JP3327539B2 - Structure including organic molecular film and use thereof - Google Patents

Structure including organic molecular film and use thereof

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は有機分子膜を含む構
造体およびその使用に関する。より具体的には、本発明
は、近接して相対する二つの基体表面の少なくとも一方
に有機分子膜が形成され、該有機分子膜表面と、相対す
る基体表面または基体表面上の有機分子膜表面とのギャ
ップが微小であり、通常100μm未満、好ましくは1
μm未満である構造体およびその使用に関する。本発明
はさらに、上記の構造体を用いる分子間斥力モータ等に
関する。
[0001] The present invention relates to a structure containing an organic molecular film and its use. More specifically, the present invention relates to an organic molecular film formed on at least one of two substrates that are closely adjacent to each other, and the surface of the organic molecular film and the surface of the opposing substrate or the surface of the organic molecular film on the substrate surface. Is small, usually less than 100 μm, preferably 1 μm.
Structures that are less than μm and their use. The present invention further relates to an intermolecular repulsion motor or the like using the above structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来は、相対する二つの表面が近接した
場合に起こり得る斥力を積極的に利用した微小ギャッ
プ、通常100μm未満、好ましくは1μm未満の微小
ギャップを維持する構造体に関する研究はほとんどなさ
れておらず、まして、このような構造体を含む機器の開
発は全くなされてこなかったのが実状である。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been almost no research on a structure maintaining a small gap, usually smaller than 100 μm, and preferably smaller than 1 μm, by positively utilizing a repulsive force that can occur when two opposing surfaces come close to each other. In fact, no equipment including such a structure has been developed at all.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第1
の目的は近接して相対する二つの表面の少なくとも一方
に共有結合的に有機分子膜が形成され、該有機分子膜表
面と相対する基体表面または基体表面上に共有結合的に
形成された有機分子膜の表面とのギャップが微小であ
り、通常100μm未満、好ましくは1μm未満である
構造体を提供することにある。さらに、本発明の第2の
目的は上記構造体を含むモータ、軸受け、ガイド、アク
チュエータ、除振台等を提供することにある。
Accordingly, the first aspect of the present invention is as follows.
The object of the invention is that an organic molecular film is formed covalently on at least one of two adjacent surfaces, and the organic molecule formed covalently on the substrate surface or the substrate surface opposite to the organic molecular film surface It is an object of the present invention to provide a structure having a small gap with the surface of the film, usually less than 100 μm, preferably less than 1 μm. Further, a second object of the present invention is to provide a motor, a bearing, a guide, an actuator, an anti-vibration table, and the like including the above structure.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、微小なギ
ャップ、通常100μm未満、好ましくは1μmに満た
ないギャップを有して相対する二つの表面の間のギャッ
プを維持し、両表面の接触を防止するための方法を鋭意
研究した結果、両表面の少なくとも一方の表面に有機分
子膜を形成させることにより該有機分子膜表面と他方の
基体表面又は他方の基体表面に形成された有機分子膜表
面の間に働く各種の斥力を有効に利用することにより、
当初の目的を達成することができることを発見した。本
発明はかかる発見に基づきさらに研究を進めて完成する
に至ったものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have maintained a gap between two opposing surfaces with a small gap, typically less than 100 μm, and preferably less than 1 μm, to maintain the gap between both surfaces. As a result of diligent research on a method for preventing contact, as a result of forming an organic molecular film on at least one of the two surfaces, the organic molecules formed on the organic molecular film surface and the other substrate surface or the other substrate surface are formed. By effectively utilizing various repulsive forces acting between the film surfaces,
Discovered that the original purpose can be achieved. The present invention has been completed by further research based on this discovery.

【0005】微小なギャップ、通常100μm未満、好
ましくは1μmに満たないギャップで相対している二つ
の表面の一方が基体表面に形成された高分子などの有機
分子膜表面であり、他方が基体それ自体の表面または基
体表面上に形成されている有機分子膜表面である場合に
は、両表面がさらに接近するとさまざまな斥力が働き、
両表面のそれ以上の接近を妨げる現象が生ずる。このよ
うな両表面間に生ずる斥力を積極的に利用してこのよう
な微小ギャップを維持したり、両表面間の潤滑を保ち、
両表面間の摺動の際に生ずる摩擦を減少させようという
試みは未だなされていないのが現状である。しかしなが
ら、このような構造体は多くの利用可能性を秘めてい
る。
One of two surfaces facing each other with a minute gap, usually less than 100 μm, preferably less than 1 μm, is the surface of an organic molecular film such as a polymer formed on the surface of the substrate, and the other is the surface of the organic molecule film. In the case of the surface of the organic molecular film formed on the surface of itself or the surface of the substrate, various repulsive forces work when both surfaces come closer,
A phenomenon occurs that prevents further access of both surfaces. Positively utilizing such repulsion generated between both surfaces to maintain such a small gap or maintain lubrication between both surfaces,
At present, no attempt has been made to reduce the friction generated when sliding between the two surfaces. However, such structures have many potential uses.

【0006】例えば、本発明の一つの態様においては、
微小ギャップを挟んで相対する二つの基体であって、そ
の少なくとも一方の表面に有機分子膜が形成されている
ものの場合は、その構造体の振動に応じて微小ギャップ
は局所的に変動するが、平均値としてのギャップ間隔は
一定に保たれる除振台が提供される。
For example, in one embodiment of the present invention,
In the case of two substrates opposed to each other with a small gap therebetween and an organic molecular film formed on at least one surface thereof, the small gap locally fluctuates according to the vibration of the structure, A vibration isolation table is provided in which the gap interval as an average value is kept constant.

【0007】また、本発明の別の態様では、本発明の構
造を含む精密小型モータが提供される。この分野では、
その生産規模は年間20億台を越え、特に小型のフィン
ガーサイズモータとして音響機器や事務情報機器への用
途が今後も一層展開すると考えられる。特に、流体軸受
けは、VTR用モータ、ポリゴンミラーモータ、MPU
用冷却ファンモータ、光ディスクスピンドルモータ、さ
らに、光磁気記録やハードディスクドライブ用のモータ
に用途が大きく拡がりつつある。このような市場から
は、モータの一層の小型化が要求されており、2010
年にはモータの径は2ミリメータ程度に小型化され、そ
のステータとスライダーのギャップは極めて小さくなる
と考えられる。このような微小ギャップを持つモータの
場合は、相対する二つの表面の少なくとも一方に有機分
子膜が形成され、該有機分子膜表面と相対する基体表面
または基体表面上の有機分子膜表面との間のギャップが
微小であり、通常100μm未満、好ましくは1μm未
満である本発明の構造体を利用する利益が極めて高いと
考えられる。
In another aspect of the present invention, there is provided a precision miniature motor including the structure of the present invention. In this area,
Its production scale exceeds 2 billion units annually, and it is expected that its use in audio equipment and office information equipment will be further expanded, especially as a small finger size motor. In particular, fluid bearings include VTR motors, polygon mirror motors, and MPUs.
Applications for cooling fan motors for optical disks, spindle motors for optical disks, and motors for magneto-optical recording and hard disk drives have been greatly expanding. From such a market, further miniaturization of the motor is required.
By the year, the diameter of the motor is reduced to about 2 millimeters, and the gap between the stator and the slider is considered to be extremely small. In the case of a motor having such a small gap, an organic molecular film is formed on at least one of the two opposing surfaces, and the surface of the organic molecular film is opposed to the surface of the substrate or the surface of the organic molecular film on the substrate surface. It is believed that the benefit of utilizing the structure of the present invention, where the gap is very small, usually less than 100 μm, preferably less than 1 μm, is very high.

【0008】さらに、本発明の別の態様では、人工筋肉
などに利用できる円筒状アクチュエータ(駆動装置)が
提供される。例えば、生物の筋肉のように駆動範囲がミ
リメーターからメーターにわたって滑らかに伸縮する軽
量なアクチュエータが本発明の構造を利用することによ
り提供される。筋肉と同様なアクチュエータを作るため
には、伸縮するアクチュエータが必要である。電磁モー
タを用いて伸縮運動をするアクチュエータを作成するた
めには、モータの回転運動を伸縮運動に変える変換ギア
ー等が必要になる。このため、電磁モータを用いたアク
チュエータは、構造が複雑となり、同じ運動特性を有す
る筋肉に比べて重量が大きくなってしまう。圧電素子を
利用するアクチュエータも提案されているが、微小な動
きには適するが大きな運動を行うことは不可能である。
導電性高分子やゲルを用いるアクチュエータや形状記憶
合金を用いるアクチュエータも使用するには問題が多く
ある。その点、本発明の構造を基本とし静電モータを利
用する人工筋肉はダイナミックレンジが大きく、しかも
軽量である。本発明の人工筋肉は円盤電極が一定間隔で
埋め込まれている太い円筒の中に多数の細孔が貫通して
おり、その細孔の中に荷電を持った有機分子膜をその表
面に帯状に交互に設けられた細管が挿入され、細孔の内
壁と細管の有機分子膜の間隔が微小であり、通常100
μm未満、好ましくは1μm未満に維持される本発明の
構造をもっており、円筒の円盤電極に交流を印加するこ
とにより細孔内の細管が移動して伸縮運動を行うもので
ある。
Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a cylindrical actuator (driving device) which can be used for artificial muscles and the like. For example, a lightweight actuator, such as a muscle of a living organism, whose driving range smoothly extends and contracts from millimeters to meters is provided by utilizing the structure of the present invention. In order to make an actuator similar to a muscle, an actuator that expands and contracts is required. In order to create an actuator that expands and contracts using an electromagnetic motor, a conversion gear or the like that changes the rotational movement of the motor into an expansion and contraction movement is required. Therefore, the structure of the actuator using the electromagnetic motor is complicated, and the weight of the actuator is larger than that of the muscle having the same movement characteristics. Although an actuator using a piezoelectric element has been proposed, it is suitable for a small movement but cannot perform a large movement.
There are many problems in using an actuator using a conductive polymer or gel or an actuator using a shape memory alloy. In this respect, artificial muscles based on the structure of the present invention and using an electrostatic motor have a large dynamic range and are lightweight. In the artificial muscle of the present invention, a large number of pores penetrate into a thick cylinder in which disk electrodes are embedded at regular intervals. Capillary tubes provided alternately are inserted, and the distance between the inner wall of the pores and the organic molecular film of the capillaries is very small.
The structure of the present invention is maintained at less than μm, preferably less than 1 μm, and the thin tube in the pore moves and expands and contracts by applying an alternating current to the cylindrical disk electrode.

【0009】本発明のさらに別の態様では、積層フィル
ム状のアクチュエータが提供される。これは電圧を印加
することによりお互いに相対運動をする二種類のフィル
ムが積層された構造をしている。一方のフィルムの片面
には二本の櫛形電極が形成され、他方のフィルムの片面
には正又は負の荷電を持った有機分子膜の長方形領域が
交互に並んでおり、櫛形電極の面と電荷がパターニング
されている面とが相対するように積層し、両フィルムの
間には液体を満たしておき、一方のフィルムの表面と他
方の有機分子膜表面の間隔が微小であり、通常100μ
m未満、好ましくは1μm未満に維持される構造を持っ
ているアクチュエータである。
In still another aspect of the present invention, there is provided a laminated film actuator. It has a structure in which two types of films that move relative to each other by applying a voltage are laminated. On one side of one film, two comb-shaped electrodes are formed, and on the other side, rectangular areas of organic molecular films having positive or negative charges are alternately arranged. Are laminated so that the surface on which the film is patterned faces each other, and a liquid is filled between the two films. The distance between the surface of one film and the surface of the other organic molecular film is minute, and is usually
m, preferably less than 1 μm.

