of all atoms excluding the number of hydrogen atoms in the repeating unit of the hydrophobic material is 3). The hydrophobic group is composed of a fluoroalkyl group (the hydrophobic group is a 3,3,3-trifluoropropyl group). Therefore, in the calculation of the above formula (IA), a repeating unit of the hydrophobic group is used. There formula: -CF 2 - repeating units (molecular weight M: 50, m f: 2 ) represented by a calculation was performed by fiction as a. For the density ρ'of the organic silica thin film, a bulk body of organic silica was prepared, and the value obtained by applying Archimedes' principle was used. Further, the value of Y (quantity ratio of fluorine element obtained by XPS analysis) in the formula (IA) is obtained in the sample for calibration curve measurement (organic silica substrate) and in Example 3 and Comparative Example 2. For the obtained organic silica substrate, the measured values obtained by XPS analysis were used as they were, and for the organic silica substrates obtained in Examples 1 to 2, 5 and Comparative Example 3, the F estimated from the above calibration curve. The element amount ratio of was used. The results obtained are shown in Table 1. In addition, Table 1 also shows the elemental ratio of F used in the calculation in percentage (value with the unit as "at%").

なお、比較例1では疎水層を形成していないため、疎水層の厚みは0nmであるが、参照のため、かかる厚みも表1に示す。また、実施例4で得られた有機シリカ基板の疎水層の厚みは、その疎水層の製造方法から疎水層としてクロロトリメチルシランの単分子層(単分子膜)が形成されたことが明らかであり、有機シリカ薄膜の表面上に、式:−O−Si−(CHで表される基が導入されたものと考えられることから、その式:−O−Si−(CHで表される基の大きさ(0.4nm)に基づいて、0.4nmであることが分かる。かかる結果も併せて表1に示す。 In Comparative Example 1, since the hydrophobic layer was not formed, the thickness of the hydrophobic layer was 0 nm, but the thickness is also shown in Table 1 for reference. Further, regarding the thickness of the hydrophobic layer of the organic silica substrate obtained in Example 4, it is clear from the method for producing the hydrophobic layer that a monomolecular layer (monomolecular film) of chlorotrimethylsilane was formed as the hydrophobic layer. Since it is considered that the group represented by the formula: -O-Si- (CH 3 ) 3 was introduced on the surface of the organic silica thin film, the formula: -O-Si- (CH 3 ) 3 It can be seen that it is 0.4 nm based on the size of the group represented by (0.4 nm). These results are also shown in Table 1.

表1に示す結果からも明らかなように、実施例1及び3と比較例2〜3とにおいて採用した疎水層の調製工程から、超音波洗浄の時間や反応条件によって、疎水層の膜厚が異なるものとなることが分かった。 As is clear from the results shown in Table 1, the film thickness of the hydrophobic layer varies depending on the time of ultrasonic cleaning and the reaction conditions from the steps of preparing the hydrophobic layer adopted in Examples 1 and 3 and Comparative Examples 2 and 3. It turned out to be different.

(実施例6)
レーザー脱離/イオン化質量分析法に用いる分析用の基板として、実施例1で得られた有機シリカ基板を利用し、以下のようにして、レーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。
(Example 6)
Using the organic silica substrate obtained in Example 1 as a substrate for analysis used in the laser desorption / ionization mass spectrometry method, laser desorption / ionization mass spectrometry (LDI-MS) is performed as follows. It was.