【0010】 すなわち、本発明の要旨は (1) 近接して相対する二つの基体の相対する双方の
表面の全部または一部に共有結合により有機分子膜が形
成され、前記有機分子膜間の距離が100μm未満に維
持されている構造体、 (2) 近接して相対する二つの基体の相対する双方の
表面の全部または一部に共有結合により有機分子膜が形
成され、前記有機分子膜間の距離が1μm未満に維持さ
れている構造体、 (3) 前記二つの基体表面の全部または少なくとも一
部が相対しているものである前記(1)又は(2)記載
の構造体、 (4) 前記有機分子膜の両表面間に働く立体斥力によ
り両表面間の微小ギャップが維持されるものである前記
(1)〜(3)いずれかに記載の構造体、 (5) 前記有機分子膜の弾性により両基体表面間の潤
滑が保持されるものである前記(1)〜(4)いずれか
に記載の構造体、 (6) 前記基体が円筒状、円盤状又は球状である前記
(1)〜(5)いずれかに記載の構造体、 (7) 基体の表面に誘電体層を設け、その上に有機分
子膜を形成するものである前記(1)〜(5)いずれか
に記載の構造体、 (8) 基体の表面に耐摩耗層を設け、その上に有機分
子膜を形成するものである前記(1)〜(6)いずれか
に記載の構造体、 (9) 基体の表面に耐摩耗層と誘電体層とを設け、そ
の上に有機分子膜を形成するものである前記(1)〜
(6)いずれかに記載の構造体、 (10) 耐摩耗層がダイヤモンド・ライク・カーボン
膜、イオン注入膜または窒化膜であり、誘電体がチタン
酸バリウム(BaTiO3 )やバリウム・ストロンチウ
ム・タンタレート(BST)である前記(9)記載の構
造体、 (11) 基体がセラミック、石英、ガラス、プラスチ
ック、金属、金属酸化物、シリコン、窒化物、および半
導体からなる群より選択されるものである前記(1)〜
(10)いずれかに記載の構造体、 (12) 有機分子膜の周囲が水で充填されているもの
である前記(1)〜(11)いずれかに記載の構造体、 (13) 有機分子膜の周囲が水溶液で充填されている
ものである前記(1)〜(11)いずれかに記載の構造
体、 (14) 有機分子膜の周囲が炭素数1〜6の低級アル
コールで充填されているものである前記(1)〜(1
1)いずれかに記載の構造体、 (15) 有機分子膜の周囲がフッ素高分子化合物で充
填されているものである前記(1)〜(11)いずれか
に記載の構造体、 (16) 有機分子膜の周囲が油性材料で充填されてい
るものである前記(1)〜(11)いずれかに記載の構
造体、 (17) 有機分子膜の表面に固体電解質が接触してい
るものである前記(1)〜(11)いずれかに記載の構
造体、 (18) 基体の一方に電極を設置し、電界を印加する
ことにより相対する前記表面間に静電斥力を発生させる
ものである前記(1)〜(17)いずれかに記載の構造
体、 (19) 電界が直流および/または交流電流である前
記(18)記載の構造体、 (20) 電界が交流の約5倍より大きな高周波をさら
に含むものである前記(19)記載の構造体、 (21) 前記有機分子膜がアンカー部分、中間部分お
よび表面部分からなるものである前記(1)〜(20)
いずれかに記載の構造体、 (22) 前記有機分子膜が前記アンカー部分により前
記基体表面に共有結合により結合されているものである
前記(21)記載の構造体、 (23) 有機分子膜の前記表面部分が荷電を持つもの
である前記(21)記載の構造体、 (24) 有機分子膜の前記表面部分が荷電を持たない
ものである前記(21)記載の構造体、 (25) 前記表面部分が荷電を持つ部分と荷電を持た
ない部分からなるものである前記(21)記載の構造
体、 (26) 荷電を持つ前記表面部分が、陽電荷を持つポ
リリシン、ポリグルタミン、ポリアスパラギンもしくは
ポリアルギニンおよび/または陰電荷を持つポリグルタ
ミン酸もしくはポリアスパラギン酸により構成されるも
のである前記(22)または(25)記載の構造体、 (27) 荷電を持つ前記表面部分が、陽電荷を持つ第
四級アンモニウム基またはジアゾニウム塩、および陰電
荷を持つスルホン酸基、スルフィン酸基、スルフェン酸
基、カルボン酸基、リン酸基および亜リン酸基からなる
群より選択される一つ以上の基を含むポリマーにより構
成されるものである前記(23)または(25)記載の
構造体、 (28) 前記ポリマーがポリスチレン、ポリアセチレ
ン、ポリビニルエステル、ポリビニルアルコール、ポリ
ビニルエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエ
チレングリコール、ポリp−フェニレンエーテル、ポリ
アセタール、ポリカルポナート、ポリエチレンイミン、
ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリイミド、ポ
リイミダゾール、ポリオキサゾール、ポリピロール、ポ
リアニリン、ポリスルフィド、ポリスルフォン、ポリリ
ン酸、ポリリン酸エステル、ポリフォスファゼン、ポリ
シロキサンおよびポリシランからなる群より選択される
一つ以上である前記(27)記載の構造体、 (29) 前記表面部分の荷電を持たない部分が塩化ビ
ニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデ
ン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−スチレン共
重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、テトラフルオ
ロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、アクリ
ロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン
−無水マレイン酸共重合体およびエチレン−ビニルアル
コール共重合体からなる群より選択される一つ以上のポ
リマーである前記(23)または(25)記載の構造
体、 (30) 前記表面部分の荷電を持たない部分がポリグ
リシン、ポリフェニルアラニン、ポリアラニン、ポリロ
イシン、ポリイソロイシン、ポリバリン、ポリプロリ
ン、ポリセリン、ポリスレオニンおよびポリチロシンか
らなる群より選択されるものである前記(24)または
(25)記載の構造体、 (31) 前記(1)〜(17)いずれかに記載の構造
体を含むモータ、 (32) 近接して相対するスライダーとステータから
成り、その相対する表面の一方の全部または一部に共有
結合により有機分子膜が形成され、前記有機分子膜と他
方の表面とのギャップが100μm未満であるモータ、 (33) 近接して相対するスライダーとステータから
成り、その相対する表面の一方の全部または一部に共有
結合により有機分子膜が形成され、前記有機分子膜と他
方の表面とのギャップが1μm未満であるモータ、 (34) 前記モータが直流モータ、誘導モータ、同期
モータまたは交流整流子モータである前記(31)〜
(33)いずれかに記載のモータ、 (35) 前記モータが静電力により駆動されるもので
ある前記(31)〜(33)いずれかに記載のモータ、 (36) モータのスライダー又はステータを微小間隔
に近接して配置し、それらの表面の内、少なくとも一方
の表面に電荷を持った有機分子膜を繰り返しパターンに
形成し、他方の基板上に電極を繰り返しパターンに形成
し、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧を印加して
スライダーとステータ間に推進力を発生させることを特
徴とするモータ、 (37) モータのスライダー又はステータを微小間隔
に近接して配置し、それらの表面の内、少なくとも一方
の表面に電荷を持った有機分子膜を形成させ、前記有機
分子膜をプラスの電荷とマイナスの電荷が交互に繰り返
すパターンに形成し、他方に電極を繰り返しパターンに
形成し、前記繰り返しパターンの電極に位相の異なる交
流電圧を印加してスライダーとステータ間に推進力を発
生させることを特徴とするモータ、 (38) 前記有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前
記一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間の微小
ギャップが100μm未満であることを特徴とする前記
(36)または(37)記載のモータ、 (39) 前記有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前
記一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間の微小
ギャップが1μm未満であることを特徴とする前記(3
6)または(37)記載のモータ、 (40) 前記モータのスライダー及びステータが円筒
状であることを特徴とする前記(35)〜(39)いず
れかに記載のモータ、 (41) 微小間隔に近接して配置した二つの基板の一
方が円盤であり、前記円盤表面に所定の線幅で放射状に
電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、他方の基板
に電極を前記所定の線幅で放射状に繰り返し形成し、前
記繰り返しパターンの電極に交流電圧を印可して円盤に
推進力を発生させることを特徴とするモータ、 (42) 前記円盤の他方の表面に磁気記録媒体が形成
されていることを特徴とする前記(41)記載のモー
タ、 (43) 微小間隔に近接して配置した二つの基板の一
方が円盤であり、前記円盤表面に所定の線幅で所定の半
径を持つ円弧状に電荷を持った有機分子膜を形成し、他
方の基板に前記所定の線幅及び半径を持つ電極を円弧状
に形成し、前記電極に直流電圧を印可し、前記円盤の中
心に対して求心力を発生させることを特徴とするモー
タ、 (44) 微小間隔に近接して配置した二つの基板の表
面が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球面に沿
って電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、他方の
球表面に電極を前記所定の線幅で球面に沿って繰り返し
形成し、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧を印可
して円盤に推進力を発生させることを特徴とするモー
タ、 (45) 微小間隔に近接して配置した二つの基板の表
面が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球面に沿
って緯度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成
し、他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球面に沿っ
て緯度方向に繰り返し形成し、前記繰り返しパターンの
電極に交流電圧を印可して円盤に推進力を発生させるこ
とを特徴とするモータ、 (46) 微小間隔に近接して配置した二つの基板の表
面が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球面に沿
って緯度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成
し、他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球面に沿っ
て緯度方向に繰り返し形成し、経度方向には分割されて
いおり、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧を印可
して円盤に推進力を発生させることを特徴とするモー
タ、 (47) 微小間隔に近接した二つの基板の表面が球面
であり、内側の球表面に所定の線幅で球面に沿って経度
方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、他方
の球表面に電極を前記所定の線幅で球面に沿って経度方
向に繰り返し形成し、前記繰り返しパターンの電極に交
流電圧を印可して円盤に推進力を発生させることを特徴
とするモータ、 (48) 微小間隔に近接して配置した二つの基板の表
面が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球面に沿
って赤道上に経度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り
返し形成し、他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球
面に沿って赤道上に経度方向に繰り返し形成し、また、
緯度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、
他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球面に沿って緯
度方向に繰り返し形成し、経度方向には分割されていお
り、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧を印可して
球面に三軸方向の推進力を発生させることを特徴とする
モータ、 (49) 前記微小間隔に近接して配置した二つの基板
表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前記二つの
基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間の
微小ギャップが100μm未満であることを特徴とする
前記(41)〜(48)いずれかに記載のモータ、 (50) 前記微小間隔に近接して配置した二つの基板
表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前記二つの
基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間の
微小ギャップが1μm未満であることを特徴とする前記
(41)〜(48)いずれかに記載のモータ、 (51) 基板上に形成される前記有機分子膜のパター
ンが基体表面に有機超薄膜製造方法と印刷方式、インク
ジェット方式、電子線描画方式、またはホトリソグラフ
ィー方式の組み合わせにより形成されるものである前記
(36)〜(50)いずれかに記載のモータ、 (52) スライダー及びステータ双方の表面に形成さ
れた有機分子膜の弾性によりスライダーとステータ間の
潤滑が確保されるものである前記(30)〜(47)い
ずれかに記載のモータ、 (53) スライダー及びステータ双方の表面に形成さ
れた有機分子膜の弾性と前記有機分子膜間に働く斥力に
よりスライダーとステータ間の潤滑が確保されるもので
ある前記(31)〜(52)いずれかに記載のモータ、 (54) 回転可能な円盤状の基板(第1の基板)と固
定された基板(第2の基板)を微小間隔に近接して配置
し、前記第1の基板の相近接する表面に所定の線幅で所
定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その支持体表
面に電荷を持った有機分子膜を形成し、前記第2の基板
の相対する表面には所定の線幅で所定の半径の位置に凸
状支持体を設け、その支持体表面に第1の基板上の有機
分子膜の電荷と同種の電荷を持った有機分子膜を形成
し、第1の基板の表面に電解質液体を塗布し、第2の基
板の凸状支持体をこの電解質液体中に浸漬して有機分子
膜表面間に働く電気二重層斥力と第1の基板による重力
とが釣合い、両表面間の微小ギャップを維持することを
特徴とする軸受け、 (55) 回転可能な円盤状の基板(第1の基板)と固
定された基板(第2の基板)を微小間隔に近接して配置
し、前記第1の基板の相近接する表面に所定の線幅で所
定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その支持体表
面に電荷を持った有機分子膜を形成し、前記第2の基板
の相対する表面には所定の線幅で所定の半径の位置に凸
状支持体を設け、その支持体表面に第1の基板上の有機
分子膜の電荷と同種の電荷を持った有機分子膜を形成
し、第1の基板の表面に電解質液体を塗布し、第2の基
板の凸状支持体をこの電解質液体中に浸漬して有機分子
膜表面間に働く電気二重層斥力と両表面間に形成される
液体のメニスカス引力とが釣合い、両表面間の微小ギャ
ップを維持することを特徴とする軸受け、 (56) 回転可能な円盤状の基板(第1の基板)と固
定された基板(第2の基板)を微小間隔に近接して配置
し、前記第1の基板の相近接する表面に所定の線幅で所
定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その支持体表
面に電荷を持った有機分子膜を形成し、前記第2の基板
の相対する表面には所定の線幅で所定の半径の位置に凸
状支持体を設け、その支持体表面に第1の基板上の有機
分子膜の電荷と同種の電荷を持った有機分子膜を形成
し、第1の基板の表面に電解質液体を塗布し、第2の基
板の凸状支持体をこの電解質液体中に浸漬して有機分子
膜表面間に働く電気二重層斥力により微小ギャップを維
持し、さらに第1の基板の表面には所定半径の位置に所
定の線幅で円状の電荷パターンを持った有機分子膜を形
成し、第2の基板の表面には第1の基板上の電荷パター
ンを挟むようにして外側と内側に電極を形成し、前記電
極間に直流の電圧を印加することにより前記円盤の中心
に対して求心力を発生させることを特徴とする軸受け、 (57) 微小間隔に近接して配置された前記二つの基
板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前記二つ
の基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間
の微小ギャップが100μm未満であることを特徴とす
る前記(54)〜(56)いずれかに記載の軸受け、 (58) 微小間隔に近接して配置された前記二つの基
板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前記二つ
の基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間
の微小ギャップが1μm未満であることを特徴とする前
記(54)〜(56)いずれかに記載の軸受け、 (59) 基板上に形成される前記有機分子膜のパター
ンが基体表面に有機超薄膜製造方法と印刷方式、インク
ジェット方式、電子線描画方式、またはホトリソグラフ
ィー方式の組み合わせにより形成されるものである前記
(54)〜(58)いずれかに記載の軸受け、 (60) 二つの基板(第1の基板及び第2の基板)を
微小間隔に近接して配置し、前記第1の基板の表面に所
定の線幅を持つ線状の凸状支持体を設け、前記支持体の
表面に電荷を持った有機分子膜を線状に形成し、前記第
2の基板の表面に所定の線幅及び間隔を持つ電極を線状
に形成し、第1の基板表面に電解質液体を塗布し、前記
電極に直流電圧を印加し、外部からの力によって前記線
に沿って移動することを特徴とするガイド、 (61) 二つの基板(第1の基板及び第2の基板)を
微小間隔に近接して配置し、前記第1の基板の表面に所
定の線幅を持つ線状の凸状支持体を設け、第1及び第2
の線状の凸状支持体の表面に電荷を持った有機分子膜を
形成し、第2の基板の表面に第3及び第4の線状の凸状
支持体を設け、前記第3の凸状支持体の表面に電荷を持
った有機分子膜を形成し、前記第1の基板表面に電解質
液体を塗布し、有機分子膜表面間に働く電気二重層斥力
により両表面間の微小ギャップが維持され、且つ、第4
の凸状支持体に所定の線幅及び間隔を持つ電極を線状に
形成し、前記電極に直流電圧を印可し、外部からの力に
よって前記線に沿って移動することを特徴とするガイ
ド、 (62) 微小間隔に近接して配置された前記二つの基
板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前記二つ
の基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間
の微小ギャップが100μm未満であることを特徴とす
る前記(60)または(61)記載のガイド、 (63) 微小間隔に近接して配置された前記二つの基
板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前記二つ
の基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間
の微小ギャップが1μm未満であることを特徴とする前
記(60)または(61)記載のガイド、 (64) 基板上に形成される前記有機分子膜のパター
ンが基体表面に有機超薄膜製造方法と印刷方式、インク
ジェット方式、電子線描画方式、またはホトリソグラフ
ィー方式の組み合わせにより形成されるものである前記
(60)〜(63)いずれかに記載のガイド、 (65) 円筒状の構造体からなるアクチュエータであ
って、前記円筒状の構造体には円盤状の電極が円筒の底
面に平行に一定間隔で埋め込まれており、前記構造体を
縦に貫通する多数の細孔に細管が貫通しており、前記細
孔と細管の間には液体が存在し、前記細管表面には正電
荷を持った有機分子膜の帯状のパターンと負電荷を持っ
た有機分子膜の帯状のパターンが交互に並んでおり、前
記帯の間隔が前記円盤状電極の間隔と同一であり、前記
円盤状電極には交流電圧が印加できる構造になってお
り、それぞれの細孔に入っている細管の有機分子膜の表
面と細孔の内壁との間隔が微小間隔に維持されているこ
とを特徴とするアクチュエータ、 (66) 前記貫通孔の直径が1mm〜100mmであ
ることを特徴とする前記(65)記載のアクチュエー
タ、 (67) 前記微小間隔が100μm未満であることを
特徴とする前記(65)または(66)記載のアクチュ
エータ、 (68) 前記微小間隔が1μm未満であることを特徴
とする前記(65)または(66)記載のアクチュエー
タ、 (69) 電圧を印加することによりお互いに相対運動
をする二種類のフィルムが互い違いに積層された構造を
したアクチュエータであって、一つ目のフィルムの片面
には一組の櫛形電極が形成され、二つ目のフィルムの片
面には正電荷を持った有機分子膜の長方形領域と負電荷
を持った有機分子膜の長方形領域が交互に並んでおり、
隣り合う前記長方形領域の幅は前記櫛形電極の幅と一致
していて、前記櫛形電極の面と有機分子膜の表面が微小
間隔に維持されて相対するように前記フィルムが多数積
層されており、フィルム間には液体が満たされており、
前記一組の櫛形電極には交流電圧が印加できるような構
造であることを特徴とするアクチュエータ、 (70) 前記微小間隔が100μm未満であることを
特徴とする前記(69)記載のアクチュエータ、 (71) 前記微小間隔が1μm未満であることを特徴
とする前記(69)記載のアクチュエータ、 (72) 回転可能な円盤状の基板(第1の基板)と固
定された基板(第2の基板)を微小間隔に近接して配置
し、前記第1の基板、すなわち、回転する円盤状の基板
の表面に磁気記録媒体を形成し、さらにその表面に有機
分子膜を形成し、前記第2の基板、すなわち、固定され
た基板の表面に磁気記録再生素子を設け、さらに前記素
子の表面とほぼ同一の高さの凸状支持体を設け、その支
持体の表面に有機分子膜を形成したことを特徴とする磁
気記録再生装置、 (73) 前記第1の基板、すなわち、回転する円盤状
の基板の表面に磁気記録媒体を形成し、さらにその表面
に有機分子膜を形成し、前記第2の基板、すなわち、固
定された基板の表面に磁気記録再生素子を設け、さらに
前記素子の表面とほぼ同一の高さの凸状支持体を設け、
その支持体の表面に有機分子膜を形成し、前記第1の基
板表面に電解質液体を塗布し、前記第2の基板の凸状支
持体を前記電解質液体に浸漬することを特徴とする請求
項72記載の磁気記録再生装置、 (74) 近接して配置された二つの基板上の有機分子
膜表面間のギャップが100μm未満であることを特徴
とする前記(72)または(73)記載の磁気記録再生
装置、 (75) 近接して配置された二つの基板上の有機分子
膜表面間のギャップが1μm未満であることを特徴とす
る前記(64)または(65)記載の磁気記録再生装
置、(76) 前記(1)〜(6)いずれかに記載の構
造体を含むマイクロポンプ、 (77) 前記ポンプが、内側の円筒の周りを液体を挟
んで外側の円筒が取り囲む構造を持っており、前記外側
の円筒の一部分にポンプの動作部分を含むものである前
記(76)記載のマイクロポンプ、 (78) 前記ポンプの構造が円筒であって、前記円筒
の一部に有機分子膜が形成されており、前記有機分子膜
の蠕動運動によってポンプ動作を行わせるものである前
記(76)または(77)記載のマイクロポンプ、 (79) 前記(1)〜(29)いずれかに記載の構造
体を含む除振台、 (80) 近接して相対する二つの平板であって、双方
の表面に同種の電荷を持つ有機分子膜が形成されてお
り、その一方の平板に振動が伝播するとそれに伴いその
円板上の有機分子膜が振動し、それが他方の平板上の有
機分子膜の伸縮運動を誘発し、その結果振動が有機分子
膜の振動のエネルギーに変換されることにより前記振動
が除去されるものである前記(79)記載の除振台、 (81) 前記(1)〜(29)いずれかに記載の構造
体を含む微小ノズル、 (82) ノズルコア部分とノズル出口部分を構成する
二つの円錐面とそれらの上に相対するように形成された
二つの有機分子膜を含み、前記有機分子膜が各円錐面に
共有結合するアンカー部分、力学的な弾性体の働きをす
る中間部分、そして電荷を持つ表面部分とからなるもの
であり、ノズルコア円錐面に対向してノズル出口円錐面
が設けられ、その間に媒質である噴射用流体が充填され
るものである前記(81)記載の微小ノズル、 (83) 近接して相対する二つの基体から成り、その
相対する表面の一方に有機分子膜が形成され、他方の基
体には荷電発生手段が設けられており、前記有機分子膜
の表面と前記他方の基体の表面の間のギャップが100
μm未満である構造体、 (84) 近接して相対する二つの基体から成り、その
相対する表面の一方に有機分子膜が形成され、他方の基
体には荷電発生手段が設けられており、前記有機分子膜
の表面と前記他方の基体の表面の間のギャップが1μm
未満である構造体、 (85) 前記荷電発生手段が誘電体に電界を印加する
手段である前記(83)または(84)記載の構造体、 (86) 前記荷電発生手段が電極によるものである前
記(83)または(84)記載の構造体、並びに (87) 前記荷電発生手段がレーザー照射による熱分
極である前記(83)または(84)記載の構造体、に
関する。
That is, the gist of the present invention is as follows: (1) An organic molecular film is formed by covalent bonding on all or a part of both opposing surfaces of two substrates that are closely adjacent to each other, and the distance between the organic molecular films is (2) an organic molecular film is formed by a covalent bond on all or a part of both opposing surfaces of two substrates that are closely adjacent to each other, and (3) The structure according to (1) or (2), wherein all or at least a part of the surfaces of the two substrates are opposed to each other. The structure according to any one of (1) to (3), wherein a minute gap between both surfaces is maintained by steric repulsion acting between both surfaces of the organic molecular film; Due to elasticity, moisture between both substrate (6) The structure according to any one of (1) to (4), wherein the base is cylindrical, disk-shaped, or spherical. (7) The structure according to any one of the above (1) to (5), wherein a dielectric layer is provided on the surface of the base, and an organic molecular film is formed thereon. The structure according to any one of (1) to (6), wherein a wear-resistant layer is provided on the surface, and an organic molecular film is formed thereon. (9) A wear-resistant layer and a dielectric layer on the surface of the substrate. Wherein the organic molecular film is formed thereon.
(6) The structure according to any one of (10), wherein the wear-resistant layer is a diamond-like carbon film, an ion-implanted film or a nitride film, and the dielectric is barium titanate (BaTiO3) or barium strontium tantalate ( (11) The structure according to (9) above, wherein the base is selected from the group consisting of ceramic, quartz, glass, plastic, metal, metal oxide, silicon, nitride, and semiconductor. (1)-
(10) The structure according to any one of (1) to (11), wherein the periphery of the organic molecular film is filled with water. (13) The organic molecule. The structure according to any one of the above (1) to (11), wherein the periphery of the film is filled with an aqueous solution, (14) the periphery of the organic molecular film is filled with a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms. (1) to (1)
(15) The structure according to any one of (1) to (11), wherein the periphery of the organic molecular film is filled with a fluoropolymer compound. The structure according to any one of the above (1) to (11), wherein the periphery of the organic molecular film is filled with an oily material, (17) a structure in which a solid electrolyte is in contact with the surface of the organic molecular film. (18) The structure according to any one of (1) to (11), wherein an electrode is provided on one of the substrates and an electrostatic repulsion is generated between the opposing surfaces by applying an electric field. (19) The structure according to (18), wherein the electric field is a direct current and / or an alternating current, (20) the electric field is greater than about 5 times the alternating current. wherein it further contains a radio-frequency (19) structure according Body, (21) the organic molecular film is anchored portion, said is made of a middle portion and a surface portion (1) to (20)
(22) The structure according to (21), wherein the organic molecular film is covalently bonded to the substrate surface by the anchor portion. (24) The structure according to (21), wherein the surface portion has a charge; (24) the structure according to (21), wherein the surface portion of the organic molecular film has no charge; The structure according to the above (21), wherein the surface portion comprises a portion having a charge and a portion having no charge, (26) the surface portion having a charge is polylysine, polyglutamine, polyasparagine or polylysine having a positive charge. The structure according to the above (22) or (25), which is constituted by polyarginine and / or polyglutamic acid or polyaspartic acid having a negative charge, 27) The charged surface portion is a quaternary ammonium group or diazonium salt having a positive charge, and a sulfonic acid group, a sulfinic acid group, a sulfenic acid group, a carboxylic acid group, a phosphoric acid group and a phosphorous acid group having a negative charge. (28) The structure according to the above (23) or (25), comprising a polymer containing one or more groups selected from the group consisting of an acid group; (28) the polymer is polystyrene, polyacetylene, polyvinyl ester, Polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyethylene terephthalate, polyethylene glycol, poly p-phenylene ether, polyacetal, polycarbonate, polyethylene imine,
At least one selected from the group consisting of polyamide, polyurethane, polyurea, polyimide, polyimidazole, polyoxazole, polypyrrole, polyaniline, polysulfide, polysulfone, polyphosphoric acid, polyphosphate, polyphosphazene, polysiloxane and polysilane. (29) The non-charged portion of the surface portion is a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, a vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, an ethylene-propylene copolymer, an ethylene- Vinyl acetate copolymer, acrylonitrile-styrene copolymer, styrene-butadiene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer and the like. (30) The structure according to the above (23) or (25), which is at least one polymer selected from the group consisting of ethylene glycol copolymer and ethylene-vinyl alcohol copolymer, (30) the surface portion having no charge is polyglycine (31) the structure according to (24) or (25), wherein the structure is selected from the group consisting of polyphenylalanine, polyalanine, polyleucine, polyisoleucine, polyvaline, polyproline, polyserine, polythreonine and polytyrosine; (32) A motor including the structure according to any one of (1) to (17), (32) comprising a slider and a stator that are closely adjacent to each other, and organically bonded to one or all of the opposing surfaces by covalent bonding. A motor in which a molecular film is formed and a gap between the organic molecular film and the other surface is less than 100 μm; A motor comprising a slider and a stator which are closely adjacent to each other, an organic molecular film is formed by covalent bonding on all or a part of one of the opposed surfaces, and a gap between the organic molecular film and the other surface is less than 1 μm. (34) The motor according to (31) to (31), wherein the motor is a DC motor, an induction motor, a synchronous motor, or an AC commutator motor.
(33) The motor according to any one of (31) to (33), wherein the motor is driven by electrostatic force. (36) The motor slider or stator is minute. Arranged close to the interval, of these surfaces, at least one surface is formed with a charged organic molecular film in a repeated pattern, and the other substrate is formed with electrodes in a repeated pattern. (37) A motor characterized in that an alternating voltage is applied to the electrodes to generate a propulsive force between the slider and the stator. (37) The slider or the stator of the motor is arranged close to a minute interval, and at least An organic molecular film having a charge is formed on one surface, and the organic molecular film is formed in a pattern in which positive charges and negative charges are alternately repeated, A motor in which electrodes are formed in a repetitive pattern and alternating voltages having different phases are applied to the electrodes of the repetitive pattern to generate a propulsive force between a slider and a stator; (39) The motor according to the above (36) or (37), wherein a minute gap between the two or a gap between the surface of the one organic molecular film and the surface of the other substrate is less than 100 μm. (3) wherein the minute gap between the molecular film surfaces or the minute gap between the one organic molecular film surface and the other substrate surface is less than 1 μm.
(40) The motor according to any one of (35) to (39), wherein a slider and a stator of the motor are cylindrical. One of the two substrates arranged close to each other is a disk, and an organic molecular film having a charge is radially formed with a predetermined line width on the disk surface repeatedly, and an electrode is formed on the other substrate with the predetermined line width. A motor which is formed radially and repeatedly to generate an impulse on the disk by applying an AC voltage to the electrodes of the repeated pattern; (42) a magnetic recording medium is formed on the other surface of the disk (43) The motor according to (41), wherein one of the two substrates disposed in close proximity to each other is a disk, and has an arc shape having a predetermined line width and a predetermined radius on the surface of the disk. Charge An electrode having the predetermined line width and radius is formed in an arc shape on the other substrate, a DC voltage is applied to the electrode, and a centripetal force is generated with respect to the center of the disk. (44) The surface of the two substrates disposed close to each other at a minute interval is a spherical surface, and an organic molecular film having electric charge along the spherical surface with a predetermined line width is formed on the inner spherical surface. A motor formed by repeatedly forming an electrode on the surface of the other sphere along the spherical surface with the predetermined line width, and applying an AC voltage to the electrode of the repetitive pattern to generate a propulsive force on the disk. (45) The surfaces of the two substrates disposed close to each other at a minute interval are spherical, and an organic molecular film having a predetermined line width and having charges in the latitude direction along the spherical surface is repeatedly formed on the inner spherical surface. And the electrode on the other sphere surface with the predetermined wire (46) A motor characterized by repeatedly forming in a latitude direction along a spherical surface and applying an AC voltage to the electrodes of the repeating pattern to generate a propulsive force on the disk. The surface of one substrate is a spherical surface, an organic molecular film having charges in the latitude direction along the spherical surface with a predetermined line width is repeatedly formed on the inner spherical surface, and an electrode is formed on the other spherical surface with the predetermined line width. (47) a motor repeatedly formed in the latitude direction along the spherical surface and divided in the longitude direction by applying an AC voltage to the electrodes of the repeating pattern to generate a propulsive force on the disk; The surface of the two substrates close to the minute interval is a spherical surface, and an organic molecular film having a predetermined line width and a charge in the longitudinal direction along the spherical surface is repeatedly formed on the inner spherical surface, and an electrode is formed on the other spherical surface. The said predetermined line width (48) two motors arranged in close proximity to a minute interval, wherein the motor is formed repeatedly in the longitudinal direction along the spherical surface, and applies an AC voltage to the electrodes of the repeating pattern to generate a propulsive force on the disk. The surface of the substrate is a spherical surface, an organic molecular film having a charge in the longitudinal direction on the equator along the spherical surface with a predetermined line width is repeatedly formed on the inner spherical surface, and an electrode is formed on the other spherical surface with the electrode. It is repeatedly formed in the longitude direction on the equator along the spherical surface with line width,
Repeated formation of organic molecular film with charge in the latitudinal direction,
An electrode is repeatedly formed in the latitude direction along the spherical surface at the predetermined line width on the other spherical surface, and is divided in the longitudinal direction. (49) a small gap between the surfaces of the organic molecular films on the surfaces of the two substrates disposed in close proximity to the minute space, or the surface of one of the organic molecular films on the two substrates; The motor according to any one of (41) to (48), wherein a small gap between the motor and the other substrate surface is less than 100 μm. (41) to (41), wherein the minute gap between the organic molecular film surfaces on the substrate surface or the minute gap between one organic molecular film surface of the two substrates and the other substrate surface is less than 1 μm. 4 (51) The motor according to any one of (51), wherein the pattern of the organic molecular film formed on the substrate is a combination of an organic ultra-thin film manufacturing method and a printing method, an inkjet method, an electron beam drawing method, or a photolithography method on the surface of the substrate. (52) The motor according to any one of (36) to (50), wherein (52) the lubrication between the slider and the stator is secured by the elasticity of the organic molecular film formed on the surface of both the slider and the stator. (53) The motor according to any one of (30) to (47), wherein (53) the slider and the stator by the elasticity of the organic molecular film formed on the surface of both the slider and the stator and the repulsive force acting between the organic molecular films. (54) The motor according to any one of (31) to (52), wherein lubrication between the motor and the motor is ensured. A plate (first substrate) and a fixed substrate (second substrate) are arranged close to each other at a minute interval, and a circular shape having a predetermined line width and a predetermined radius is formed on the adjacent surface of the first substrate. A charged organic molecular film is formed on the surface of the support, and the convex support is formed at a predetermined line width and a predetermined radius on the opposite surface of the second substrate. Forming an organic molecular film having the same kind of charge as that of the organic molecular film on the first substrate on the surface of the support; applying an electrolyte liquid to the surface of the first substrate; Is characterized in that the electric double layer repulsion acting between the surfaces of the organic molecular film and the gravity of the first substrate are balanced by immersing the convex support in the electrolyte liquid to maintain a minute gap between both surfaces. (55) a rotatable disk-shaped substrate (first substrate) and a fixed substrate (second substrate) A circular convex support having a predetermined line width and a predetermined radius is provided on a surface adjacent to the first substrate at a small distance, and organic molecules having charges on the surface of the support are provided. A film is formed, and a convex support is provided at a position with a predetermined line width and a predetermined radius on the opposite surface of the second substrate, and the charge of the organic molecular film on the first substrate is provided on the surface of the support. An organic molecular film having the same kind of charge as the above, an electrolyte liquid is applied to the surface of the first substrate, and the convex support of the second substrate is immersed in the electrolyte liquid to form an organic molecular film between the surfaces of the organic molecular film. (56) a bearing characterized in that the electric double layer repulsion acting on the surface and the meniscus attraction of the liquid formed between both surfaces are balanced to maintain a small gap between the two surfaces; (A first substrate) and a fixed substrate (a second substrate) are disposed in close proximity to each other at a minute interval, A circular convex support having a predetermined line width and a predetermined radius is provided on an adjacent surface of the substrate, and an organic molecular film having a charge is formed on the surface of the support. A convex support is provided at a predetermined line width and a predetermined radius on the surface to be formed, and an organic molecular film having the same kind of charge as that of the organic molecular film on the first substrate is formed on the support surface. Then, an electrolyte liquid is applied to the surface of the first substrate, and the convex support of the second substrate is immersed in the electrolyte liquid to maintain a small gap by electric double layer repulsion acting between the organic molecular film surfaces. Further, an organic molecular film having a circular charge pattern with a predetermined line width is formed at a position of a predetermined radius on the surface of the first substrate, and the charge on the first substrate is formed on the surface of the second substrate. Forming electrodes on the outside and inside so as to sandwich the pattern, and applying a DC voltage between the electrodes (57) a minute gap between the organic molecular film surfaces of the two substrate surfaces arranged in close proximity to each other or the two substrates; The bearing according to any one of (54) to (56), wherein a minute gap between one organic molecular film surface and the other substrate surface is less than 100 μm. A minute gap between the organic molecular film surfaces on the two substrate surfaces or the minute gap between one organic molecular film surface of the two substrates and the other substrate surface is less than 1 μm. (59) The bearing according to any one of the above (54) to (56), (59) a pattern of the organic molecular film formed on a substrate, a method for producing an organic ultra-thin film, a printing method, and an ink jet method The bearing according to any one of (54) to (58), which is formed by a combination of a method, an electron beam drawing method, or a photolithography method. (60) Two substrates (a first substrate and a second substrate). Substrates) are disposed in close proximity to a minute interval, a linear convex support having a predetermined line width is provided on the surface of the first substrate, and an organic molecular film having a charge is provided on the surface of the support. It is formed in a linear shape, an electrode having a predetermined line width and an interval is linearly formed on the surface of the second substrate, an electrolyte liquid is applied to the surface of the first substrate, and a DC voltage is applied to the electrode. A guide that moves along the line by an external force; (61) two substrates (a first substrate and a second substrate) are arranged in close proximity to each other, and A linear convex support having a predetermined line width is provided on the surface of the And second
Forming an organic molecular film having a charge on the surface of the linear convex support, and providing third and fourth linear convex supports on the surface of the second substrate; A charged organic molecular film is formed on the surface of the substrate, an electrolyte liquid is applied to the surface of the first substrate, and a minute gap between both surfaces is maintained by electric double layer repulsion acting between the organic molecular film surfaces. And the fourth
An electrode having a predetermined line width and an interval is linearly formed on the convex support, a DC voltage is applied to the electrode, and the guide is moved along the line by an external force. (62) The minute gap between the organic molecular film surfaces of the two substrates arranged close to the minute space or the minute gap between one organic molecular film surface of the two substrates and the other substrate surface is increased. (63) The guide according to (60) or (61), wherein the gap is between the surfaces of the organic molecular films on the surfaces of the two substrates arranged in close proximity to each other. The guide according to the above (60) or (61), wherein a minute gap between one organic molecular film surface of one substrate and the other substrate surface is less than 1 μm. The organic component The method according to any one of (60) to (63), wherein the pattern of the daughter film is formed on the substrate surface by a combination of an organic ultra-thin film manufacturing method and a printing method, an inkjet method, an electron beam drawing method, or a photolithography method. (65) An actuator comprising a cylindrical structure, wherein a disk-shaped electrode is embedded in the cylindrical structure at a predetermined interval in parallel with the bottom surface of the cylinder. A thin tube penetrates through a large number of pores penetrating through, a liquid exists between the pores and the thin tube, and a band-like pattern of a positively charged organic molecular film and a negative charge are formed on the surface of the thin tube. The band-shaped patterns of the organic molecular film having the same are alternately arranged, the interval between the bands is the same as the interval between the disc-shaped electrodes, and the disc-shaped electrodes have a structure to which an AC voltage can be applied. of An actuator characterized in that the distance between the surface of the organic molecular film of the thin tube entering the hole and the inner wall of the pore is maintained at a small distance, (66) the diameter of the through hole is 1 mm to 100 mm (67) The actuator according to (65), wherein the minute interval is less than 100 μm, (68) The actuator according to (65) or (66), wherein the minute interval is less than 1 μm. (69) The actuator according to (65) or (66), wherein: (69) an actuator having a structure in which two types of films that move relative to each other by applying a voltage are alternately stacked. A pair of comb-shaped electrodes is formed on one side of the first film, and a rectangular area of a positively charged organic molecular film is formed on one side of the second film. And rectangular regions of organic molecular film with negative charge are alternately arranged,
The width of the adjacent rectangular region coincides with the width of the comb-shaped electrode, and a large number of the films are stacked so that the surface of the comb-shaped electrode and the surface of the organic molecular film face each other while being maintained at a small interval, Liquid is filled between the films,
(70) The actuator according to (69), wherein the minute interval is less than 100 μm; 71) The actuator according to (69), wherein the minute interval is less than 1 μm. (72) A rotatable disk-shaped substrate (first substrate) and a fixed substrate (second substrate) A magnetic recording medium is formed on the surface of the first substrate, that is, a rotating disk-shaped substrate, and an organic molecular film is further formed on the surface of the first substrate, that is, the second substrate That is, a magnetic recording / reproducing element was provided on the surface of a fixed substrate, a convex support having substantially the same height as the surface of the element was provided, and an organic molecular film was formed on the surface of the support. Features (73) a magnetic recording medium is formed on the surface of the first substrate, that is, a rotating disk-shaped substrate, and an organic molecular film is further formed on the surface; That is, a magnetic recording / reproducing element is provided on the surface of a fixed substrate, and a convex support having substantially the same height as the surface of the element is provided.
An organic molecular film is formed on the surface of the support, an electrolyte liquid is applied to the surface of the first substrate, and the convex support of the second substrate is immersed in the electrolyte liquid. (74) The magnetic recording / reproducing apparatus according to (72) or (73), wherein the gap between the surfaces of the organic molecular films on the two substrates arranged close to each other is less than 100 μm. (75) The magnetic recording / reproducing apparatus according to (64) or (65), wherein the gap between the surfaces of the organic molecular films on the two substrates arranged in proximity is less than 1 μm. (76) A micropump including the structure according to any one of (1) to (6), (77) the pump has a structure in which a liquid is sandwiched around an inner cylinder by an outer cylinder. One of the outer cylinders (78) The micropump according to the above (76), which further includes an operating portion of a pump. (78) The structure of the pump is a cylinder, and an organic molecular film is formed on a part of the cylinder. (79) The micropump according to the above (76) or (77), which performs a pump operation by peristaltic motion; (79) A vibration isolation table including the structure according to any one of the above (1) to (29); 80) Two flat plates opposed to each other, and an organic molecular film having the same kind of charge is formed on both surfaces, and when vibration propagates to one of the flat plates, the organic molecules on the disk are accordingly Wherein the membrane vibrates, which induces a stretching motion of the organic molecular film on the other flat plate, thereby removing the vibration by converting the vibration into energy of the vibration of the organic molecular film. 79) Described (81) a micro nozzle including the structure according to any one of (1) to (29), (82) two conical surfaces forming a nozzle core portion and a nozzle outlet portion, and The organic molecular film comprises an anchor portion covalently bonded to each conical surface, an intermediate portion acting as a mechanical elastic body, and a charged surface portion. (81) wherein the nozzle outlet conical surface is provided opposite to the nozzle core conical surface, and between which the nozzle outlet conical surface is filled with a jetting fluid as a medium. (83) An organic molecular film is formed on one of the opposing surfaces thereof, and a charge generating means is provided on the other substrate, and a charge generating means is provided between the surface of the organic molecular film and the surface of the other substrate. Gap is 1 0
(84) a structure having a size of less than μm, comprising: two substrates which are closely adjacent to each other, an organic molecular film is formed on one of the surfaces facing each other, and the other substrate is provided with a charge generating means; The gap between the surface of the organic molecular film and the surface of the other substrate is 1 μm
(85) The structure according to (83) or (84), wherein the charge generation means is a means for applying an electric field to a dielectric, (86) the charge generation means is an electrode. (87) The structure according to (83) or (84), wherein (87) the charge generating means is thermal polarization by laser irradiation.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。本発明の構造体に用いられる基体又は基板(以下
基体と総称することもある。)を構成する材料として
は、有機分子膜をその表面に形成し得る固体であれば特
に制限されず、例えば、鉄、銅、ニッケル、アルミニウ
ムなどの金属、セラミック、プラスチック、ガラス特に
石英、サファイア、MgOなどの金属酸化物、半導体例
えばシリコン、およびSi3 4 、BNなどの窒化物な
どが挙げられる。特に、ギャップが狭いので熱膨張係数
の小さい石英やゼロデュアなどの材料が高精度化、高回
転数化、長寿命化などを達成するうえで好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. The material constituting the substrate or the substrate (hereinafter sometimes collectively referred to as the substrate) used for the structure of the present invention is not particularly limited as long as it is a solid capable of forming an organic molecular film on its surface. Examples include metals such as iron, copper, nickel, and aluminum, ceramics, plastics, glass, particularly metal oxides such as quartz, sapphire, and MgO; semiconductors such as silicon; and nitrides such as Si 3 N 4 and BN. In particular, a material such as quartz or zerodur having a small coefficient of thermal expansion due to a narrow gap is preferable in achieving high precision, high rotation speed, long life, and the like.