すなわち、先ず、測定対象分子としてアンジオテンシンIを選択し、アンジオテンシンIを、水とアセトニトリルの混合溶媒(水とアセトニトリルの体積比([水]/[アセトニトリル])が9/1)中に溶解して、濃度が1pmol/μLのアンジオテンシンIの溶液(A)を得た。次に、前記溶液(A)を、実施例1で得られた有機シリカ基板に1.0μL滴下することにより塗布した。次いで、前記溶液(A)を塗布した後の有機シリカ基板を自然乾燥させて、該基板の表面上にアンジオテンシンI(試料)を担持した。次いで、アンジオテンシンIを担持した領域(溶液を塗布した箇所)内の同一の箇所に、分析装置としてブルカー・ダルトニクス社製の質量分析計(MALDI−TOF−MS装置、商品名「Autoflex」)を用いて、Nレーザー(波長:337nm)を照射し、リフレクトロンモードで質量分析(LDI−MS)を行った。なお、分析時に、Nレーザーはレーザー強度30%の条件で10回照射し(計10ショット)、スペクトルを積算することによりマススペクトルを求めた。 That is, first, angiotensin I is selected as the molecule to be measured, and angiotensin I is dissolved in a mixed solvent of water and acetonitrile (volume ratio of water to acetonitrile ([water] / [acetonitrile]) is 9/1). , A solution (A) of angiotensin I having a concentration of 1 pmol / μL was obtained. Next, the solution (A) was applied by dropping 1.0 μL onto the organic silica substrate obtained in Example 1. Next, the organic silica substrate after applying the solution (A) was naturally dried, and angiotensin I (sample) was supported on the surface of the substrate. Next, a mass spectrometer (MALDI-TOF-MS device, trade name "Autoflex") manufactured by Bruker Daltonics Co., Ltd. was used as an analyzer in the same place in the region carrying angiotensin I (the place where the solution was applied). Then, N 2 laser (wavelength: 337 nm) was irradiated, and mass spectrometry (LDI-MS) was performed in the reflector mode. At the time of analysis, the N 2 laser was irradiated 10 times under the condition of a laser intensity of 30% (10 shots in total), and the mass spectrum was obtained by integrating the spectra.

[実施例6の質量分析の結果について]
実施例6の質量分析の結果として、得られたマススペクトルのグラフを図7及び図8に示す。このような図7及び8に示す結果からも明らかなように、得られたマススペクトルにおいて、同位体を含むアンジオテンシンIのプロトン付加体のシグナルが、m/z=1296.6、1297.6、1298.6の位置に明瞭に確認された。このような結果から、実施例1で得られた有機シリカ基板を質量分析に利用した場合には、十分に高感度な分析を行うことが可能であることが分かった。
[Results of mass spectrometry in Example 6]
The graphs of the mass spectrum obtained as a result of the mass spectrometry of Example 6 are shown in FIGS. 7 and 8. As is clear from the results shown in FIGS. 7 and 8, in the obtained mass spectrum, the signal of the proton adduct of angiotensin I containing an isotope is m / z = 1296.6, 1297.6, It was clearly confirmed at the position of 1298.6. From these results, it was found that when the organic silica substrate obtained in Example 1 was used for mass spectrometry, it was possible to perform analysis with sufficiently high sensitivity.

(実施例7)
溶液(A)の代わりに、アンジオテンシンIを、水とアセトニトリルの混合溶媒(水とアセトニトリルの体積比([水]/[アセトニトリル])が6/4)中に溶解して得られた、濃度が50fmol/μLのアンジオテンシンIの溶液(B)を用いた以外は、実施例6と同様にしてレーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。
(Example 7)
The concentration obtained by dissolving angiotensin I in a mixed solvent of water and acetonitrile (volume ratio of water and acetonitrile ([water] / [acetonitrile]) is 6/4) instead of the solution (A) is Laser desorption / ionization mass spectrometry (LDI-MS) was performed in the same manner as in Example 6 except that a solution (B) of 50 fmol / μL of angiotensin I was used.

[実施例7の質量分析の結果について]
実施例7の質量分析の結果として、得られたマススペクトルのグラフを図9及び図10に示す。このような図9及び図10に示す結果からも明らかなように、得られたマススペクトルにおいて、同位体を含むアンジオテンシンIのプロトン付加体の3本のシグナル(m/z=1296.6、1297.6、1298.6の位置のピーク)が明瞭に観測された。
[Results of mass spectrometry in Example 7]
Graphs of the mass spectrum obtained as a result of the mass spectrometry of Example 7 are shown in FIGS. 9 and 10. As is clear from the results shown in FIGS. 9 and 10, three signals (m / z = 1296.6, 1297) of the proton adduct of angiotensin I containing an isotope in the obtained mass spectrum. The peaks at positions of .6 and 1298.6) were clearly observed.

このような実施例7の質量分析の結果と、上述の実施例6の質量分析の結果とから、実施例1で得られた有機シリカ基板を質量分析に利用した場合には、濃度が低い測定対象分子の溶液(濃度:50fmol/μL)を利用した場合においても、同じレーザー照射条件で測定対象分子(アンジオテンシンI)のシグナル強度を明瞭に確認でき、十分に高感度な分析を行うことが可能であることが分かった。 From the result of the mass spectrometry of Example 7 and the result of the mass spectrometry of Example 6 described above, when the organic silica substrate obtained in Example 1 was used for mass spectrometry, the concentration was low. Even when a solution of the target molecule (concentration: 50 fmol / μL) is used, the signal intensity of the target molecule (angiotensin I) to be measured can be clearly confirmed under the same laser irradiation conditions, and sufficiently sensitive analysis can be performed. It turned out to be.

(実施例8)
溶液(A)の代わりに、インシュリン(分子量:5303.64)を水に溶解して得られた、濃度が1.0pmol/μLのインシュリンの溶液(C)を用い、リフレクトロンモードの代わりにリニアモードを採用して測定(質量分析)を行った以外は、実施例6と同様にしてレーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。
(Example 8)
Instead of the solution (A), a solution (C) of insulin having a concentration of 1.0 pmol / μL obtained by dissolving insulin (molecular weight: 5303.64) in water was used, and linear instead of the reflector mode. Laser desorption / ionized mass spectrometry (LDI-MS) was performed in the same manner as in Example 6 except that the mode was adopted and measurement (mass spectrometry) was performed.

(比較例4)
実施例1で得られた有機シリカ基板を用いる代わりに、比較例2で得られた有機シリカ基板を用いた以外は、実施例8と同様にしてレーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。
(Comparative Example 4)
Laser desorption / ionization mass spectrometry (LDI-MS) in the same manner as in Example 8 except that the organic silica substrate obtained in Comparative Example 2 was used instead of the organic silica substrate obtained in Example 1. Was done.

[実施例8及び比較例4の質量分析の結果について]
実施例8及び比較例4の質量分析の結果として、得られたマススペクトルのグラフを図11に重ねて示す。図11に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析(実施例8)においては、インシュリンに由来するシグナル強度が46と強く検出されているのに対して、比較例2で得られた有機シリカ基板を利用した質量分析(比較例4)では、インシュリンに由来するシグナル強度が11となっており、ノイズピークとの判別は困難であった。このような結果から、実施例1で得られた有機シリカ基板を質量分析に利用した場合には、得られるマススペクトルにおいて測定対象分子(インシュリン)のシグナル強度をより高いものとすることができ、より高感度な分析を行うことが可能であることが確認された。
[Results of mass spectrometry in Example 8 and Comparative Example 4]
The graph of the mass spectrum obtained as a result of the mass spectrometry of Example 8 and Comparative Example 4 is shown superimposed on FIG. As is clear from the results shown in FIG. 11, in the mass spectrometry (Example 8) using the organic silica substrate obtained in Example 1, the signal intensity derived from insulin was strongly detected as 46. On the other hand, in the mass spectrometry using the organic silica substrate obtained in Comparative Example 2 (Comparative Example 4), the signal intensity derived from insulin was 11, and it was difficult to distinguish it from the noise peak. From these results, when the organic silica substrate obtained in Example 1 is used for mass spectrometry, the signal intensity of the molecule to be measured (insulin) can be made higher in the obtained mass spectrum. It was confirmed that it is possible to perform more sensitive analysis.