【0012】本発明の構造体において基体の上に形成さ
れる有機分子膜とは、基体に共有結合している有機分
子、好ましくは基体に直接または間接的に共有結合して
いる高分子化合物により形成される膜(例えば有機超薄
膜、有機単分子膜を含む)を意味する。
In the structure of the present invention, the organic molecular film formed on the substrate is an organic molecule covalently bonded to the substrate, preferably a polymer compound directly or indirectly covalently bonded to the substrate. It means a film to be formed (including, for example, an organic ultrathin film and an organic monomolecular film).

【0013】一般に、有機超薄膜は、例えば、矢部 明
著、「有機超薄膜入門」培風館発行、123ページ、1
988年に記載されている種々の方法により作成するこ
とができる。例えば、水面上に形成した単分子膜を基体
にすくい取るラングミュア・ブロジェット法、回転する
台に基板を設置し、基体上に膜形成溶液を滴下し、台を
回転させて乾燥し、薄膜化する回転塗布法、溶液を基体
全面に塗り、溶液を自然乾燥させて薄膜化するキャスト
法、水面上で溶液を乾燥させて薄膜化する水上延展法、
電解法を用いて導電性基体表面に重合膜を形成する電解
重合法、電解法により酸化皮膜を析出させる陽極酸化
法、真空中で膜成分を加熱蒸発させて基体上に堆積させ
る真空蒸着法、超高真空中での分子線による膜形成を行
うMBE法、イオン化した分子塊により膜形成を行うク
ラスターイオンビーム法、不活性ガスイオン照射と蒸着
を併用したイオンビーム蒸着法、加速したイオンにより
膜形成を行う高周波イオンプレーティング法、イオン化
した原子により膜形成の粒子を叩き出し、基体上に堆積
させるスパッタリング法、気相中で化学反応させて膜形
成を行う化学蒸着法(CVD法)、化学反応を熱または
光で行う熱CVD法または光CVD法、高周波により発
生させたイオン、ラジカルの反応を利用して膜形成を行
うプラズマ重合法などがある。上記の中でも、CVD法
およびプラズマ重合法は化学的製膜法と呼ばれている。
In general, organic ultra-thin films are described in, for example, Akira Yabe, “Introduction to Organic Ultra-thin Films”, published by Baifukan, page 123, 1
It can be prepared by various methods described in 988. For example, the Langmuir-Blodgett method, in which a monomolecular film formed on a water surface is scooped on a substrate, a substrate is placed on a rotating table, a film-forming solution is dropped on the substrate, the table is rotated to dry, and a thin film is formed. A spin coating method, a casting method in which the solution is applied to the entire surface of the substrate and the solution is naturally dried to form a thin film, a water spreading method in which the solution is dried on the water surface to form a thin film,
An electrolytic polymerization method of forming a polymerized film on the surface of a conductive substrate using an electrolytic method, an anodizing method of depositing an oxide film by an electrolytic method, a vacuum deposition method of heating and evaporating a film component in a vacuum to deposit the film on a substrate, MBE method to form a film by molecular beam in ultra-high vacuum, cluster ion beam method to form a film by ionized molecular mass, ion beam vapor deposition method using both inert gas ion irradiation and vapor deposition, film by accelerated ions High-frequency ion plating method for forming, sputtering method in which particles for film formation are beaten out by ionized atoms and deposited on a substrate, chemical vapor deposition method (CVD method) for forming a film by chemically reacting in a gas phase, chemical The thermal CVD method or photo CVD method in which the reaction is performed by heat or light, the plasma polymerization method in which a film is formed by utilizing the reaction of ions or radicals generated by high frequency. There is. Among them, the CVD method and the plasma polymerization method are called chemical film forming methods.

【0014】本発明の構造体に用いられる有機分子膜は
基体表面上に共有結合により形成されるので、上記の諸
方法のなかでは、化学的製膜法であるCVD法やプラズ
マ重合法、プラズマCVD法などが本発明の構造体の製
造には好ましい。上記の方法の他に、化学的吸着法(K.
Ogawa ら、Langmuir, 6, 851 (1990))も知られている。
しかし、この方法は単分子膜の形成には好ましいが、単
分子膜に限らない本発明に使用の有機分子膜の形成には
部分的にしか使用できないという問題もある。本発明の
構造体に用いられる有機分子膜の形成に最も好ましいの
は特開平10−175267号に記載の有機超薄膜製造
法である。
Since the organic molecular film used in the structure of the present invention is formed by covalent bonding on the surface of the substrate, among the above methods, the chemical film forming method such as CVD, plasma polymerization, or plasma The CVD method and the like are preferable for manufacturing the structure of the present invention. In addition to the above methods, the chemical adsorption method (K.
Ogawa et al., Langmuir, 6, 851 (1990)) are also known.
However, although this method is preferable for forming a monomolecular film, it has a problem that it can be used only partially for forming an organic molecular film used in the present invention, which is not limited to a monomolecular film. The most preferable method for forming an organic molecular film used in the structure of the present invention is the method for producing an organic ultra-thin film described in JP-A-10-175267.

【0015】特開平10−175267号によれば、有
機超薄膜を製造する方法は大別して三つある。第1の方
法は、式(1)もしくは式(2)で示される官能基、
According to JP-A-10-175267, there are roughly three methods for producing an organic ultra-thin film. The first method comprises a functional group represented by the formula (1) or (2),

【0016】[0016]

【化1】 Embedded image

【0017】(ただし、AはSi、Ge、Ti、Snま
たはZrである。Xはハロゲン原子、アルコキシ基また
はイソシアネート基である。)
(However, A is Si, Ge, Ti, Sn or Zr. X is a halogen atom, an alkoxy group or an isocyanate group.)

【0018】[0018]

【化2】 Embedded image

【0019】(ただし、Xはハロゲン原子である。) または金属への配位可能官能基のいずれか一つだけを有
するポリマーを、基体に接触させ、前記ポリマーを前記
基体表面に固定する工程により有機超薄膜を形成すると
いう方法である。第2の方法は、式(1)もしくは式
(2)で示される官能基、または金属への配位可能官能
基のいずれかを二つ以上有するポリマーを基体に接触さ
せ、前記ポリマーを前記基体表面に固定する工程により
有機超薄膜を形成する方法である。さらに、第3の方法
は、式(1)もしくは式(2)で示される官能基または
金属への配位可能官能基を分子内に少なくとも一つ有し
かつ重合性官能基を有する分子を、基体に接触させ、前
記分子を前記基体表面に固定する第1の工程および前記
重合性官能基上に他のモノマーを重合させることにより
前記基体上にポリマーを成長させる第2の工程により有
機超薄膜を形成する方法である。第3の方法の変法とし
て、式(1)もしくは式(2)で示される官能基または
金属への配位可能官能基を分子内に少なくとも一つ有し
かつ重合性反応基を末端に有する分子を基体に接触さ
せ、前記分子を前記基体表面に固定する第1の工程およ
び前記重合性反応基に適当な高分子を結合させる第2の
工程により有機超薄膜を形成する方法も便利に使用でき
る。
(Where X is a halogen atom) or a polymer having only one of the functional groups capable of coordinating to a metal is brought into contact with a substrate, and the polymer is fixed on the surface of the substrate. This is a method of forming an organic ultra-thin film. In a second method, a polymer having two or more functional groups represented by the formula (1) or (2) or a functional group capable of coordinating to metal is brought into contact with a substrate, and the polymer is brought into contact with the substrate. This is a method of forming an organic ultra-thin film by a step of fixing the organic ultra-thin film on a surface. Further, the third method includes a step of forming a molecule having at least one functional group represented by the formula (1) or the formula (2) or a metal-coordinable functional group in the molecule and having a polymerizable functional group. An organic ultra-thin film by a first step of contacting the substrate and fixing the molecules on the surface of the substrate and a second step of growing a polymer on the substrate by polymerizing another monomer on the polymerizable functional group Is a method of forming As a modification of the third method, the polymer has at least one functional group represented by the formula (1) or (2) or a functional group capable of coordinating to a metal and a polymerizable reactive group at a terminal. A method of forming an organic ultrathin film by a first step of contacting a molecule with a substrate and fixing the molecule on the surface of the substrate and a second step of bonding a suitable polymer to the polymerizable reactive group is also conveniently used. it can.

【0020】前記の重合性官能基としては、例えば、C
=C(ビニル基、環状オレフィン基を含む)、炭素間三
重結合、C=C−C=C(環状ジオレフィンを含む)、
P=N、フェニル基、2,4−二置換ベンゼン骨格基、
1,3−二置換ベンゼン骨格基、エポキシ基、四員環エ
ーテル基、五員環エーテル基、2,6−二置換フェノー
ル骨格基、2,4,6−三置換フェノール骨格基、五員
環アセタール骨格基、六員環アセタール骨格基、七員環
アセタール骨格基、八員環アセタール骨格基、四員環ラ
クトン骨格基、五員環ラクトン骨格基、六員環ラクトン
骨格基、水酸基、チオール基、カルボキシル基、ハロゲ
ン化アシル基、酸無水基、ハロゲン、カルボン酸塩基、
第一アミノ基、第二アミノ基(三員環、四員環、五員
環、六員環アミノ基、双環六員環アミノ基を含む)、六
員環イミノエーテル骨格基、イソシアネート基、ピロー
ル骨格基、チオフェン骨格基、スルフィド基、環状スル
フィド基等が適当である。
The above-mentioned polymerizable functional groups include, for example, C
CC (including a vinyl group and a cyclic olefin group), a carbon-carbon triple bond, CCC—C = C (including a cyclic diolefin),
P = N, phenyl group, 2,4-disubstituted benzene skeleton group,
1,3-disubstituted benzene skeleton group, epoxy group, four-membered ring ether group, five-membered ring ether group, 2,6-disubstituted phenol skeleton group, 2,4,6-trisubstituted phenol skeleton group, five-membered ring Acetal skeleton group, 6-membered acetal skeleton group, 7-membered acetal skeleton group, 8-membered acetal skeleton group, 4-membered lactone skeleton group, 5-membered lactone skeleton group, 6-membered lactone skeleton group, hydroxyl group, thiol group , Carboxyl group, acyl halide group, acid anhydride group, halogen, carboxylate,
A primary amino group, a secondary amino group (including a three-membered, four-membered, five-membered, six-membered amino group, and a bicyclic six-membered amino group), a six-membered iminoether skeleton group, an isocyanate group, A pyrrole skeleton group, a thiophene skeleton group, a sulfide group, a cyclic sulfide group and the like are suitable.

【0021】上記の重合性反応基にモノマーを結合さ
せ、このモノマーを重合させることによりポリマーを成
長させることができる。ポリマーを成長させる重合反応
は、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位
重合等が適当である。重合の方法としては、光、熱、触
媒等を使用する方法が好ましい。溶媒を使用する場合も
ある。
A polymer can be grown by bonding a monomer to the polymerizable reactive group and polymerizing the monomer. Suitable polymerization reactions for growing the polymer include radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, and coordination polymerization. As a polymerization method, a method using light, heat, a catalyst or the like is preferable. A solvent may be used in some cases.

【0022】また、上記重合性反応基に高分子、例え
ば、タンパク質、ポリペプチド、塩化ビニル−酢酸ビニ
ル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、エ
チレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロエチレン共重合体、アクリロニトリル−ブ
タジエン−スチレン共重合体、スチレン−無水マレイン
酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体など
を結合させることにより第2工程の重合工程を省略する
こともできる。これらの第2ブロックを形成する高分子
の末端に−COO- 、−SO3 - 、−SO2 - 、−SO
- 、−NH3 + 、−NR3 + 等の基を導入して正または
負の電荷を持たせることができる。
The polymerizable reactive group may be a polymer such as a protein, a polypeptide, a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, a vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, an ethylene-propylene copolymer, and an ethylene-vinyl acetate. Copolymer, acrylonitrile-styrene copolymer, styrene-butadiene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, ethylene-vinyl The second polymerization step can be omitted by bonding an alcohol copolymer or the like. -COO the end of a polymer forming these second blocks -, -SO 3 -, -SO 2 -, -SO
-, -NH 3 +, can have a positive or negative charge by introducing a group of -NR 3 + and the like.

【0023】前記式(1)もしくは式(2)または金属
への配位可能官能基を有するポリマーの分子鎖中に不飽
和結合を適宜分布させて、光照射により分子鎖同士を架
橋させることも可能である。また、第3の方法において
第2工程で適当な比率で不飽和結合を有するブロック分
子を用いて重合を行い、エネルギー照射により分子鎖同
士を架橋させることも可能である。
The unsaturated bond may be appropriately distributed in the molecular chain of the polymer having the functional group capable of coordinating to the above formula (1) or (2) or metal, and the molecular chains may be cross-linked by light irradiation. It is possible. In the third method, it is also possible to carry out polymerization using a block molecule having an unsaturated bond at an appropriate ratio in the second step, and to crosslink molecular chains by irradiation with energy.

【0024】さらに、基体に結合する分子相互間の間隔
を制御するためには、有機分子膜形成に関与する高分子
と基体に反応するが有機分子膜の形成には関与しないス
ペーサー分子の混合比率を制御することで達成すること
ができる。あるいは前記の第3の方法の変法において第
2工程に使用するポリマーの濃度を第1の工程に用いた
ポリマーの濃度よりも任意の割合で減少させることによ
り有機分子膜の分子間隔を制御することが可能である。
また、前記第3の方法において、第1層の分子膜の末端
基を不飽和結合基にし、直接描画またはマスクを介した
エネルギー照射により、適宜間隔を空けた重合可能基を
設けることで分子間隔の制御が達成される。
Furthermore, in order to control the distance between molecules bound to the substrate, the mixing ratio of a polymer which participates in the formation of an organic molecular film and a spacer molecule which reacts with the substrate but does not participate in the formation of the organic molecular film. Can be achieved by controlling Alternatively, in a variation of the above third method, the molecular spacing of the organic molecular film is controlled by reducing the concentration of the polymer used in the second step at an arbitrary ratio from the concentration of the polymer used in the first step. It is possible.
In the third method, the terminal group of the molecular film of the first layer is an unsaturated bond group, and polymerizable groups are provided at appropriate intervals by direct drawing or irradiation of energy through a mask to thereby provide a molecular gap. Is achieved.

【0025】第1〜第3(第3変法を含む)のいずれの
有機超薄膜の形成においても、用いられる金属への配位
可能官能基としては、一般に式(3)またはキレート化
能を有する式(4)で示される官能基であることが好ま
しい。 −S−M1 (3) (ただし、Sは硫黄、M1 は水素原子または金属原子で
ある。)
In forming any of the first to third (including the third modification) organic ultrathin films, the functional group capable of coordinating to a metal used generally has the formula (3) or a chelating ability. It is preferably a functional group represented by the formula (4). -S-M 1 (3) (where S is sulfur and M 1 is a hydrogen atom or a metal atom.)

【0026】[0026]

【化3】 Embedded image

【0027】(ただし、B1 〜B6 は(CH2 n CO
OM(nは0〜3、Mは水素原子または金属原子であ
る。)または(CH2 m NXY(mは0〜2、Xおよ
びYはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8のアルキ
ル基、フェニル基、または炭素数8以下の炭化水素基で
ある。)を示す。式(4)中の二重結合はベンゼン環ま
たはその他の芳香環の一部でもよい。) 基体に結合させるポリマーが式(1)または式(2)で
示される官能基を含むと、このポリマーは式(5)に示
すような結合によって基体に固定される。また、基体に
結合させるポリマーが式(3)または式(4)で示すよ
うな官能基を含むと、このポリマーは式(6)で示すよ
うな結合によって基体に固定される。式(5)または式
(6)で示される結合はいずれも強固な結合である。 M2 −O−A− (5) (ただし、Aはポリマー中の原子であり、Si、Ge、
Ti、SnまたはZrを示す。M2 は基体の原子を示
す。)
(However, B 1 to B 6 represent (CH 2 ) n CO
OM (n is 0 to 3, M is a hydrogen atom or a metal atom) or (CH 2 ) m NXY (m is 0 to 2, X and Y are each independently a hydrogen atom, alkyl having 1 to 8 carbon atoms) A phenyl group or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms). The double bond in the formula (4) may be a part of a benzene ring or another aromatic ring. When the polymer to be bonded to the substrate contains a functional group represented by the formula (1) or the formula (2), the polymer is fixed to the substrate by the bonding represented by the formula (5). When the polymer to be bonded to the substrate contains a functional group represented by the formula (3) or (4), the polymer is fixed to the substrate by the bond represented by the formula (6). Each of the bonds represented by the formula (5) or (6) is a strong bond. M 2 -OA- (5) (where A is an atom in the polymer, and Si, Ge,
Indicates Ti, Sn or Zr. M 2 represents an atom of the substrate. )

【0028】[0028]

【化4】 Embedded image

【0029】(ただし、M3 は基体の遷移金属、Sはポ
リマー中に含まれる硫黄を示す。) さらに、基体に結合させるポリマーが式(1)〜(4)
のいずれかで示すような官能基を含むと、ポリマーを互
いに結合させたい場合に好都合である。いずれの方法に
おいても、ポリマーを基体に固定した後は、未反応の官
能基を除去する工程を加えることが適当である場合があ
る。
(Where, M 3 represents a transition metal of the substrate, and S represents sulfur contained in the polymer.) Further, the polymer to be bonded to the substrate is represented by the formula (1) to (4)
Including a functional group as shown in any of the above is advantageous when polymers are to be bonded to each other. In any case, after fixing the polymer to the substrate, it may be appropriate to add a step of removing unreacted functional groups.

【0030】式(1)または式(2)で示される官能基
を有するポリマーを固定させる基体は、その表面に活性
水素を含む官能基を有することが好ましい。この活性水
素を含む官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシ
ル基、スルフィン酸基、スルフォン酸基、リン酸基、亜
リン酸基、チオール基、アミノ基等の官能基、また、前
記した官能基の活性水素がそれぞれアルカリ金属または
アルカリ土類金属で置換された官能基が好ましい。これ
らの官能基は基体の表面、または前記官能基を有する基
体上にあらかじめ固定された化学吸着膜の表面、に存在
していることが好ましい。また、基体表面に前記した官
能基が存在しないかそれが少ない場合には、UV/オゾ
ン処理、酸素プラズマ処理、過マンガン酸カリウム液等
の化合物酸化剤処理により、基体表面を改質して前記官
能基を作りだすか増やすことが好ましい。
The substrate on which the polymer having the functional group represented by the formula (1) or (2) is immobilized preferably has a functional group containing active hydrogen on its surface. Examples of the functional group containing active hydrogen include a functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfinic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phosphorous acid group, a thiol group, and an amino group. Are preferred in which the active hydrogens of the above are each substituted with an alkali metal or an alkaline earth metal. These functional groups are preferably present on the surface of the substrate or the surface of the chemisorption film previously fixed on the substrate having the functional group. In addition, when the above-mentioned functional group does not exist or is small on the surface of the substrate, the surface of the substrate is modified by UV / ozone treatment, oxygen plasma treatment, treatment with a compound oxidizing agent such as potassium permanganate solution, and the like. It is preferred to create or increase functional groups.

【0031】金属へ配位可能な官能基を有するポリマー
を固定させる基体はその表面に遷移金属が露出している
こと、つまり金属の酸化膜等が存在しないことが必要で
ある。有機分子膜の形成に使用できる基体としてはガラ
ス、セラミック、金属、樹脂等既に基体として例示した
ものが挙げられる。
The substrate on which the polymer having a functional group capable of coordinating to a metal is immobilized must have a transition metal exposed on its surface, that is, be free of a metal oxide film or the like. Examples of the substrate that can be used for forming the organic molecular film include those already exemplified as the substrate, such as glass, ceramic, metal, and resin.

【0032】基体上に形成される有機分子膜は、式
(5)または(6)で示される結合のいずれかの結合に
より基体に固定された単分子ポリマーからなる第1の層
とこの単分子と結合したポリマーからなる第2の層から
なる有機超薄膜が特に好ましい。この第1の層は単分子
ポリマーが基体に配位結合かまたは式(7)で示される
結合によって結合している。 A1 −O−A1 ' − (7) (ただし、A1 、A1 ' はSi、Ge、Ti、Sn、Z
rまたは硫黄である。) 第2の層は式(5)または式(6)で示される結合のい
ずれかによって基体に固定された単分子からなる第1の
層に結合したポリマー層である。この第2の層を形成さ
せるには、基体に強固に結合する単分子層をまず形成
し、この単分子層とポリマーを縮重合させる方法と、単
分子に重合性官能基を含ませておき、この官能基とモノ
マーを付加重合させ、さらにこのモノマーを重合させる
ことによりポリマーを成長させる方法とがある。いずれ
の方法によっても、単分子と重合するポリマーの長さを
変化させることにより、得られる有機分子膜の膜厚を制
御できる。この膜厚が5〜100nmの範囲であると、
上記の方法により効率よく有機分子膜を形成できる。
The organic molecular film formed on the substrate comprises a first layer comprising a monomolecular polymer fixed to the substrate by any one of the bonds represented by the formulas (5) and (6), Particularly preferred is an organic ultra-thin film comprising a second layer of a polymer bonded to a polymer. In this first layer, the monomolecular polymer is bonded to the substrate by a coordinate bond or a bond represented by the formula (7). A 1 -OA 1 ' -(7) (where A 1 and A 1 ' are Si, Ge, Ti, Sn, Z
r or sulfur. The second layer is a polymer layer bonded to the first layer of a single molecule immobilized on the substrate by either of the bonds represented by formula (5) or (6). The second layer is formed by first forming a monolayer that is firmly bonded to the substrate, then condensation polymerizing the monolayer and a polymer, and adding a polymerizable functional group to the monomolecule. There is a method in which a polymer is grown by addition-polymerizing the functional group and a monomer, and further polymerizing the monomer. In any method, the thickness of the organic molecular film obtained can be controlled by changing the length of the polymer that polymerizes with the single molecule. When this film thickness is in the range of 5 to 100 nm,
An organic molecular film can be efficiently formed by the above method.

【0033】上記第2の工程に使用するタンパク質もし
くはポリペプチドは、その物理的性質が問題であって、
生理活性は特に必要ではないので、以下に述べるような
通常繁用されている方法(例えば、サムブルック、フリ
ッチおよびマニアティス著「モレキュラー・クローニン
グ、ア・ラボラトリ・マニュアル、第2版、コールド・
スプリング・ハーバー・プレス(1989年)に記載の
方法)を用いて調製することができる。
The physical property of the protein or polypeptide used in the second step is a problem.
Since bioactivity is not particularly required, commonly used methods such as those described below (see, for example, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Edition, by Sambrook, Flitch and Maniatis).
Spring Harbor Press (1989)).

【0034】調製しようとするタンパク質またはポリペ
プチドをコードする遺伝子またはDNA鎖は、例えば、
それをコードする遺伝子が既にクローニングされている
公知のタンパク質の公知の遺伝子を入手して使用する
か、または常法に従ってDNA合成機を用い例えばホス
ホアミダイト法などにより望ましいポリペプチドに対応
するDNA鎖を合成し、DNAポリメラーゼを用いて二
本鎖として使用する。さらに分子量の大きな二本鎖DN
Aが必要な場合は、常法により、合成した二本鎖DNA
をリガーゼを用いて複数個結合させることにより所望の
長さの二本鎖DNAを入手することができる。
The gene or DNA chain encoding the protein or polypeptide to be prepared is, for example,
A known gene of a known protein in which the gene encoding it has been cloned is obtained and used, or a DNA chain corresponding to a desired polypeptide is prepared by a DNA synthesizer according to a conventional method, for example, by a phosphoramidite method. It is synthesized and used as a double strand using a DNA polymerase. Double-stranded DN with higher molecular weight
If A is required, double-stranded DNA synthesized by a conventional method
By using a ligase to obtain a double-stranded DNA having a desired length.

【0035】次に、常法に従って、入手した遺伝子また
はDNA鎖を適当なプロモーター、複製起点を有し、好
ましくは適当なマーカーを有する発現ベクターに組み込
む。使用する発現ベクターとしては、通常、使用される
宿主に応じて最も適したものを選択する。宿主として大
腸菌を用いる場合は、例えば、λgt、pSC101、
pBR322、コスミドなどが便利に使用でき、バチル
ス・ズブチリスを宿主として使用する場合は、例えば、
pUB110などが使用でき、放線菌を宿主として使用
する場合は、例えば、pIJ101などが使用できる。
その他、酵母なども宿主として使用でき、これに適する
ベクターも開発されているが、本発明の場合のように、
生理活性を問題とせず、単にその分子量、その均一性、
荷電の種類とその量、およびその調製の容易さコストの
安さなどが問題となるときは、大腸菌を使用するのが最
も好ましい。
Next, the obtained gene or DNA chain is incorporated into an expression vector having an appropriate promoter and origin of replication, preferably an appropriate marker, according to a conventional method. Usually, the most suitable expression vector is selected according to the host used. When Escherichia coli is used as a host, for example, λgt, pSC101,
pBR322, cosmid and the like can be conveniently used. When Bacillus subtilis is used as a host, for example,
pUB110 or the like can be used. When actinomycetes are used as a host, for example, pIJ101 can be used.
In addition, yeast and the like can also be used as a host, and suitable vectors have been developed, but as in the case of the present invention,
It does not matter the physiological activity, its molecular weight, its uniformity,
When the type and amount of charge, ease of preparation and low cost are important, E. coli is most preferably used.

【0036】上記の遺伝子またはDNA鎖を発現ベクタ
ーに組み込む方法、例えばリンカー使用によるミックス
・アンド・マッチ方式なども確立されており(上記サム
ブルックら)、そのためのキットも市販されているので
使用することができる。調製した組換えベクターを大腸
菌などの宿主細胞に導入して形質転換、形質導入などを
行わせる。この方法も確立されており、上記サムブルッ
クらの著書に記載の方法に従って行うことができる。
A method for incorporating the above-described gene or DNA chain into an expression vector, for example, a mix-and-match method using a linker has been established (Sambrook et al., Supra), and a kit therefor is commercially available. be able to. The prepared recombinant vector is introduced into a host cell such as Escherichia coli for transformation, transduction and the like. This method has also been established and can be performed according to the method described in the book by Sambrook et al.

【0037】得られた形質転換体の中から目的のタンパ
ク質を発現する宿主を選択し、常法に従って培養し、導
入された遺伝子を発現させることにより目的のタンパク
質またはポリペプチドを調製することができる。こうし
て得られるタンパク質またはポリペプチドは高分子とし
ては極めて均一性が高く、本発明の有機分子膜の形成に
は有利に使用することができる。
A host expressing the desired protein is selected from the obtained transformants, cultured in a conventional manner, and the introduced gene is expressed to prepare the desired protein or polypeptide. . The protein or polypeptide thus obtained has extremely high homogeneity as a polymer, and can be advantageously used for forming the organic molecular film of the present invention.