(実施例9)
実施例1で得られた有機シリカ基板を用いる代わりに実施例2で得られた有機シリカ基板を用い、かつ、溶液(A)の代わりに、平均分子量が2000のポリエチレングリコールジメチルエーテルを水に溶解して得られた、濃度が5.0pmol/μLのポリエチレングリコールジメチルエーテルの溶液(D)を用いた以外は、実施例6と同様にしてレーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。
(Example 9)
Instead of using the organic silica substrate obtained in Example 1, the organic silica substrate obtained in Example 2 was used, and instead of the solution (A), polyethylene glycol dimethyl ether having an average molecular weight of 2000 was dissolved in water. Laser desorption / ionized mass spectrometry (LDI-MS) was carried out in the same manner as in Example 6 except that the solution (D) of polyethylene glycol dimethyl ether having a concentration of 5.0 pmol / μL was used.

[実施例9の質量分析の結果について]
実施例9の質量分析の結果として、得られたマススペクトルのグラフを図12に示す。このような図12に示す結果からも明らかなように、得られたマススペクトルにおいて、エチレンオキサイドなどポリマー特有の等間隔なシグナルパターンが明瞭に観測された。このような結果から、実施例2で得られた有機シリカ基板を質量分析に利用した場合においても、十分に高感度な分析を行うことが可能であることが分かった。
[Results of mass spectrometry in Example 9]
A graph of the mass spectrum obtained as a result of the mass spectrometry of Example 9 is shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 12, in the obtained mass spectrum, equidistant signal patterns peculiar to polymers such as ethylene oxide were clearly observed. From these results, it was found that even when the organic silica substrate obtained in Example 2 is used for mass spectrometry, it is possible to perform analysis with sufficiently high sensitivity.

(実施例10〜13)
各実施例において、有機シリカ基板として、実施例1で得られた有機シリカ基板(実施例10)、実施例2で得られた有機シリカ基板(実施例11)、実施例3で得られた有機シリカ基板(実施例12)、実施例4で得られた有機シリカ基板(実施例13)をそれぞれ用い、また、アンジオテンシンIを担持した領域(溶液を塗布した箇所)内において、異なる5点の任意の測定部位に対して、それぞれレーザー光を照射して質量分析を行った以外は、実施例6と同様にして、実施例ごとに、計5点の測定部位に対して、それぞれレーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。そして、各実施例において、それぞれ、異なる5点の測定部位の測定結果からシグナル強度の平均値、標準偏差及びばらつき値を求めた。
(Examples 10 to 13)
In each example, as the organic silica substrate, the organic silica substrate obtained in Example 1 (Example 10), the organic silica substrate obtained in Example 2 (Example 11), and the organic obtained in Example 3 The silica substrate (Example 12) and the organic silica substrate (Example 13) obtained in Example 4 are used, respectively, and in the region carrying angiotensin I (the place where the solution is applied), 5 different points are arbitrarily selected. In the same manner as in Example 6 except that the measurement sites of the above were irradiated with laser light to perform mass spectrometry, a total of 5 measurement sites were subjected to laser desorption / Ionized mass spectrometry (LDI-MS) was performed. Then, in each example, the average value, standard deviation, and variation value of the signal intensity were obtained from the measurement results of the five different measurement sites.

(比較例5〜7)
実施例1で得られた有機シリカ基板を用いる代わりに、それぞれ、比較例1で得られた有機シリカ基板(比較例5)、比較例2で得られた有機シリカ基板(比較例6)、比較例3で得られた有機シリカ基板(比較例7)をそれぞれ用いた以外は、実施例10と同様にして、比較例ごとに、計5点の測定部位に対してそれぞれレーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。そして、各比較例において、それぞれ、異なる5点の測定部位の測定結果からシグナル強度の平均値、標準偏差及びばらつき値を求めた。
(Comparative Examples 5 to 7)
Instead of using the organic silica substrate obtained in Example 1, the organic silica substrate obtained in Comparative Example 1 (Comparative Example 5), the organic silica substrate obtained in Comparative Example 2 (Comparative Example 6), and comparison, respectively. Laser desorption / ionization mass for a total of 5 measurement sites for each comparative example in the same manner as in Example 10 except that the organic silica substrate (Comparative Example 7) obtained in Example 3 was used. Analysis (LDI-MS) was performed. Then, in each comparative example, the average value, standard deviation, and variation value of the signal intensity were obtained from the measurement results of the five different measurement sites.

[実施例10〜13及び比較例5〜7の質量分析の結果について]
実施例10〜13及び比較例5〜7の質量分析の結果(それぞれ求められた計5点の測定部位におけるスペクトル強度の結果)から求められた、スペクトル強度(シグナル強度)の平均値、標準偏差及びばらつき値をそれぞれ表2に示す。
[Results of mass spectrometry of Examples 10 to 13 and Comparative Examples 5 to 7]
Mean value and standard deviation of spectral intensity (signal intensity) obtained from the results of mass spectrometry of Examples 10 to 13 and Comparative Examples 5 to 7 (results of spectral intensities at 5 measurement sites in total). And the variation values are shown in Table 2, respectively.

表2に示す結果からも明らかなように、実施例1〜4で得られた有機シリカ基板を利用した場合(実施例10〜13)には、比較例1〜3で得られた有機シリカ基板を利用した場合(比較例5〜7)と対比して、測定対象分子(アンジオテンシンI)のスペクトル強度の平均値が高いことから、より高感度な分析を行うことが可能であることが確認された。このような結果から、疎水層の厚みが0.2〜5.5nmである有機シリカ基板(実施例1〜4)を用いた場合に、より高感度な分析を行うことが可能であることが分かった。また、実施例1〜4で得られた有機シリカ基板を利用した場合(実施例10〜13)には、確認されたシグナル強度は352以上であり、かつ、シグナル強度のばらつき値(割合)が30%未満であるのに対して、比較例1〜3で得られた有機シリカ基板を利用した場合(比較例5〜7)には、強度が187以下であるとともに、シグナル強度のばらつき値(割合)は47%よりも大きな値となっていた。このような結果と、実施例1〜4で得られた有機シリカ基板及び比較例1〜3で得られた有機シリカ基板の疎水層の厚みを考慮すれば、疎水層の厚みが0.2〜5.5nmである有機シリカ基板(実施例1〜4)を用いた場合に、測定対象分子(アンジオテンシンI)のシグナル強度がより高い値となって、より高感度な分析を行うことが可能であるとともに、シグナル強度のばらつきの少ない、より精度の高い分析を行うことが可能となることが分かる。 As is clear from the results shown in Table 2, when the organic silica substrates obtained in Examples 1 to 4 are used (Examples 10 to 13), the organic silica substrates obtained in Comparative Examples 1 to 3 are used. Since the average value of the spectral intensities of the measurement target molecule (angiotensin I) is higher than that in the case of using (Comparative Examples 5 to 7), it was confirmed that more sensitive analysis can be performed. It was. From these results, it is possible to perform more sensitive analysis when an organic silica substrate (Examples 1 to 4) having a hydrophobic layer thickness of 0.2 to 5.5 nm is used. Do you get it. Further, when the organic silica substrates obtained in Examples 1 to 4 were used (Examples 10 to 13), the confirmed signal intensity was 352 or more, and the variation value (ratio) of the signal intensity was high. In contrast to less than 30%, when the organic silica substrates obtained in Comparative Examples 1 to 3 were used (Comparative Examples 5 to 7), the intensity was 187 or less and the variation value of the signal intensity (variable value of signal intensity (Comparative Examples 5 to 7)) The ratio) was larger than 47%. Considering such a result and the thickness of the hydrophobic layer of the organic silica substrate obtained in Examples 1 to 4 and the organic silica substrate obtained in Comparative Examples 1 to 3, the thickness of the hydrophobic layer is 0.2 to 0.2. When an organic silica substrate having a diameter of 5.5 nm (Examples 1 to 4) is used, the signal intensity of the molecule to be measured (angiotensin I) becomes a higher value, and more sensitive analysis can be performed. At the same time, it can be seen that it is possible to perform more accurate analysis with less variation in signal intensity.