【0038】本発明に用いられる荷電を持ったタンパク
質またはポリペプチドを調製するには以下のような方法
を用いればよい。まず、陽電荷を持つタンパク質または
ポリペプチドを調製したいときは、ポリリシン(リシン
残基のε−アミノ基が陽電荷をもち得る)、ポリグルタ
ミンもしくはポリアスパラギン(残基末端の酸アミド基
が陽電荷をもち得る)またはポリアルギニン(グアニジ
ノ基が陽電荷をもち得る)に対応するそれぞれAAA、
CAAもしくはAATまたはCGTの反復からなるDN
A鎖をDNA合成機で合成し、ついでDNAポリメラー
ゼを用いて二本鎖DNAとした後、必要に応じてこの二
本鎖DNAをリガーゼを用いて連結し、得られた二本鎖
DNAを用いて上記のタンパク質またはぺプチド調製法
を実施することによりポリリシン、ポリグルタミン、ポ
リアスパラギン、またはポリアルギニンを調製すること
ができる。なお、上記のアミノ酸をコードする遺伝暗号
はほかにもあるが、それらのいずれに対応するDNA鎖
を使用してもよい。ポリアミノ酸の分子量、すなわちぺ
プチド鎖の長さは、AAA、CAAもしくはAATまた
はCGTの反復からなるDNA鎖の塩基対の数を制御す
ることにより正確に制御することができる。なお、DN
A鎖の合成は塩基数が増大すると困難になるので、合成
の容易なポリリシンを用いるのが最も好ましい。
To prepare a charged protein or polypeptide used in the present invention, the following method may be used. First, when it is desired to prepare a protein or polypeptide having a positive charge, polylysine (the ε-amino group of a lysine residue may have a positive charge), polyglutamine or polyasparagine (the acid amide group at the terminal of the residue has a positive charge). Respectively) or AAA corresponding to polyarginine (the guanidino group may have a positive charge),
DN consisting of CAA or AAT or CGT repeats
The A-strand is synthesized by a DNA synthesizer, and then converted into double-stranded DNA using a DNA polymerase. If necessary, the double-stranded DNA is ligated using a ligase, and the resulting double-stranded DNA is used. By carrying out the above protein or peptide preparation method, polylysine, polyglutamine, polyasparagine, or polyarginine can be prepared. Although there are other genetic codes encoding the above amino acids, a DNA chain corresponding to any of them may be used. The molecular weight of the polyamino acid, ie, the length of the peptide chain, can be precisely controlled by controlling the number of base pairs in the DNA chain consisting of AAA, CAA or AAT or CGT repeats. Note that DN
Since the synthesis of the A chain becomes difficult as the number of bases increases, it is most preferable to use polylysine which is easily synthesized.

【0039】次に、陰電荷を持つタンパク質またはポリ
ペプチドを調製するときは、まず、ポリグルタミン酸ま
たはポリアスパラギン酸に対応するDNA鎖であるGA
AまたはGATの反復からなるDNA鎖をDNA合成機
で合成する。得られたDNA鎖をDNAポリメラーゼに
より二本鎖とする。必要に応じてこの二本鎖DNAをリ
ガーゼで連結し、ついで得られた二本鎖DNAを用いて
上記のぺプチド調製法に従い、ポリグルタミン酸または
ポリアスパラギン酸を調製することができる。上記のア
ミノ酸の遺伝暗号は外にも知られており、そのいずれに
対応するDNA鎖を使用してもよい。それらのぺプチド
鎖の長さは対応するDNA鎖の鎖の長さを制御すること
により制御することができる。
Next, when preparing a protein or polypeptide having a negative charge, first, GA, which is a DNA chain corresponding to polyglutamic acid or polyaspartic acid, is prepared.
A DNA chain consisting of A or GAT repeats is synthesized by a DNA synthesizer. The obtained DNA strand is double-stranded by a DNA polymerase. If necessary, this double-stranded DNA is ligated with a ligase, and then the obtained double-stranded DNA can be used to prepare polyglutamic acid or polyaspartic acid according to the above-described peptide preparation method. The genetic codes of the above amino acids are known outside, and a DNA chain corresponding to any of them may be used. The length of those peptide chains can be controlled by controlling the length of the corresponding DNA strand.

【0040】電荷を持たないポリぺプチドを調製すると
きは、まず、どのようなポリぺプチドを使用するかを決
める必要がある。使用可能なポリぺプチドの範囲が電荷
を持ったポリぺプチドの場合よりも広くなるからであ
る。通常は、ポリグリシン、ポリフェニルアラニン、ポ
リアラニン、ポリロイシン、ポリイソロイシン、ポリバ
リン、ポリプロリン、ポリセリン、ポリスレオニンまた
はポリチロシンの中から目的に応じて選択するのが便利
である。その理由は、これらのポリぺプチドはそのDN
A配列が良く知られており、そしてそれぞれのポリぺプ
チドの遺伝情報をもったDNA鎖を合成することが他の
ポリぺプチドに比べて極めて容易であるからである。し
かも、上記のポリぺプチドには、側鎖が小さなもの(例
えば、ポリグリシンは側鎖が水素原子である)からバル
キーな側鎖をもつもの(例えば、ポリフェニルアラニン
は側鎖がベンジル基である)まで、また疎水性残基をも
つもの(例えば、ポリフェニルアラニン、ポリロイシ
ン、ポリイソロイシンなど)から親水性残基をもつもの
(例えば、ポリセリン、ポリスレオニンなど)までが含
まれ、有機分子膜に要求される物理的性質に応じてこれ
らの中から適当なものを選択することができるという利
点がある。
When preparing an uncharged polypeptide, it is first necessary to determine what polypeptide to use. This is because the range of usable polypeptides is wider than that of charged polypeptides. Usually, it is convenient to select from polyglycine, polyphenylalanine, polyalanine, polyleucine, polyisoleucine, polyvaline, polyproline, polyserine, polythreonine or polytyrosine according to the purpose. The reason is that these polypeptides are
This is because the A sequence is well known, and it is much easier to synthesize a DNA strand with the genetic information of each polypeptide than with other polypeptides. Moreover, the above-mentioned polypeptides include those having a small side chain (for example, polyglycine has a hydrogen atom in the side chain) to those having a bulky side chain (for example, polyphenylalanine has a benzyl group in the side chain). ) And those having hydrophobic residues (for example, polyphenylalanine, polyleucine, polyisoleucine, etc.) to those having hydrophilic residues (for example, polyserine, polythreonine, etc.). There is an advantage that an appropriate one can be selected from these depending on required physical properties.

【0041】グリシン、フェニルアラニン、アラニン、
ロイシン、イソロイシン、バリン、プロリン、セリン、
スレオニンおよびチロシンをコードする遺伝暗号はそれ
ぞれ複数存在する。その1例をそれぞれ挙げれば、GG
G、UUU、GCC、CUU、AUU、GUU、CC
C、UCC、ACCまたはUAUである。従って、これ
らのポリマーに対応するDNA鎖、ポリGGG、ポリT
TT、ポリGCC、ポリCTT、ポリATT、ポリGT
T、ポリCCC、ポリTCC、ポリACCまたはポリT
ATをDNA合成機で合成し、二本鎖とし、得られた二
本鎖DNAを必要に応じてリガーゼで連結して重合数を
増やした後、得られる二本鎖DNAを用いて上記のぺプ
チド調製法を実施すれば、それぞれポリグリシン、ポリ
フェニルアラニン、ポリアラニン、ポリロイシン、ポリ
イソロイシン、ポリバリン、ポリプロリン、ポリセリ
ン、ポリスレオニンまたはポリチロシンを調製すること
ができる。これらのアミノ酸に対する他の遺伝暗号に対
応するDNA鎖を合成してポリぺプチドを合成しても同
じ結果が得られる。これらのぺプチド鎖の長さは使用す
るDNA鎖の長さにより容易に制御できることは上記の
通りである。
Glycine, phenylalanine, alanine,
Leucine, isoleucine, valine, proline, serine,
There are a plurality of genetic codes each encoding threonine and tyrosine. One example is GG
G, UUU, GCC, CUU, AUU, GUU, CC
C, UCC, ACC or UAU. Therefore, DNA chains corresponding to these polymers, poly-GGG, poly-T
TT, poly GCC, poly CTT, poly ATT, poly GT
T, poly CCC, poly TCC, poly ACC or poly T
AT was synthesized with a DNA synthesizer to make it double-stranded, and the obtained double-stranded DNA was ligated as necessary with ligase to increase the number of polymerizations. By carrying out the peptide preparation method, polyglycine, polyphenylalanine, polyalanine, polyleucine, polyisoleucine, polyvaline, polyproline, polyserine, polythreonine or polytyrosine can be prepared, respectively. The same result can be obtained by synthesizing a polypeptide by synthesizing a DNA chain corresponding to another genetic code for these amino acids. As described above, the length of these peptide chains can be easily controlled by the length of the DNA chain used.

【0042】ポリペプチドからなる有機分子膜を基体表
面に形成させる場合は、例えば、まず、末端にアミノ基
を有するアミノシランを基体の表面に結合させ、ついで
このアミノ基に常法に従ってポリペプチドを結合させる
方法がある。反応性の官能基を側鎖に有しないポリペプ
チドの場合はそのままポリペプチドの末端アミノ基とア
ミノシランのアミノ基との間でグルタルアルデヒドなど
の架橋剤を用い結合させ、あるいはポリペプチドのカル
ボキシル基とアミノシランのアミノ基との間で例えば1
−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボ
ジイミド(EDC)などを用いてカルボキシル基を活性
化して結合させることができる。しかし、側鎖に官能基
を有するポリペプチドの場合はその保護が一般に必要と
なり、アミノシランと結合させる前に保護し、結合後に
脱保護する必要がある。この煩雑さは適当なポリペプチ
ドを選択することにより回避することもできる。例え
ば、側鎖の官能基がアミノ基のみであるポリリシンの場
合は、例えば1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプ
ロピル)カルボジイミド(EDC)を用いることによ
り、側鎖のアミノ基を保護することなく、ポリリシンの
カルボキシル基を活性化してアミノシランの末端アミノ
基に結合させることができる。しかし、その効率は反応
前後にリシンのε−アミノ基の保護・脱保護を行うこと
により格段に上昇する。一方、ポリグルタミン酸を結合
させる場合には、上記のように基体にまずアミノシラン
を結合させ、ついで例えばグルタルアルデヒドを用い
て、側鎖のカルボキシル基を保護することなく、アミノ
シランのアミノ基とポリグルタミン酸のアミノ基とを結
合させることができる。
When an organic molecular film comprising a polypeptide is formed on the surface of a substrate, for example, first, aminosilane having an amino group at a terminal is bonded to the surface of the substrate, and then the polypeptide is bonded to the amino group according to a conventional method. There is a way to make it happen. In the case of a polypeptide that does not have a reactive functional group in the side chain, the terminal amino group of the polypeptide and the amino group of the aminosilane are directly bonded using a cross-linking agent such as glutaraldehyde, or a carboxyl group of the polypeptide. For example, between amino group of aminosilane and 1
The carboxyl group can be activated and bonded using -ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) or the like. However, in the case of a polypeptide having a functional group in the side chain, protection is generally required, and it is necessary to protect the aminosilane before coupling it to aminosilane and deprotect it after coupling. This complication can be avoided by selecting an appropriate polypeptide. For example, in the case of polylysine in which the functional group of the side chain is only an amino group, protecting the amino group of the side chain by using, for example, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC). Instead, the carboxyl group of polylysine can be activated and bound to the terminal amino group of aminosilane. However, the efficiency is significantly increased by protecting and deprotecting the ε-amino group of lysine before and after the reaction. On the other hand, when polyglutamic acid is bonded, first, aminosilane is bonded to the substrate as described above, and then, for example, using glutaraldehyde, without protecting the carboxyl group of the side chain, the amino group of aminosilane and polyglutamic acid are not bonded. An amino group can be bonded.

【0043】さらに、実効電荷密度を調整する方法とし
ては、電荷を有するポリペプチドと電荷を有しないポリ
ペプチドとを混合し、混合割合を調整した後基体に結合
させることにより実効電荷を制御する方法、通常のタン
パク質のように、解離して正電荷を生ずる基と陰電荷を
生ずる基とを併せもつポリペプチドを使用し、解離させ
るpHを調整して実効電荷を調整する方法、などがあ
る。ペプシン、などのように通常酸性タンパク質と呼ば
れるものは中性付近では強い陰電荷を有し、逆にプロタ
ミン、ヒストンなどのように塩基性タンパク質と呼ばれ
るものは中性付近では強い正電荷を有する。
Further, as a method of adjusting the effective charge density, a method of controlling the effective charge by mixing a charged polypeptide and a non-charged polypeptide, adjusting the mixing ratio, and binding the mixture to a substrate. And a method in which a polypeptide having both a group that generates a positive charge upon dissociation and a group that generates a negative charge such as an ordinary protein is used, and the pH for dissociation is adjusted to adjust the effective charge. Those usually called acidic proteins such as pepsin have a strong negative charge near neutral, and those called basic proteins such as protamine and histone have a strong positive charge near neutral.

【0044】本発明の構造体の基体の表面にパターン化
された電荷分布を持つ有機分子膜を形成させる方法。 本発明の構造体の基体の表面に電荷分布を持つ有機分子
膜の微細な構造パターンを形成するには、幾つかの方法
がある。まず、印刷方式による方法がある。例えば、凸
部が所望のパターンになるように凹凸を表面に形成した
平板または円筒を作製し(以下マスター版とする)、平
板に有機超分子膜の材料を載せておき、これにマスター
版を密着させることにより凸部に有機超分子膜材料を載
せる。続けてこのマスター版を所望のパターン化された
有機分子膜を形成する平板に密着させることにより所望
のパターン化された単分子膜材料が配置される。この後
は通常の方法で固定化させることができる。さらに処理
しなかった部分に別の特性を有する単分子膜を作製する
場合は印刷ずれの起こらないように材料を配置して再度
同じ処理をする。印刷方式のマスター版はゴム状の軟材
料を用いれば圧縮することによる変形でより小さなパタ
ーンも作製することができる。例えば、多孔性の物を用
いれば1/2程度に変形をさせることができ、残った孔
の痕跡も有機超分子膜の材料の濡れ性で覆うことができ
る。
Patterning the surface of the substrate of the structure of the present invention
A method of forming an organic molecular film having a defined charge distribution. There are several methods for forming a fine structure pattern of an organic molecular film having a charge distribution on the surface of the substrate of the structure of the present invention. First, there is a printing method. For example, a flat plate or a cylinder having irregularities formed on the surface so that the convex portions have a desired pattern is produced (hereinafter referred to as a master plate), and the material of the organic supramolecular film is placed on the flat plate, and the master plate is placed thereon. The organic supramolecular film material is placed on the protruding portion by making close contact. Subsequently, the master plate is brought into close contact with a flat plate on which a desired patterned organic molecular film is formed, thereby disposing a desired patterned monomolecular film material. Thereafter, it can be immobilized by a usual method. In the case where a monomolecular film having different characteristics is to be formed in a portion that has not been further processed, a material is arranged so that printing misalignment does not occur, and the same process is performed again. If a printing type master plate is made of a rubber-like soft material, a smaller pattern can be produced by deformation by compression. For example, if a porous material is used, the deformation can be reduced to about 1/2, and the traces of the remaining holes can be covered by the wettability of the material of the organic supramolecular film.

【0045】印刷方式としては、この他、インクジェッ
ト方式も使用することができる。これは所定の単分子膜
を作製する元となる有機超分子膜の材料を、超微小の小
孔を通して所望のパターン化された有機分子膜を形成す
る平板に配置する方法である。現在の微小液滴を用いる
ことにより数十μm程度のパターンはこの方法で形成で
きる。なお、この方法では多種類の特性を有する単分子
膜の材料をノズルを増やすことにより一度にパターン化
して塗布することができる。
As a printing method, an ink jet method can also be used. This is a method in which a material for an organic supramolecular film from which a predetermined monomolecular film is formed is arranged on a flat plate on which a desired patterned organic molecular film is formed through ultra-small holes. By using current microdroplets, a pattern of about several tens of μm can be formed by this method. In this method, the material of a monomolecular film having various kinds of characteristics can be patterned and applied at once by increasing the number of nozzles.

【0046】予め、有機分子膜を平板の全面に作製して
おき、これを加工する方法もパターン化に使用できる。
一つの例は極めて細かいパターンが必要な場合の電子線
による描画である。予め全面に分子膜を作製した基体
を、電子線描画装置に導入し、分子膜が不必要な部分に
電子線を照射する。この電子線のエネルギーにより有機
分子膜を形成する化学結合が壊れ、単分子膜は真空中で
除去される。この方法を用いれば、極めて細かいパター
ンを描くことができる。
A method of preparing an organic molecular film on the entire surface of a flat plate in advance and processing it can also be used for patterning.
One example is drawing by an electron beam when an extremely fine pattern is required. The substrate on which a molecular film has been formed in advance on the entire surface is introduced into an electron beam lithography apparatus, and a portion where the molecular film is unnecessary is irradiated with an electron beam. The chemical bond forming the organic molecular film is broken by the energy of the electron beam, and the monomolecular film is removed in a vacuum. With this method, extremely fine patterns can be drawn.

【0047】さらに、通常の半導体プロセスで用いるホ
トリソグラフィーを用いてパターン化することもでき
る。予め有機分子膜を平板の全面に作製しておき、ホト
リソグラフィーを利用してレジストパターンを有機分子
膜上に形成する。その後、半導体プロセスで用いる酸素
プラズマ装置、アッシング装置などによりレジスト膜が
形成されていない有機分子膜を除去し、その後にレジス
トを除去すれば任意のパターンを得ることができる。さ
らに、基体上にレジストパターンを形成しておき、つぎ
に、有機分子膜を形成し、その後にレジストパターンを
除去することで有機分子膜の任意のパターンを得ること
ができる。なお、これらのパターン化方法は代表例であ
り、これらに限定されないことはいうまでもない。
Further, patterning can be performed using photolithography used in a normal semiconductor process. An organic molecular film is formed on the entire surface of the flat plate in advance, and a resist pattern is formed on the organic molecular film using photolithography. After that, the organic molecular film on which the resist film is not formed is removed by an oxygen plasma device or an ashing device used in the semiconductor process, and then the resist is removed to obtain an arbitrary pattern. Furthermore, an arbitrary pattern of the organic molecular film can be obtained by forming a resist pattern on the substrate, forming an organic molecular film, and then removing the resist pattern. Note that these patterning methods are representative examples, and it is needless to say that the present invention is not limited to these.

【0048】上記の方法において、基体上にまず形成さ
せる単分子膜の表面には正電荷あるいは負電荷を形成さ
せることは容易である。そしてこのようにして形成した
表面に正電荷を持つ単分子膜には、例えば中性のpHで
陰電荷を持つ酸性タンパク質が、そして負電荷を持つ単
分子膜には、例えば中性のpHで陽電荷を持つ塩基性タ
ンパク質が容易に吸着する。吸着後に単分子膜を構成す
る分子が有する、例えばアミノ基、ヒドロキシル基など
の官能基とタンパク質の有する官能基の間でグルタルア
ルデヒドなどの架橋剤をもちいてタンパク質を基体に結
合させることができる。
In the above method, it is easy to form a positive charge or a negative charge on the surface of a monomolecular film formed on a substrate. The monolayer having a positive charge on the surface formed in this way contains, for example, an acidic protein having a negative charge at a neutral pH, and the monolayer having a negative charge, for example, at a neutral pH. Basic proteins with a positive charge readily adsorb. After adsorption, the protein can be bound to the substrate by using a cross-linking agent such as glutaraldehyde between a functional group such as an amino group and a hydroxyl group of a molecule constituting the monolayer and a functional group of the protein.

【0049】次に、単分子膜の上に正電荷、負電荷を形
成する方法について説明する。単分子膜を形成する材料
として10−(カルボメトキシ)エチルトリクロロシラ
ンを用い、所定の基体上に単分子膜を作製する。その
後、この単分子膜を加水分解処理して当該単分子膜のエ
ステル基をカルボキシル基に変換し、pH調整により当
該単分子膜のカルボキシル基をアニオンに変換する。こ
うして単分子膜表面をアニオン性にすることができる。
また、単分子膜を形成する材料としてN−トリメトキシ
シリルプロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウム
クロライドを用いて所定の基体上に単分子膜を形成す
る。この膜材料はアンモニウムクロライドの形になって
おり、カチオンのアンモニウム基を有している。従っ
て、単分子膜の表面はカチオン性になる。その他の材料
として、3−アミノプロピルトリメトキシシランを用い
て単分子膜を形成し、完成した単分子膜表面を塩化水素
水溶液に接触させることにより、単分子膜表面を前記と
同様のアンモニウムクロライドに変換することができ
る。また、例示した酢酸イオン、アンモニウムイオンの
ほかに硝酸イオン、硫酸イオンなども形成させることが
可能である。なお、上記の手法は使用できる方法のうち
の極く一部であり、用いる材料によってその手法が異な
ることはいうまでもなく、その場合も通常の化学的手法
により対応することができる。
Next, a method for forming a positive charge and a negative charge on a monomolecular film will be described. A monomolecular film is formed on a predetermined substrate using 10- (carbomethoxy) ethyltrichlorosilane as a material for forming a monomolecular film. Thereafter, the monomolecular film is subjected to a hydrolysis treatment to convert the ester group of the monomolecular film into a carboxyl group, and the pH is adjusted to convert the carboxyl group of the monomolecular film into an anion. Thus, the surface of the monomolecular film can be made anionic.
Further, a monomolecular film is formed on a predetermined substrate using N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride as a material for forming the monomolecular film. This membrane material is in the form of ammonium chloride and has a cationic ammonium group. Therefore, the surface of the monomolecular film becomes cationic. As another material, a monomolecular film is formed using 3-aminopropyltrimethoxysilane, and the surface of the completed monomolecular film is brought into contact with an aqueous solution of hydrogen chloride, whereby the surface of the monomolecular film is converted into the same ammonium chloride as described above. Can be converted. It is also possible to form nitrate ions and sulfate ions in addition to the exemplified acetate ions and ammonium ions. Note that the above method is only a small part of the methods that can be used, and it goes without saying that the method differs depending on the material used, and in that case, it can be dealt with by a general chemical method.

【0050】本発明の構造体 本発明の構造体は、図1にその幾つかの例の断面図を示
すが、近接して相対する二つの基体1および2の表面か
らなり、その一方の有機分子膜4表面と他方の基体表面
(有機分子膜が形成されていない場合)または他方の有
機分子膜5表面とのギャップ3が通常100μm未満と
いう微小であり、好ましくは1μm未満であるという条
件を満たす構造体である。本発明の構造体は、その基体
の一方に電極6を設置し、電界を印加することにより他
方の基体の表面との間に静電斥力を発生させることもで
きる。本発明の構造体の基体はその表面部分に誘電体層
7および/または耐摩耗層8を設けその上に有機分子膜
を形成させることもできる。かかる耐摩耗層としては、
ダイヤモンド・ライク・カーボン膜、イオン注入膜また
は窒化膜などが例示でき、そして誘電体層としてはチタ
ン酸バリウム(BaTiO3 )やバリウム・ストロンチ
ウム・タンタレート(BST)などが挙げられる。
Structure of the Present Invention The structure of the present invention is shown in FIG. 1 as a cross-sectional view of some examples thereof. It is composed of two surfaces of two substrates 1 and 2 which are in close proximity to each other. The condition that the gap 3 between the surface of the molecular film 4 and the surface of the other substrate (when no organic molecular film is formed) or the surface of the other organic molecular film 5 is small, usually less than 100 μm, preferably less than 1 μm. It is a structure that fills. In the structure of the present invention, an electrode 6 is provided on one of the substrates, and an electrostatic repulsion can be generated between the electrode 6 and the surface of the other substrate by applying an electric field. The substrate of the structure of the present invention may be provided with a dielectric layer 7 and / or a wear-resistant layer 8 on the surface thereof, and an organic molecular film may be formed thereon. As such a wear-resistant layer,
Examples thereof include a diamond-like carbon film, an ion-implanted film and a nitride film, and examples of the dielectric layer include barium titanate (BaTiO 3 ) and barium strontium tantalate (BST).

【0051】本発明の構造体の重要な構成要素である有
機分子膜は、例えば、上に詳述した方法により、基体表
面に形成させることができる。該有機分子膜の周囲は、
例えば、水、水溶液、炭素数1〜6の低級アルコール、
ハイドロパーフルオロポリエチレンやパーフルオロポリ
エチレンなどのフッ素高分子化合物、または潤滑油など
の油性材料、界面活性剤などで充填されていてもよい。
The organic molecular film, which is an important component of the structure of the present invention, can be formed on the surface of a substrate, for example, by the method described in detail above. The periphery of the organic molecular film is
For example, water, an aqueous solution, a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms,
It may be filled with a fluoropolymer compound such as hydroperfluoropolyethylene or perfluoropolyethylene, an oily material such as lubricating oil, a surfactant, or the like.

【0052】また、該有機分子膜の表面に固体電解質が
接触又は積層されていてもよい。ここに、固体電解質と
は、イオンが動き回ることが可能な固体をいう。有機分
子膜が液体中で解離する場合は、有機分子膜から解離し
たイオンは固体電解質表面に向かって拡散する。固体電
解質中にもともと存在するイオンがほとんど動けない場
合、固体電解質中の電荷分布は有機分子膜から解離した
イオン濃度分布によって決定される。その結果、固体電
解質表面には有機分子膜から解離したイオンによって電
荷が現れる。
Further, a solid electrolyte may be in contact with or laminated on the surface of the organic molecular film. Here, the solid electrolyte refers to a solid in which ions can move around. When the organic molecular film dissociates in the liquid, the ions dissociated from the organic molecular film diffuse toward the solid electrolyte surface. When the ions originally present in the solid electrolyte hardly move, the charge distribution in the solid electrolyte is determined by the ion concentration distribution dissociated from the organic molecular film. As a result, charges appear on the surface of the solid electrolyte due to ions dissociated from the organic molecular film.

【0053】用いる固体電解質には、沃化銀、Naβ−
アルミナ、窒化リチウム、二酸化ジルコニウムなどの無
機固体電解質(JME材料科学・固体のイオン伝導、1
999年、株式会社内田老鶴圃)、ポリエチレンオキシ
ド、ポリプロピレンオキシド、及びこれらの誘導体とし
て、例えば、2−(2−メトキシエトキシ)エチルグリ
シジルエーテルなどに代表される高分子固体電解質(D
ENKI・KAGAKU、No4、1994年、304
頁)がある。この中でも、有機分子膜との密着性が良い
固体電解質が本発明に適している。
The solid electrolyte used is silver iodide, Naβ-
Inorganic solid electrolytes such as alumina, lithium nitride, zirconium dioxide, etc.
(1999, Uchida Rokaku) Co., Ltd., polyethylene oxide, polypropylene oxide, and a polymer solid electrolyte (D) represented by, for example, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl glycidyl ether as a derivative thereof.
ENKI KAGAKU, No4, 1994, 304
Page). Among them, a solid electrolyte having good adhesion to an organic molecular film is suitable for the present invention.

【0054】これらの構造体においては、該有機分子膜
表面と相対する基体表面または基体表面上の有機分子膜
表面との間に働く様々な斥力により両表面間の微小ギャ
ップが維持されている。また、本発明の構造体の両基体
表面の潤滑性は該有機分子膜の弾性により保持される。
In these structures, a minute gap between both surfaces is maintained by various repulsive forces acting between the surface of the organic molecular film and the surface of the substrate facing the organic molecular film or the surface of the organic molecular film on the surface of the substrate. Further, the lubricity of the surfaces of both substrates of the structure of the present invention is maintained by the elasticity of the organic molecular film.

【0055】本発明の構造体の形状は特に制限されな
い。この構造体の二つの基体の表面が相互に近接してお
り、その少なくとも一方の表面に共有結合により有機分
子膜が形成されており、この有機分子膜と他方の基体の
表面または他方の基体表面に共有結合している有機分子
膜とのギャップが微小(通常100μm未満)であり、
好ましくは1μm未満であるという条件を満たす構造体
であれば如何なる形状であってもよい。例えば、両基体
が平面であっても、両基体が円筒であっても、両基体が
円盤状であっても、両基体が球状であっても、あるいは
両基体がその他の形状であってもよい。さらに、二つの
基体の両表面は全面的に相対していてもよく、またその
一部が相対している構造体であってもよい。
The shape of the structure of the present invention is not particularly limited. The surfaces of the two substrates of this structure are close to each other, and an organic molecular film is formed on at least one surface by a covalent bond. The organic molecular film and the surface of the other substrate or the surface of the other substrate The gap with the organic molecular film covalently bonded to is very small (usually less than 100 μm),
Any structure may be used as long as the structure preferably satisfies the condition of less than 1 μm. For example, even if both substrates are flat, both substrates are cylindrical, both substrates are disc-shaped, both substrates are spherical, or both substrates have other shapes. Good. Further, both surfaces of the two substrates may be entirely opposed to each other, or may be a structure in which a part thereof is opposed.

【0056】本発明の構造体を含むモータ 本発明の一つの態様として、本発明の構造体を含むモー
タが挙げられる。本発明の構造体を含むモータとは、図
2にその断面図を示すように、モータのスライダー11
とステータ12が本発明の構造体の二つの基体からなる
モータであって、スライダーとステータの少なくとも一
方(例えば、スライダー)の表面に有機分子膜14が形
成されており、この有機分子膜表面と他方(例えば、ス
テータ)の表面またはその表面上に形成されている有機
分子膜15とのギャップ13が通常100μm未満、好
ましくは1μm未満であるようなモータを意味する。そ
して、このようなモータの場合は、スライダーとステー
タの有機分子膜表面の間の距離が100nmのオーダー
になると表面間に立体斥力が働き(J.N.イスラエル
アチヴィリ著「分子間力と表面力」第2版、277−2
87ページ、1996年)、両表面の摺動による摩擦が
激減するという効果を生ずる。このようなモータの駆動
装置については従来用いられてきた装置を使用すること
ができる。モータの径が小さくなり、例えばスライダー
の内径19が2mm未満となり、コイルを用いる駆動装
置がトルク不足のため使用困難な場合は、下記の静電相
互作用に基づく駆動装置を使用することが好ましい。
Motor Including the Structure of the Present Invention One embodiment of the present invention is a motor including the structure of the present invention. The motor including the structure of the present invention is a motor having a slider 11 as shown in a sectional view of FIG.
And the stator 12 is a motor comprising two bases of the structure of the present invention, and the organic molecular film 14 is formed on the surface of at least one of the slider and the stator (for example, the slider). A motor whose gap 13 with the surface of the other (for example, a stator) or the organic molecular film 15 formed on the surface is usually less than 100 μm, preferably less than 1 μm. In the case of such a motor, when the distance between the slider and the surface of the organic molecular film of the stator is on the order of 100 nm, a steric repulsion acts between the surfaces (see “Intermolecular force and surface Power "2nd edition, 277-2
87, 1996), which has the effect of dramatically reducing friction due to sliding of both surfaces. A conventionally used device can be used for such a motor driving device. When the diameter of the motor becomes small, for example, the inner diameter 19 of the slider becomes less than 2 mm, and the driving device using the coil is difficult to use due to insufficient torque, it is preferable to use the driving device based on the following electrostatic interaction.

【0057】本発明の構造体を含む静電駆動モータ 本発明の構造体を含む静電モータの電極は櫛形をしてお
り、円筒のスライダーに沿ってパターンを形成してい
る。電極には交流電源を印加する。ステータ表面には絶
縁層を設け、有機分子膜がその上に形成されている。有
機分子膜のパターンは一定の微小間隔で正負が逆転する
ように形成されている。スライダーとステータの間に
は、直流バイアス電圧を印加して、スライダーとステー
タの間に反撥力を形成させてもよい。スライダー表面に
は、ITO等の材料で電極を形成する。電極の上に絶縁
層を形成し、表面を研磨し、表面平滑性を確保する。電
極は有機分子膜の正負のパターンの1ピッチ分の間隔を
置いて断続的に形成される。電極に加えられる電圧の位
相が変化すると、その変化に応じて有機分子膜の引力ま
たは斥力が変化し、有機分子膜に回転する接線方向の力
が加わる。
Electrostatic drive motor including the structure of the present invention The electrodes of the electrostatic motor including the structure of the present invention have a comb shape and form a pattern along a cylindrical slider. An AC power supply is applied to the electrodes. An insulating layer is provided on the stator surface, and an organic molecular film is formed thereon. The pattern of the organic molecular film is formed such that the positive and negative are reversed at certain minute intervals. A DC bias voltage may be applied between the slider and the stator to form a repulsive force between the slider and the stator. An electrode is formed on the slider surface using a material such as ITO. An insulating layer is formed on the electrode and the surface is polished to ensure surface smoothness. The electrodes are formed intermittently at intervals of one pitch in the positive and negative patterns of the organic molecular film. When the phase of the voltage applied to the electrode changes, the attractive or repulsive force of the organic molecular film changes according to the change, and a rotating tangential force is applied to the organic molecular film.

【0058】本発明の静電モータの動作は、例えば、以
下のようになる。すなわち、ある瞬間にスライダーに設
置された電極に相対する部分のステータ側の有機分子膜
の電荷がマイナスであり、電極に与えている電圧がマイ
ナスになったとする。このとき、有機分子膜と電極との
間には斥力が生じ、スライダーは回転をはじめる。次の
瞬間に電極はステータ側の第2の有機分子膜と相対する
ことになる。このとき、電極にプラスの電圧がかかり、
電極に相対するステータ側の第2の有機分子膜の電荷が
プラスであれば、有機分子膜と電極との間に駆動力であ
る斥力が生じ、スライダーはさらに回転する。このよう
にして、スライダーとステータの間に連続的に同じ方向
の回転力が生じ、スライダーが回転する。
The operation of the electrostatic motor of the present invention is as follows, for example. That is, it is assumed that at a certain moment, the electric charge of the organic molecular film on the stator side in a portion corresponding to the electrode provided on the slider is negative, and the voltage applied to the electrode becomes negative. At this time, a repulsive force is generated between the organic molecular film and the electrode, and the slider starts rotating. At the next moment, the electrode will face the second organic molecular film on the stator side. At this time, a positive voltage is applied to the electrodes,
If the electric charge of the second organic molecular film on the stator side facing the electrode is positive, a repulsive force as a driving force is generated between the organic molecular film and the electrode, and the slider further rotates. In this manner, a rotational force in the same direction is continuously generated between the slider and the stator, and the slider rotates.

【0059】本発明の構造体を含む静電駆動モータの第
2の例としては、位相が180°ずれた二つの交流電源
につないだ二つの電極をもつモータが挙げられる。ここ
では、電極1と電極2は櫛形に相互に入り込んでパター
ンに形成されている。ステータには直接有機分子膜を共
有結合させる。この有機分子膜のパターンはスライダー
の回転方向に一定の微小間隔で交互に正負が逆転するよ
うに形成される。スライダーとステータの間には、交流
バイアス電圧を印加してスライダーとステータ間に反撥
力を働かせてもよい。交流バイアスは、駆動電圧の周波
数よりも5倍以上の十分高い周波数とし、駆動には影響
しないようにする。この高い周波数の振動は主に有機分
子膜を外部から振動させるために用いられる。この振動
により振動している有機分子膜の摩擦は動摩擦となり静
摩擦よりもさらに低い潤滑が得られる。
A second example of an electrostatic drive motor including the structure of the present invention is a motor having two electrodes connected to two AC power supplies 180 ° out of phase. Here, the electrode 1 and the electrode 2 are interdigitated in a comb shape and are formed in a pattern. An organic molecular film is directly covalently bonded to the stator. The pattern of the organic molecular film is formed such that the positive and negative are alternately reversed at a fixed minute interval in the rotation direction of the slider. An AC bias voltage may be applied between the slider and the stator to cause a repulsion between the slider and the stator. The AC bias is set to a frequency sufficiently higher than the frequency of the driving voltage by 5 times or more so as not to affect the driving. This high frequency vibration is mainly used to vibrate the organic molecular film from the outside. The friction of the organic molecular film vibrating due to this vibration becomes dynamic friction, and lubrication lower than static friction can be obtained.

【0060】より具体的には、スライダー表面に電極1
をITOなどの材料を用いて形成する。電極の上に耐摩
耗層を形成し、表面を研磨して表面平滑性を確保する。
電極は一定の微小間隔で、有機分子膜の正負のパターン
の1ピッチ分の間隔を置いて断続的に形成されており、
一方の交流電源につなぐ。電極2についても、同様に有
機分子膜1の正負のパターンの1ピッチ分の間隔をおい
て断続的に形成し、電極1の電源の位相と180°ずれ
た位相の交流電源につなぐ。電極に加えられる電圧の位
相が変化すると、その変化に応じて有機分子膜に加わる
引力または斥力が変化し、有機分子膜に回転する接線方
向の力が加わり、スライダーはステータの周りを回転す
る。
More specifically, the electrode 1 is placed on the surface of the slider.
Is formed using a material such as ITO. A wear-resistant layer is formed on the electrode, and the surface is polished to ensure surface smoothness.
The electrodes are formed intermittently at a constant minute interval with an interval of one pitch of the positive / negative pattern of the organic molecular film,
Connect to one AC power supply. Similarly, the electrode 2 is also formed intermittently at intervals of one pitch of the positive and negative patterns of the organic molecular film 1 and connected to an AC power supply having a phase shifted from the power supply of the electrode 1 by 180 °. When the phase of the voltage applied to the electrode changes, the attractive or repulsive force applied to the organic molecular film changes according to the change, and a rotating tangential force is applied to the organic molecular film, and the slider rotates around the stator.

【0061】その動作を説明すると、ある瞬間に、スラ
イダーに設置された電極1に相対するステータ側の部分
の有機分子膜の電荷がマイナスであり、電極2に相対す
るステータ側の部分の有機分子膜の電荷がプラスであ
り、電極1に与えた電圧がプラスであったとする。この
とき、有機分子膜と電極1との間には斥力が生じ、スラ
イダーは矢印の方向に移動する。次のある瞬間に、電極
1にはプラス、電極2にはマイナスの電圧がかかる。そ
してスライダーは回転してスライダーの電極1に相対す
る有機分子膜の電荷がプラスとなり、電極2に相対する
有機分子膜の電荷がマイナスとなれば、有機分子膜と電
極の間には再び斥力が働き、スライダーは矢印の方向に
移動する。このようにして、スライダーとステータの間
に連続的に同じ方向の駆動力が生じ、スライダーが回転
する。電極が1個の場合と比較すると2倍の駆動力が得
られる。
The operation is as follows. At a certain moment, the electric charge of the organic molecular film on the portion of the stator side opposite to the electrode 1 provided on the slider is negative, and the organic molecule on the portion of the stator side opposite to the electrode 2 is negative. It is assumed that the charge of the film is positive and the voltage applied to the electrode 1 is positive. At this time, a repulsive force is generated between the organic molecular film and the electrode 1, and the slider moves in the direction of the arrow. At the next moment, a positive voltage is applied to the electrode 1 and a negative voltage is applied to the electrode 2. When the slider rotates and the charge of the organic molecular film facing the electrode 1 of the slider becomes positive, and the charge of the organic molecular film facing the electrode 2 becomes negative, a repulsive force is again applied between the organic molecular film and the electrode. Working, the slider moves in the direction of the arrow. In this way, a driving force is continuously generated in the same direction between the slider and the stator, and the slider rotates. As compared with the case where only one electrode is provided, twice the driving force can be obtained.

【0062】本発明の静電モータの第3の例としては、
本発明の構造を含む円盤状の静電モータが挙げられる。
このモータはスライダーとステータという二つの基板を
接近して配置し、そのギャップが微小(通常100μm
未満)に、好ましくは1μm未満に維持されており、そ
の一方の基板(スライダー)が円盤であり、この円盤の
表面に所定の線幅で放射状に電荷を持った有機分子膜を
繰り返し形成し、他方の基板に電極を前記所定の線幅で
放射状に繰り返し形成し、この繰り返しパターンの電極
に交流を印加して円盤に推進力を発生させるものであ
る。この円盤状の静電モータには、その回転する円盤の
表面に磁気記録媒体を、そしてステータに磁気記録再生
素子を設けてもよい。
As a third example of the electrostatic motor of the present invention,
A disk-shaped electrostatic motor including the structure of the present invention is exemplified.
In this motor, two substrates, a slider and a stator, are arranged close to each other, and the gap is very small (usually 100 μm).
) Is preferably maintained at less than 1 μm, and one of the substrates (slider) is a disk, and an organic molecular film having a predetermined line width and having a radial charge is repeatedly formed on the surface of the disk, Electrodes are repeatedly formed radially on the other substrate with the predetermined line width, and an alternating current is applied to the electrodes in the repetitive pattern to generate a propulsive force on the disk. This disk-shaped electrostatic motor may be provided with a magnetic recording medium on the surface of the rotating disk and a magnetic recording / reproducing element on the stator.