(実施例14)
〈第一の質量分析〉
実施例5で得られた有機シリカ基板を用いて、以下のようにして、計25点の測定部位に対して、レーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。すなわち、先ず、実施例6で調製した溶液(A)と同様のアンジオテンシンI溶液を調製し、これを実施例5で得られた有機シリカ基板に1.0μL滴下することにより塗布した。次いで、前記アンジオテンシンIの溶液を塗布した後の有機シリカ基板を自然乾燥させて、該基板の表面上にアンジオテンシンI(試料)を担持した。次に、アンジオテンシンIを担持した領域(溶液を塗布した箇所)内の1mm角の領域に、200μm間隔でレーザー光を照射することにより、計25点の測定部位にそれぞれレーザー光を照射し、各測定部位におけるスペクトル強度をそれぞれ求めた。なお、このような質量分析(LDI−MS)によるスペクトル強度の測定は、分析装置としてブルカー・ダルトニクス社製の質量分析計(MALDI−TOF−MS装置、商品名「Autoflex」)を用いて、前記レーザー光としてNレーザー(波長:337nm)を照射し、リフレクトロンモードで測定することにより行った。なお、分析時には、測定部位ごとにNレーザーを、それぞれレーザー強度30%の条件で10回照射し(計10ショット)、スペクトルを積算して、その強度を求めた。
(Example 14)
<First mass spectrometry>
Using the organic silica substrate obtained in Example 5, laser desorption / ionization mass spectrometry (LDI-MS) was performed on a total of 25 measurement sites as follows. That is, first, an angiotensin I solution similar to the solution (A) prepared in Example 6 was prepared, and 1.0 μL of the angiotensin I solution was added dropwise to the organic silica substrate obtained in Example 5. Next, the organic silica substrate after applying the solution of angiotensin I was air-dried, and angiotensin I (sample) was supported on the surface of the substrate. Next, by irradiating a 1 mm square region in the region carrying angiotensin I (where the solution was applied) with laser light at intervals of 200 μm, a total of 25 measurement sites were irradiated with laser light, respectively. The spectral intensities at the measurement sites were determined respectively. The measurement of the spectral intensity by such mass spectrometry (LDI-MS) is performed by using a mass spectrometer (MALDI-TOF-MS device, trade name "Autoflex") manufactured by Bruker Daltonix Co., Ltd. as an analyzer. N 2 laser (wavelength: 337 nm) as the laser beam irradiated was performed by measuring in reflectron mode. At the time of analysis, the N 2 laser for each measurement site, respectively irradiated 10 times under the conditions of 30% laser intensity (total 10 shots), by integrating the spectrum to determine the intensity.

〈第二の質量分析〉
上記第一の質量分析とは別に、実施例1で得られた有機シリカ基板を用いる代わりに実施例5で得られた有機シリカ基板を用い、且つ、レーザー強度を30%から8%に変更した以外は、実施例6と同様にしてレーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS)を行った。
<Second mass spectrometry>
Apart from the first mass spectrometry, the organic silica substrate obtained in Example 5 was used instead of the organic silica substrate obtained in Example 1, and the laser intensity was changed from 30% to 8%. Laser desorption / ionization mass spectrometry (LDI-MS) was performed in the same manner as in Example 6 except for the above.