【0063】本発明の静電モータの第4の例としては、
本発明の構造を含む球面状の静電モータが挙げられる。
このモータは二つの基板(スライダーとステータ)が近
接して配置され、そのギャップが微小(通常100μm
未満)に、好ましくは1μm未満に維持され、この二つ
の基板(スライダーとステータ)の相対する表面が球面
であり、内側の球(スライダー)表面に所定の線幅で電
荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、外側の半球内
面に電極を前記所定の線幅で球面に沿って繰り返し形成
し、この繰り返しパターンの電極に交流電圧を印可して
内球に推進力を発生させるモータである。前記有機分子
膜及び電極の繰り返しパターンは緯度方向であっても経
度方向であってもよく、また、電極については緯度方向
の繰り返しパターンが経度方向に分割されていてもよ
い。
As a fourth example of the electrostatic motor of the present invention,
An example is a spherical electrostatic motor including the structure of the present invention.
In this motor, two substrates (slider and stator) are arranged close to each other, and the gap is very small (usually 100 μm).
), Preferably less than 1 μm, the opposing surfaces of the two substrates (slider and stator) are spherical, and an organic molecular film having a charge with a predetermined line width on the inner sphere (slider) surface Are repeatedly formed, and electrodes are repeatedly formed on the inner surface of the outer hemisphere along the spherical surface at the predetermined line width, and an alternating voltage is applied to the electrodes of this repetitive pattern to generate a propulsive force on the inner sphere. The repeating pattern of the organic molecular film and the electrode may be in the latitude direction or the longitude direction, and for the electrode, the repeating pattern in the latitude direction may be divided in the longitude direction.

【0064】本発明の別の態様として、静電モータと共
に用いられる機械的軸受けを持たない軸受けが挙げられ
る。これは、例えば、回転可能な円盤状の基板(第1の
基板)と固定された基板(第2の基板)を近接して配置
し、この第1の基板の相近接する表面に所定の線幅で所
定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その支持体表
面に電荷を持った有機分子膜を形成し、該第2の基板の
相対する表面には所定の線幅で所定の半径の位置に凸状
支持体を設け、その支持体表面に第1の基板上の有機分
子膜の電荷と同種の電荷を持った有機分子膜を形成し、
第1の基板の表面に電解質液体を塗布し、第2の基板の
凸状支持体をこの電解質液体中に浸漬して有機分子膜表
面間に働く電気二重層斥力と両表面間に形成される液体
表面のメニスカス引力及び重力との釣合いにより両表面
間の微小ギャップ、通常100μm未満、好ましくは1
μm未満のギャップが維持されることを特徴とする軸受
けである。上記の軸受けには、さらに、第1の基板の表
面に細い線幅で円状の電荷パターンを持った有機分子膜
を形成し、第2の基板の表面に第1の基板上のこの電荷
パターンを挟むようにして外側に同種、内側に異種の電
荷を与えるように電極を形成し、該電極間に直流の電圧
を印加することにより該円盤の中心に対して求心力を発
生させることも可能であり、このような軸受けも本発明
の一つの態様に含まれる。
Another aspect of the present invention is a bearing without a mechanical bearing used with an electrostatic motor. This is because, for example, a rotatable disk-shaped substrate (first substrate) and a fixed substrate (second substrate) are arranged close to each other, and a predetermined line width is set on an adjacent surface of the first substrate. A circular convex support having a predetermined radius is provided, an organic molecular film having a charge is formed on the surface of the support, and a predetermined line width and a predetermined line width are formed on the opposite surface of the second substrate. A convex support is provided at a position of a radius, and an organic molecular film having the same kind of charge as that of the organic molecular film on the first substrate is formed on the surface of the support,
An electrolyte liquid is applied to the surface of the first substrate, and the convex support of the second substrate is immersed in the electrolyte liquid to form an electric double layer repulsion acting between the surfaces of the organic molecular film and to be formed between both surfaces. Due to the meniscus attractive force of the liquid surface and the balance with gravity, a minute gap between the two surfaces, usually less than 100 μm, preferably 1 μm
A bearing characterized in that a gap of less than μm is maintained. On the bearing, an organic molecular film having a thin line width and a circular charge pattern is formed on the surface of the first substrate, and the charge pattern on the first substrate is formed on the surface of the second substrate. It is also possible to form an electrode so as to give the same kind of charge on the outside and a different kind of charge on the inside so as to sandwich it, and to generate a centripetal force on the center of the disk by applying a DC voltage between the electrodes, Such a bearing is also included in one embodiment of the present invention.

【0065】本発明のさらなる態様として、ガイドが提
供される。ここにいうガイドとは、一例を挙げれば、二
つの基板(第1の基板及び第2の基板)を近接して配置
し、前記第1の基板の表面に電荷を持った有機分子膜を
線状に形成し、前記第2の基板の表面に所定の線幅及び
間隔を持つ電極を線状に形成し、前記第1の基板表面に
電解質液体を塗布し、前記電極に直流電圧を印加し、外
部からの力によって前記線に沿って移動することを特徴
とするガイドである。また、他の例を挙げれば、二つの
基板(第1の基板及び第2の基板)を近接して配置し、
前記第1の基板の表面に所定の線幅を持つ線状の第1及
び第2の凸状支持体を設け、第1及び第2の線状の凸状
支持体の表面に電荷を持った有機分子膜を形成し、第2
の基板の表面に第3及び第4の線状の凸状支持体を設
け、前記第3の凸状支持体の表面に電荷を持った有機分
子膜を形成し、前記第1の基板表面に電解質液体を塗布
し、有機分子膜表面間に働く電気二重層斥力により両表
面間の微小ギャップが維持され、且つ、第4の凸状支持
体に所定の線幅及び間隔を持つ電極を線状に形成し、前
記電極に直流電圧を印加し、外部からの力によって前記
線に沿って移動することを特徴とするガイドがある。前
記近接して配置された二つの基板上の有機分子膜表面と
電極の間の微小間隔又は有機分子膜と有機分子膜との間
の微小間隔は通常100μm未満であり、1μm未満で
あることがより好ましい。
As a further aspect of the present invention, a guide is provided. The guide referred to here is, for example, to dispose two substrates (a first substrate and a second substrate) in close proximity, and form a charged organic molecular film on the surface of the first substrate. Forming an electrode having a predetermined line width and an interval on the surface of the second substrate in a linear shape, applying an electrolyte liquid on the surface of the first substrate, and applying a DC voltage to the electrode. And a guide that moves along the line by an external force. In another example, two substrates (a first substrate and a second substrate) are arranged close to each other,
First and second linear support members having a predetermined line width are provided on the surface of the first substrate, and the first and second linear support members have electric charges. Forming an organic molecular film,
Providing a third and fourth linear convex supports on the surface of the substrate, forming an organic molecular film having a charge on the surface of the third convex support, and forming the organic molecular film on the surface of the first substrate; An electrolyte liquid is applied, a minute gap between both surfaces is maintained by electric double layer repulsion acting between the surfaces of the organic molecular film, and an electrode having a predetermined line width and interval is linearly formed on the fourth convex support. The guide is formed by applying a DC voltage to the electrode and moving along the line by an external force. The minute spacing between the surface of the organic molecular film and the electrode on the two substrates arranged in close proximity or the minute spacing between the organic molecular film and the organic molecular film is usually less than 100 μm, and may be less than 1 μm. More preferred.

【0066】本発明の構造体を有するアクチュエータ (1)円筒状アクチュエータ 本発明の別の態様として、人工筋肉として機能するアク
チュエータが提供される。具体的には、例えば、円筒状
の構造体からなるアクチュエータである。この円筒状の
構造体には円盤状の電極が円筒の底面に平行に一定間隔
で埋め込まれており、そしてこの円筒を縦に貫通する多
数の細孔が設けてある。この細孔には細管が貫通してい
る。この細管表面には正電荷を持った有機分子膜の帯状
のパターンと負電荷を持った有機分子膜の帯状のパター
ンが交互に並んでおり、前記帯の間隔が前記円盤状電極
の間隔と同一であり、前記円盤状電極には交流電圧が印
加できる構造になっている。そしてこの細孔と細管の間
には液体が介在し、それぞれの細孔に入っている細管の
有機分子膜の表面と細孔の内壁との間隔が100μm未
満の微小間隔に、好ましくは1μm未満に維持されてい
るようなものである。
Actuator Having Structure of the Present Invention (1) Cylindrical Actuator As another aspect of the present invention, an actuator that functions as an artificial muscle is provided. Specifically, for example, it is an actuator having a cylindrical structure. In this cylindrical structure, disk-shaped electrodes are embedded at regular intervals in parallel with the bottom surface of the cylinder, and a large number of pores vertically penetrating the cylinder are provided. A thin tube penetrates the pore. On the surface of the thin tube, a band-like pattern of an organic molecular film having a positive charge and a band-like pattern of an organic molecular film having a negative charge are alternately arranged, and the interval between the bands is the same as the interval between the disc-shaped electrodes. And a structure in which an AC voltage can be applied to the disc-shaped electrode. A liquid is interposed between the fine pores and the fine tubes, and the distance between the surface of the organic molecular film of the fine tubes and the inner wall of the fine pores in each of the fine pores is small, preferably less than 1 μm. It is like being maintained in.

【0067】円筒状アクチュエータの材質は、絶縁性で
円筒状に加工できればどのようなものでもよく、熱可塑
性樹脂、熱硬化性樹脂、シリコンゴムなどの樹脂や、ガ
ラス、セラミックなどが適当である。特に、弾性のある
樹脂やシリコンゴムを用いれば柔軟な構造体を持った人
工筋肉を形成することが可能である。円盤状電極の材質
は、導電性があればどのようなものでも良く、アルミニ
ウム、鉄、銅、白金、金、クロミウムなどが使用でき
る。中でも、低価格であるアルミニウムや、化学的に安
定な白金などが好ましい。円筒状の構造体の作成方法
は、例えば、円柱型に整形した樹脂と円盤状の電極を多
数作成しておき、これらを交互に重ねた後、熱を加えて
樹脂と電極を熱密着して一体化することができる。円筒
状構造体への貫通孔は、一体化した円柱に放電加工、エ
ッチング、パンチング等によって開けることができる。
あるいは、予め貫通孔が形成されている円柱型樹脂と電
極を多数作成しておき、これらを交互に重ねた後熱圧着
によって一体化することができる。また、細管には、絶
縁性の材料が望ましく、例えば、光ファイバーに用いる
ガラスや樹脂の細線などを利用できる。細線への電荷の
パターニングの付与は、例えば、分子末端に電荷を有す
る有機分子膜をホトリソグラフィー技術を用いてパター
ン状に固定すればよい。アクチュエータの形状は特に制
限されるものではなく、円筒状、フィルム状のほかに、
楕円形、四角柱、その他の形状でもよい。
The material of the cylindrical actuator may be any material as long as it is insulative and can be processed into a cylindrical shape, and suitable materials include thermoplastic resin, thermosetting resin, resin such as silicon rubber, glass, ceramic and the like. In particular, if an elastic resin or silicone rubber is used, an artificial muscle having a flexible structure can be formed. The material of the disk-shaped electrode may be any material as long as it has conductivity, and aluminum, iron, copper, platinum, gold, chromium and the like can be used. Among them, low cost aluminum and chemically stable platinum are preferable. The method of making the cylindrical structure is, for example, to prepare a large number of cylindrically shaped resin and disk-shaped electrodes, alternately stack them, and then apply heat to thermally adhere the resin and the electrodes. Can be integrated. The through hole to the cylindrical structure can be formed in an integrated cylinder by electric discharge machining, etching, punching, or the like.
Alternatively, a large number of columnar resins and electrodes having through holes formed in advance may be prepared, and these may be alternately stacked and then integrated by thermocompression bonding. Further, an insulating material is desirable for the thin tube, and for example, a glass or resin thin wire used for an optical fiber can be used. The patterning of the electric charge to the fine wire may be performed by, for example, fixing an organic molecular film having an electric charge at a molecular terminal in a pattern using a photolithography technique. The shape of the actuator is not particularly limited. In addition to the cylindrical shape and the film shape,
Oval shapes, square poles, and other shapes are also possible.

【0068】(2)フィルム状アクチュエータ 本発明の別の態様として、フィルム状のアクチュエータ
か挙げられる。具体的には、電圧を印加することにより
お互いに相対運動をする二種類のフィルムが互い違いに
積層された構造をしたアクチュエータである。一つ目の
フィルムの片面には一組の櫛形電極が形成され、二つ目
のフィルムの片面には正電荷を持った有機分子膜の長方
形領域と負電荷を持った有機分子膜の長方形領域が交互
に並んでおり、隣り合う前記長方形領域の幅は前記櫛形
電極の幅と一致している。前記櫛形電極の面と有機分子
膜の表面が通常100μm未満、好ましくは1μm未満
の間隔に維持されて相対するように前記フィルムが多数
積層されており、フィルム間には液体が満たされてお
り、前記一組の櫛形電極には、交流電圧、例えば、18
0度位相がずれた交流電圧が印加できるような構造を持
つフィルム状のアクチュエータである。また、電極を形
成したフィルムの面に有機分子膜を形成すれば、フィル
ム間の分子間力による反発はさらに増大し、相互の移動
がより円滑になる。この場合、電極としては、有機分子
膜が形成しやすい酸化錫電極を用いることが好ましい。
(2) Film Actuator Another aspect of the present invention is a film actuator. Specifically, it is an actuator having a structure in which two types of films that move relative to each other by applying a voltage are alternately stacked. A pair of comb-shaped electrodes is formed on one side of the first film, and a rectangular area of a positively charged organic molecular film and a rectangular area of a negatively charged organic molecular film are formed on one side of the second film. Are alternately arranged, and the width of the adjacent rectangular area is equal to the width of the comb-shaped electrode. A large number of the films are stacked so that the surface of the comb-shaped electrode and the surface of the organic molecular film are usually opposed to each other at an interval of less than 100 μm, preferably less than 1 μm, and the liquid is filled between the films, An AC voltage, for example, 18
This is a film-shaped actuator having a structure capable of applying an AC voltage having a phase shift of 0 degrees. Further, if an organic molecular film is formed on the surface of the film on which the electrodes are formed, the repulsion due to the intermolecular force between the films is further increased, and the mutual movement becomes smoother. In this case, a tin oxide electrode on which an organic molecular film is easily formed is preferably used as the electrode.

【0069】本発明で用いるフィルムは絶縁性であれば
どのようなものでも良く、熱可塑性、熱硬化性樹脂、シ
リコンゴムなどの樹脂やガラスセラミックなどがある。
また、櫛形電極の材質は導電性であればどのようなもの
でも良く、アルミニウム、鉄、銅、白金、金、クロミウ
ムなどが使用できる。中でも、低価格であるアルミニウ
ムや、化学的に安定な白金などが好ましい。フィルム上
への電極の作成は、電子ビーム蒸着、スパッタ蒸着、熱
蒸着などの真空蒸着方法、電析方法、プリント印刷方法
を用いて行うことができる。また、櫛形のパターニング
は、それぞれの方法で電極をフィルム上に作成するとき
に櫛形パターンのマスクをフィルムに付着させておくこ
とによっても可能である。又はフィルム全面に電極を作
成した後、ホトリソグラフィー法によって櫛形電極パタ
ーンを作成することも可能である。フィルム状の電荷パ
ターンは、例えば、分子末端に電荷を有する有機分子膜
をパターン状に固定すれば良い。
The film used in the present invention may be any film as long as it has insulating properties. Examples of the film include thermoplastic and thermosetting resins, resins such as silicone rubber, and glass ceramics.
Further, the material of the comb-shaped electrode may be any material as long as it is conductive, and aluminum, iron, copper, platinum, gold, chromium and the like can be used. Among them, low cost aluminum and chemically stable platinum are preferable. The electrodes can be formed on the film by using a vacuum deposition method such as electron beam evaporation, sputter evaporation, or thermal evaporation, an electrodeposition method, or a print printing method. In addition, comb-shaped patterning is also possible by attaching a comb-shaped pattern mask to the film when an electrode is formed on the film by each method. Alternatively, after forming electrodes on the entire surface of the film, a comb-shaped electrode pattern can be formed by photolithography. The charge pattern in the form of a film may be formed by, for example, fixing an organic molecular film having a charge at a molecular end in a pattern.

【0070】本発明の構造体を含むマイクロポンプ 本発明のマイクロポンプはシリコン膜のダイヤフラムと
その上に形成された有機分子膜と電極とからなる。すな
わち、内側の円筒の周りに液体を挟んで外側の円筒が取
り囲む構造を持っている。外側の円筒の一部分にポンプ
の動作部分を含む部屋を設ける。この部屋と、内側円筒
との間にはダイヤフラムが設けられている。輸送すべき
液体は、例えば、シリコン膜のダイヤフラムと内側円筒
表面との間の間隙を輸送される。ダイヤフラムと向かい
合わせの部分に電極を設け、ダイヤフラムと電極との間
に電圧を印加する。電極の幅は一定間隔とし、該部屋は
例えばKOHを用いる異方性エッチングなどで形成さ
れ、ダイヤフラムは例えば基板がp型の半導体がエッチ
ングされて、厚さ約1μmのn型部分が残り、ダイヤフ
ラムが形成される。そのダイヤフラム表面に有機分子膜
を形成させ、その有機分子膜の表面には電荷を持たせ
る。例えば、約2mm径の円周上の電極部に対応してプ
ラスまたはマイナスの電荷を交互に持つ有機分子膜層が
配置される。ダイヤフラムと異方性エッチングされた該
部屋は媒質、例えば、水、アルコール、HPEなどの液
体で充填される。
Micropump including the structure of the present invention The micropump of the present invention comprises a diaphragm of a silicon film, an organic molecular film formed thereon, and electrodes. That is, it has a structure in which the outer cylinder surrounds the liquid around the inner cylinder. A part of the outer cylinder is provided with a room containing the working part of the pump. A diaphragm is provided between the room and the inner cylinder. The liquid to be transported is transported, for example, in the gap between the diaphragm of the silicon membrane and the inner cylindrical surface. An electrode is provided at a portion facing the diaphragm, and a voltage is applied between the diaphragm and the electrode. The width of the electrodes is constant, the chamber is formed by anisotropic etching using KOH, for example. Is formed. An organic molecular film is formed on the surface of the diaphragm, and the surface of the organic molecular film is charged. For example, an organic molecular film layer having alternating positive or negative charges is arranged corresponding to the electrode portion on the circumference having a diameter of about 2 mm. The diaphragm and the anisotropically etched chamber are filled with a medium, for example a liquid such as water, alcohol, HPE.

【0071】電極にマイナスまたはプラスの電圧が印加
されると、相対するプラス電荷を持つ有機分子膜との間
に引力または斥力が発生し、シリコンダイヤフラムのそ
の部分は外周方向または内周方向に移動し、隣の電荷領
域との間でポンプ領域を形成する。すなわち、電極にマ
イナスの電圧を印加すると、マイナスの電荷を持つ有機
分子膜のダイヤフラム部分は静電斥力により内側の円筒
に押し付けられ、プラスの電荷をもつ有機分子膜のダイ
ヤフラム部分は静電引力により外周方向に引き寄せられ
た状態になる。次に、電圧が変化して電極がプラスの電
圧を印加されると、先に内側の円筒に押し付けられてい
た有機分子膜のダイヤフラム部分は今度は外周方向に引
き寄せられ液体を受け入れる、他方、外周方向に引き寄
せられていた有機分子膜のダイヤフラム部分は今度は内
側の円筒に押し付けられて液体を押し出すことになる。
このようにして電圧の変化に応じてダイヤフラムが移動
し液体を一定方向に輸送することが可能となる。
When a negative or positive voltage is applied to the electrode, an attractive or repulsive force is generated between the electrode and the organic molecular film having the opposite positive charge, and that portion of the silicon diaphragm moves in the outer circumferential direction or the inner circumferential direction. Then, a pump region is formed between adjacent charge regions. That is, when a negative voltage is applied to the electrode, the diaphragm portion of the organic molecular film having a negative charge is pressed against the inner cylinder by electrostatic repulsion, and the diaphragm portion of the organic molecular film having a positive charge is generated by electrostatic attraction. The state is drawn toward the outer periphery. Next, when the voltage is changed and the electrode is applied with a positive voltage, the diaphragm portion of the organic molecular film, which has been pressed against the inner cylinder, is now drawn in the outer circumferential direction and receives the liquid, while the outer circumferential portion receives the liquid. The diaphragm portion of the organic molecular film that has been drawn in the direction is now pressed against the inner cylinder to push out the liquid.
In this way, the diaphragm moves according to the change in the voltage, and the liquid can be transported in a certain direction.

【0072】本発明の構造体を含む除振台 本発明の構造体を含む除振台は二つの平板とその上に形
成された二つの有機分子膜とから構成される。これらの
有機分子膜は平板に結合するアンカー部分と、力学的な
弾性体の働きをする中間部分と、電荷をもつ表面部分と
からなる。両平板の有機分子膜の電荷は同符号であり、
両者の間には媒質が充填されている。この二つの平板は
対向することにより静電的斥力が働く。二つの平板の距
離は、通常100μm未満であり、好ましくは1μm未
満である。各々の平板に形成される有機分子膜の厚さは
約0.15μmである。下方の平板は媒質中の両有機分
子膜の間の分子間斥力で浮上している。
[0072] anti-vibration table, including a structure of the vibration isolation table present invention comprising a structure of the present invention is composed of the two organic molecular film formed thereon with two plates. These organic molecular films include an anchor portion bonded to a flat plate, an intermediate portion acting as a dynamic elastic body, and a charged surface portion. The charges of the organic molecular films on both plates have the same sign,
A medium is filled between the two. The two flat plates oppose each other to generate an electrostatic repulsion. The distance between the two flat plates is usually less than 100 μm, preferably less than 1 μm. The thickness of the organic molecular film formed on each flat plate is about 0.15 μm. The lower flat plate is floating due to the intermolecular repulsion between the two organic molecular films in the medium.