[実施例14の質量分析の結果について]
実施例14の上記第一の質量分析の結果(25点の測定部位におけるスペクトル強度の値)から、上記第一の質量分析を行った1mm角の領域内におけるスペクトル強度(シグナル強度)の二次元分布を求めた。得られた結果を図13に示す。図13に示すスペクトル強度(シグナル強度)の二次元分布の結果からも明らかなように、実施例5で得られた有機シリカ基板を用いた場合には、測定した全領域(25点の測定部位)において100〜500のシグナル強度で、同位体のピークを含む測定対象分子(アンジオテンシンI)のプロトン付加体のシグナルが明瞭に観測された。なお、このような25点の測定部位のシグナル強度の平均値は428となった。このような結果と、上記比較例5〜7(比較例1〜3で得られた有機シリカ基板を利用した5点の測定部位のレーザー脱離/イオン化質量分析)の結果とを併せ鑑みれば、実施例5で得られた有機シリカ基板を用いた場合には、比較例1〜3で得られた有機シリカ基板を利用した場合と比較して、測定対象分子(アンジオテンシンI)のシグナル強度の平均値がより高い値となることが確認でき、実施例5で得られた有機シリカ基板を用いた場合に、より高感度な分析を行うことが可能であることが分かった。
[Results of mass spectrometry in Example 14]
From the result of the first mass spectrometry of Example 14 (value of the spectral intensity at 25 measurement sites), the two-dimensional spectrum intensity (signal intensity) in the 1 mm square region where the first mass spectrometry was performed. The distribution was calculated. The obtained results are shown in FIG. As is clear from the results of the two-dimensional distribution of the spectral intensity (signal intensity) shown in FIG. 13, when the organic silica substrate obtained in Example 5 was used, the entire measured region (25 measurement sites) was used. ), The signal of the proton adduct of the measurement target molecule (angiotensin I) containing the isotope peak was clearly observed at a signal intensity of 100 to 500. The average value of the signal intensities of these 25 measurement sites was 428. Considering these results together with the results of Comparative Examples 5 to 7 (laser desorption / ionized mass spectrometry of 5 measurement sites using the organic silica substrates obtained in Comparative Examples 1 to 3), When the organic silica substrate obtained in Example 5 was used, the average signal intensity of the molecule to be measured (angiotensin I) was compared with the case where the organic silica substrate obtained in Comparative Examples 1 to 3 was used. It was confirmed that the value became higher, and it was found that more sensitive analysis could be performed when the organic silica substrate obtained in Example 5 was used.

また、実施例14で採用したレーザー強度を30%から8%に変更したレーザー脱離/イオン化質量分析(LDI−MS:上記第二の質量分析)により得られたマススペクトルを図14及び図15に示す。図14及び15に示す結果からも明らかなように、得られたマススペクトルにおいて、同位体を含むアンジオテンシンIのプロトン付加体のシグナルが、m/z=1296.6、1297.6、1298.6の位置に明瞭に観測された。このような結果から、レーザー強度が低い場合でも、実施例5で得られた有機シリカ基板を質量分析に利用した場合には、物質の同定に必要な十分な強度のスペクトルが明瞭に得られ、十分に高感度な分析を行うことが可能であることが分かった。 Further, the mass spectra obtained by laser desorption / ionized mass spectrometry (LDI-MS: the second mass spectrometry) in which the laser intensity adopted in Example 14 was changed from 30% to 8% are shown in FIGS. 14 and 15. Shown in. As is clear from the results shown in FIGS. 14 and 15, in the obtained mass spectrum, the signal of the proton adduct of angiotensin I containing an isotope was m / z = 1296.6, 1297.6, 1298.6. It was clearly observed at the position of. From these results, even when the laser intensity is low, when the organic silica substrate obtained in Example 5 is used for mass spectrometry, a spectrum of sufficient intensity required for substance identification can be clearly obtained. It was found that it is possible to perform a sufficiently sensitive analysis.

以上説明したように、本発明によれば、質量分析に利用した場合に、得られるマススペクトルにおいて測定対象分子のシグナル強度をより高いものとすることができ、より高感度な分析を行うことを可能とするレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板、及び、それを用いたレーザー脱離/イオン化質量分析法を提供することが可能となる。このように、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板は、レーザー脱離/イオン化法(LDI)に利用するための分析用基板として特に有用である。 As described above, according to the present invention, when it is used for mass spectrometry, the signal intensity of the molecule to be measured can be made higher in the obtained mass spectrum, and more sensitive analysis can be performed. It is possible to provide an organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry, and a laser desorption / ionization mass spectrometry method using the same. As described above, the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry of the present invention is particularly useful as an analysis substrate for use in the laser desorption / ionization method (LDI).

1…基材、2…有機シリカ薄膜、3…疎水層、S…凹凸構造を有する有機シリカ薄膜の凹凸構造が形成されている側の面、S…面Sと反対側の面(凹凸構造が形成されていない側の面)、C…凹凸構造を有する有機シリカ薄膜の細孔の空間形状(空隙部の柱状の形状)の長軸、α…面Sと細孔の空間形状の長軸Cとがなす角度、T…凹凸構造を有する有機シリカ薄膜の厚み。 1 ... Base material, 2 ... Organic silica thin film, 3 ... Hydrophobic layer, S 1 ... Surface on the side where the uneven structure of the organic silica thin film having an uneven structure is formed, S 2 ... Surface on the side opposite to S 1 ( The surface on the side where the uneven structure is not formed), C ... The major axis of the pore space shape (columnar shape of the void) of the organic silica thin film having the uneven structure, α ... The space shape of the surface S 2 and the pores. Angle formed by the long axis C of T ... The thickness of the organic silica thin film having an uneven structure.

Claims (5)

レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に積層された疎水層とを備えており、前記疎水層が脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基及び前記有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する疎水性材料からなる層であり、かつ、前記疎水層の厚みが0.2〜5.5nmであることを特徴とするレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板。 It is provided with an organic silica thin film made of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light as a skeleton and a hydrophobic layer laminated on the surface of the organic silica thin film, and the hydrophobic layer is an aliphatic carbon skeleton. The layer is made of a hydrophobic material having a hydrophobic group having a main skeleton and a functional group covalently bonded to the silica skeleton of the organic silica, and the thickness of the hydrophobic layer is 0.2 to 5.5 nm. An organic silica substrate for laser desorption / ionized mass analysis. 前記疎水基がアルキル基、アルキニル基、アルケニル基、フッ素原子含有基、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキニル基、及び、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルケニル基からなる群から選択される少なくとも1種の基であることを特徴とする請求項1に記載のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板。 The hydrophobic group is an alkyl group, an alkynyl group, an alkenyl group, a fluorine atom-containing group, an alkyl halide group containing a halogen atom other than a fluorine atom, an alkynyl halide group containing a halogen atom other than a fluorine atom, and a non-fluorine atom. The organic silica substrate for laser desorption / ionization mass analysis according to claim 1, wherein the group is at least one selected from the group consisting of halogenated alkenyl groups containing a halogen atom. 前記レーザー光を吸収可能な有機基が波長200〜600nmの範囲に極大吸収波長を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板。 The organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry according to claim 1 or 2, wherein the organic group capable of absorbing laser light has a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 200 to 600 nm. 前記有機シリカ薄膜が凹凸構造を有する薄膜であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板。 The organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic silica thin film is a thin film having an uneven structure. レーザー脱離/イオン化質量分析法に用いる分析用基板が、請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板であることを特徴とするレーザー脱離/イオン化質量分析法。
A laser characterized in that the analytical substrate used in the laser desorption / ionization mass spectrometry is the organic silica substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry according to any one of claims 1 to 4. Desorption / ionization mass spectrometry.
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