【0073】本発明の除振台の下部平板の表面に振動が
加わると、下部の平板2の表面は微視的に見ると波打っ
ているが、波打ちによって、下部の平板の有機分子膜2
の電荷が上部の平板の有機分子膜1の電荷に近づく部分
と電荷から遠ざかる部分が生ずる。下部の平板の有機分
子膜2の運動により下部の有機分子膜2には有機分子膜
1の電荷が接近する部分と遠ざかる部分とができ、接近
部分では上部平板の重さを保持するため下部平板の有機
分子膜2の弾性体部分は縮んでエネルギーが貯えられ
る。一方、遠ざかる部分では、逆に該有機分子膜2の弾
性体部分は伸びてエネルギーが小さくなる。平均として
該有機分子膜2の弾性体に蓄えられるエネルギーの総和
はゼロとなる。下部平板の振動は伝播していくから、こ
の伝播する波のエネルギーは伝播に応じて上部平板と下
部平板の上に形成された有機分子膜の振動のエネルギー
に変換される。以上のように、下部平板に伝わる振動は
吸収されて上部平板の振動は減衰する。
When vibration is applied to the surface of the lower flat plate of the anti-vibration table of the present invention, the surface of the lower flat plate 2 is wavy when viewed microscopically.
A portion where the charge approaches the charge of the organic molecular film 1 of the upper flat plate and a portion where the charge moves away from the charge occur. Due to the movement of the organic molecular film 2 of the lower flat plate, a portion where the charge of the organic molecular film 1 approaches and separates from the lower organic molecular film 2 is formed. The elastic portion of the organic molecular film 2 is shrunk to store energy. On the other hand, in the part that goes away, the elastic part of the organic molecular film 2 expands and the energy becomes small. On average, the total energy stored in the elastic body of the organic molecular film 2 is zero. Since the vibration of the lower flat plate propagates, the energy of the propagating wave is converted into the vibration energy of the organic molecular film formed on the upper flat plate and the lower flat plate according to the propagation. As described above, the vibration transmitted to the lower flat plate is absorbed, and the vibration of the upper flat plate is attenuated.

【0074】本発明の構造体を含む微小ノズル 本発明の構造体を含む微小ノズルは、二つの円錐面とそ
の上に形成された有機分子膜とから構成される。ノズル
コアの表面には有機分子膜を形成し、一方のノズル出口
にも同様の有機分子膜を形成する。両有機分子膜はノズ
ルコア部分またはノズル出口部分の表面に共有結合させ
るためのアンカー部分と力学的な弾性体の働きをする中
間部分と電荷をもつ表面部分とからなる。この第1の円
錐面に対向して第2の円錐面が設けられ、第1の円錐面
と第2の円錐面の間には媒質である噴射用液体が充填さ
れる。噴射用液体は、通常、水、アルコール、有機溶剤
などである。
Micro Nozzle Containing the Structure of the Present Invention The micro nozzle including the structure of the present invention comprises two conical surfaces and an organic molecular film formed thereon. An organic molecular film is formed on the surface of the nozzle core, and a similar organic molecular film is formed at one nozzle outlet. Both organic molecular films include an anchor portion for covalently bonding to the surface of the nozzle core portion or the nozzle outlet portion, an intermediate portion acting as a dynamic elastic body, and a charged surface portion. A second conical surface is provided so as to face the first conical surface, and a space between the first and second conical surfaces is filled with an ejection liquid as a medium. The jetting liquid is usually water, alcohol, an organic solvent, or the like.

【0075】噴射を止めるときは、ノズルコアがノズル
出口に進み、相互の分子間斥力によりノズルが噴射用液
体の流量を少なくし、噴射できないようにする。第1の
ノズルコアと第2のノズル出口のそれぞれの表面に形成
された有機分子膜により、二つの平板が対向すると静電
気斥力が働く。二つの平板の間は、有機分子膜1と2が
接触するまで接近して噴射液を止める。有機分子膜1お
よび2が接触表面に形成されていないときは、ノズルの
先端部分はすぐ摩耗し、ノズルの寿命が短くなる。本発
明によれば、耐摩耗層の接触による損傷が低減できる。
When the injection is stopped, the nozzle core advances to the nozzle outlet, and the mutual molecular repulsion causes the nozzle to reduce the flow rate of the injection liquid so that the injection cannot be performed. When two flat plates face each other due to the organic molecular films formed on the respective surfaces of the first nozzle core and the second nozzle outlet, electrostatic repulsion acts. The injection liquid is stopped between the two flat plates until the organic molecular films 1 and 2 come into contact with each other, and the jetting liquid is stopped. When the organic molecular films 1 and 2 are not formed on the contact surface, the tip portion of the nozzle wears immediately, and the life of the nozzle is shortened. According to the present invention, damage due to contact of the wear-resistant layer can be reduced.

【0076】[0076]

【実施例】以下、実施例および参考例により本発明をさ
らに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等によ
りなんら限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Reference Examples, but the present invention is not limited to these Examples and the like.

【0077】参考例1金属製の基体の表面における有機分子膜の形成 イソプロパノール18mlと4−ビニルアントラニル酸
0.2mlを混合して溶液Aを調製した。次に、この溶
液A中に銅製の基体を浸漬し、そのまま1時間放置し
た。その後、この基体を約100mlのベンゼンでリン
スし、自然放置して乾燥させることにより薄膜を形成さ
せた。薄膜が形成したことの確認は、フーリエ変換赤外
分光法による特徴的シグナルの確認により行った。次
に、蒸留精製したトルエン50mlにスチレンモノマー
20mlとアゾビスイソブチロニトリル40mgを加
え、そこへ前述の薄膜を形成した基体を浸漬させた。そ
して窒素バブリングを30分間行って溶存酸素を除去し
た後、100℃で1時間加熱した。その後、この基体を
トルエンでリンスし、自然放置して乾燥させることによ
り薄膜を形成させた。得られた薄膜はフーリエ変換赤外
分光法、紫外可視分光分析法による分析により、基体の
銅原子にアミノ基由来の窒素原子とカルボキシル基由来
の酸素原子が配位結合をしており、基体上に4−ビニル
アントラニル酸由来の単分子層が形成されており、この
単分子層上にポリスチレンが結合していることが明らか
となった。
Reference Example 1 Formation of an organic molecular film on the surface of a metal substrate A solution A was prepared by mixing 18 ml of isopropanol and 0.2 ml of 4-vinylanthranilic acid. Next, a copper base was immersed in the solution A, and left as it was for 1 hour. Thereafter, the substrate was rinsed with about 100 ml of benzene, allowed to stand naturally, and dried to form a thin film. The formation of the thin film was confirmed by confirming characteristic signals by Fourier transform infrared spectroscopy. Next, 20 ml of styrene monomer and 40 mg of azobisisobutyronitrile were added to 50 ml of distilled and purified toluene, and the substrate on which the above-described thin film was formed was immersed therein. Then, nitrogen bubbling was performed for 30 minutes to remove dissolved oxygen, followed by heating at 100 ° C. for 1 hour. Thereafter, the substrate was rinsed with toluene, allowed to stand naturally and dried to form a thin film. The obtained thin film was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy and ultraviolet-visible spectroscopy, and a nitrogen atom derived from an amino group and an oxygen atom derived from a carboxyl group were coordinated to the copper atom of the substrate. Formed a monomolecular layer derived from 4-vinylanthranilic acid, and it was clarified that polystyrene was bonded to this monomolecular layer.

【0078】参考例2ガラス製基体の表面における有機分子膜の形成 蒸留精製したヘキサデカン14ml、蒸留精製したテト
ラヒドロフラン2ml、10−(チエニル)デシルトリ
クロロシラン2ml、および乾燥FeCl3 を10.8
mg混合し、30分間攪拌して溶液Bを調製した。次
に、この溶液B中にガラス基体を浸漬し、そのまま1時
間放置した。その後、この基体を約100mlのテトラ
ヒドロフランでリンスし、自然乾燥させることにより薄
膜を形成させた。薄膜をフーリエ変換赤外分光法および
紫外可視分光分析法により分析し、ガラス基体にシロキ
サン結合によって3−デシルチオフェンからなる層が固
定され、その層に10−(チエニル)デシルトリクロロ
シランをポリマー化した層が固定されていること、そし
て10−(チエニル)デシルトリクロロシランは互いに
チオフェン環の2位の位置で結合してポリマー化してい
ること、また、3−デシルチオフェンからなる層とこの
ポリマーも同様にしてチオフェン環の2位の位置で互い
に結合していること、さらに、10−(チエニル)デシ
ルトリクロロシランのトリクロロシラン基は、水分を含
む雰囲気下において、それぞれ近傍のトリクロロシラン
基とシロキサン結合を形成し、ポリマーは互いに結合し
ていることが明らかとなった。上に得られた有機分子膜
を偏向解析した結果、その膜厚は12nm(屈折率1.
49)であった。
Reference Example 2 Formation of Organic Molecular Film on Surface of Glass Substrate 14 ml of distilled and purified hexadecane, 2 ml of distilled and purified tetrahydrofuran, 2 ml of 10- (thienyl) decyltrichlorosilane, and 10.8% of dry FeCl 3 were added.
The mixture was stirred for 30 minutes to prepare a solution B. Next, the glass substrate was immersed in this solution B and left as it was for 1 hour. Thereafter, the substrate was rinsed with about 100 ml of tetrahydrofuran and air-dried to form a thin film. The thin film was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy and ultraviolet-visible spectroscopy, and a layer composed of 3-decylthiophene was fixed to a glass substrate by a siloxane bond, and 10- (thienyl) decyltrichlorosilane was polymerized on the layer. The layer is fixed, and 10- (thienyl) decyltrichlorosilane is bonded to each other at the 2-position of the thiophene ring to form a polymer. The same applies to the layer composed of 3-decylthiophene and this polymer. And the trichlorosilane group of 10- (thienyl) decyltrichlorosilane forms a siloxane bond with a neighboring trichlorosilane group under an atmosphere containing moisture. Formed and the polymers were found to be bonded to each other. As a result of deflection analysis of the organic molecular film obtained above, the film thickness was 12 nm (refractive index 1.
49).

【0079】参考例3有機分子膜に使用するポリぺプチドの調製 本発明の構造体の有機分子膜に使用するポリぺプチドと
しては、有機分子膜が電荷を持つことを特に要求されな
い場合は、ポリグリシン、ポリフェニルアラニン、ポリ
アラニン、ポリロイシン、ポリイソロイシン、ポリバリ
ン、ポリプロリン、ポリセリン、ポリスレオニンまたは
ポリチロシンの中から目的に応じて選択することができ
る。ポリフェニルアラニンを例にとって説明すると、ポ
リTをDNA合成機を用いて合成し、DNAポリメラー
ゼを用いて二本鎖を形成させ、さらにリガーゼを用いて
得られた二本鎖DNAを複数個連結して必要なポリぺプ
チド分子量に対応する二本鎖DNAを合成する。ついで
これに適当なリンカーを結合した後、適当な制限酵素を
用いて消化し、発現ベクターに組み込んで組換えベクタ
ーを調製する。得られた組換えベクターを大腸菌に導入
し、目的の大きさのポリフェニルアラニンに対応するD
NA鎖を導入された大腸菌を選択し、これを培養してD
NA鎖を発現させ、産生されたポリフェニルアラニンを
分離精製する。
REFERENCE EXAMPLE 3 Preparation of Polypeptide Used for Organic Molecular Film The polypeptide used for the organic molecular film of the structure of the present invention is not particularly required when the organic molecular film is not required to have a charge. It can be selected from polyglycine, polyphenylalanine, polyalanine, polyleucine, polyisoleucine, polyvaline, polyproline, polyserine, polythreonine or polytyrosine according to the purpose. Taking polyphenylalanine as an example, poly-T is synthesized using a DNA synthesizer, a double strand is formed using DNA polymerase, and a plurality of double-stranded DNAs obtained using ligase are ligated. A double-stranded DNA corresponding to the required polypeptide molecular weight is synthesized. Next, after binding an appropriate linker thereto, the resultant is digested with an appropriate restriction enzyme, and inserted into an expression vector to prepare a recombinant vector. The resulting recombinant vector is introduced into Escherichia coli, and D
E. coli into which the NA chain has been introduced is selected, and this is cultured to obtain D.
The NA chain is expressed, and the produced polyphenylalanine is separated and purified.

【0080】参考例4スライダーまたはステータの表面にパターン化された電
荷分布を持つ有機分子膜の形成 本発明のモータのスライダーまたはステータの表面に微
細なパターン化された電荷分布を持つ有機分子膜を形成
するには、前記のように幾つかの方法がある。しかし、
ここでは電子線による方法を採用する。予め、有機分子
膜をスライダーまたはステータの表面の全面に作製して
おき、これを電子線描画装置に導入し、分子膜が不必要
な部分に電子線を照射する。こうして不要な部分を除去
する。この方法を用いて極めて細かいパターンを描くこ
とができる。
REFERENCE EXAMPLE 4 A patterned electrode on the surface of a slider or a stator
Formation of Organic Molecular Film Having Load Distribution There are several methods for forming an organic molecular film having a fine patterned charge distribution on the surface of the slider or stator of the motor of the present invention, as described above. But,
Here, a method using an electron beam is adopted. An organic molecular film is prepared in advance on the entire surface of the slider or the stator, introduced into an electron beam lithography apparatus, and a portion where the molecular film is unnecessary is irradiated with an electron beam. Thus, unnecessary portions are removed. Very fine patterns can be drawn using this method.

【0081】有機分子膜上の荷電は以下のようにして作
製する。先ず、上記のようにしてモータのスライダーま
たはステータの表面の全面に末端にアミノ基を有するト
リクロロシラン誘導体を結合させ、次いでパターンに従
って電子線で不要な部分(負電荷を付与する部分)のア
ミノシランを除去する。ついで正電荷を付与する部分に
1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カル
ボジイミド(EDC)を用いてポリリシンを結合させ
る。ついで再び最初に除去した基体の表面部分に再びア
ミノシランを結合させ、今度はグルタルアルデヒドを用
いてアミノシランのアミノ基とポリグルタミン酸の末端
アミノ基とを結合させる。こうしてモータのスライダー
またはステータの表面にパターンに従って正電荷と負電
荷を分布させることができる。
The charge on the organic molecular film is produced as follows. First, a trichlorosilane derivative having an amino group at the end is bonded to the entire surface of the slider or stator of the motor as described above, and then an unnecessary portion (a portion to impart a negative charge) of aminosilane is removed by an electron beam according to a pattern. Remove. Then, polylysine is bonded to the portion to which a positive charge is to be applied using 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC). Then, the aminosilane is bonded again to the surface portion of the substrate removed first, and then the amino group of the aminosilane is bonded to the terminal amino group of polyglutamic acid using glutaraldehyde. In this way, positive and negative charges can be distributed on the surface of the slider or the stator of the motor according to the pattern.

【0082】以下に本発明について、そのギャップが1
μm未満の構造体を含む実施例とギャップが100μm
未満の構造体を含む実施例とに分け、図面を参照しなが
ら説明する。
Hereinafter, in the present invention, the gap is 1
Example including structures smaller than μm and gap of 100 μm
The description will be made with reference to the drawings by dividing the embodiment into examples including the following structures.

【0083】ギャップが1μm未満の本発明の構造体の
実施例
The structure of the present invention having a gap of less than 1 μm
Example

【0084】実施例1 本発明の構造体の一例を図1に示す。本発明の構造体
は、近接して相対する二つの基体1および2の表面の少
なくとも一方(例えば基体1の表面)に有機分子膜4が
形成され、該有機分子膜4の表面と他方の基体(例えば
基体2)の表面または基体2の上の有機分子膜5の表面
との間のギャップ3が1μm未満である構造体である。
本発明の構造体の重要な構成体である有機分子膜4およ
び5は、例えば、参考例1〜参考例4に記載した方法に
より、基体表面に形成させる。この構造体においては、
該有機分子膜表面と相対する基体表面または基体表面上
の有機分子膜表面との間に働く立体斥力により両表面間
の微小ギャップが維持されている。また、本発明の構造
体の両基体表面の潤滑性は該有機分子膜の弾性により保
持される。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an example of the structure of the present invention. In the structure of the present invention, the organic molecular film 4 is formed on at least one of the surfaces of the two substrates 1 and 2 (for example, the surface of the substrate 1) which are closely adjacent to each other. This is a structure in which the gap 3 between the surface of (for example, the substrate 2) or the surface of the organic molecular film 5 on the substrate 2 is less than 1 μm.
The organic molecular films 4 and 5, which are important constituents of the structure of the present invention, are formed on the surface of the base by, for example, the methods described in Reference Examples 1 to 4. In this structure,
A minute gap between both surfaces is maintained by the steric repulsion acting between the organic molecular film surface and the surface of the substrate facing the organic molecular film or the surface of the organic molecular film on the substrate surface. Further, the lubricity of the surfaces of both substrates of the structure of the present invention is maintained by the elasticity of the organic molecular film.

【0085】本発明の構造体の形状は特に制限されず、
二つの基体の表面が相互に近接しており、その少なくと
も一方の表面に有機分子膜が共有結合により形成されて
おり、この有機分子膜と他方の基体の表面または他方の
基体表面に共有結合している有機分子膜とのギャップが
1μm未満であるという条件を満たす構造体であれば如
何なる形状であってもよい。例えば、両基体が平面であ
っても、両基体が円筒であっても、あるいは両基体がそ
の他の形状であってもよい。さらに、両基体の表面の全
部ではなくその一部が近接して相対している構造体であ
ってもよい。本発明の第2の構造体(図1−a)は、そ
の基体の一方に電極6を設置し、電界を印加することに
より他方の基体の表面間に静電斥力を発生させる。本発
明の第3の構造体は、さらにその基体の表面部分に誘電
体層7(図1−b)または耐摩耗層8(図1−c)ある
いは誘電体層7と耐摩耗層8の両者(図1−d)を設け
その上に有機分子膜を形成させる。かかる耐摩耗層とし
ては、ダイヤモンド・ライク・カーボン膜、イオン注入
膜または窒化膜などを例示でき、そして誘電体層として
はチタン酸バリウム(BaTiO3 )やバリウム・スト
ロンチウム・タンタレート(BST)などを例示でき
る。該有機分子膜の周囲は、例えば、水、水溶液、炭素
数1〜6の低級アルコール、ハイドロパーフルオロポリ
エチレンやパーフルオロポリエチレンなどのフッ素高分
子化合物、または潤滑油などの油性材料、界面活性剤な
どで充填されていてもよい。
The shape of the structure of the present invention is not particularly limited.
The surfaces of the two substrates are close to each other, and an organic molecular film is formed by covalent bonding on at least one surface thereof, and the organic molecular film is covalently bonded to the surface of the other substrate or the surface of the other substrate. Any structure may be used as long as the structure satisfies the condition that the gap with the organic molecular film is less than 1 μm. For example, both substrates may be planar, both substrates may be cylindrical, or both substrates may have other shapes. Further, a structure may be used in which a part of the surfaces of both bases, but not all of them, is closely adjacent to each other. In the second structure (FIG. 1A) of the present invention, an electrode 6 is provided on one of the substrates, and an electrostatic repulsion is generated between the surfaces of the other substrates by applying an electric field. The third structure of the present invention further comprises a dielectric layer 7 (FIG. 1-b) or an abrasion-resistant layer 8 (FIG. 1-c) or both of the dielectric layer 7 and the abrasion-resistant layer 8 on the surface of the substrate. (FIG. 1-d) is provided and an organic molecular film is formed thereon. Examples of the wear-resistant layer include a diamond-like carbon film, an ion-implanted film and a nitride film, and examples of the dielectric layer include barium titanate (BaTiO 3 ) and barium strontium tantalate (BST). it can. The periphery of the organic molecular film is, for example, water, an aqueous solution, a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a fluoropolymer compound such as hydroperfluoropolyethylene or perfluoropolyethylene, an oily material such as lubricating oil, a surfactant, and the like. May be filled.

【0086】実施例2 図2は本発明の超小型モータのスライダー・ステータの
構造を示す断面図である。本図において、11はスライ
ダー、12はステータ、13はギャップ、14はスライ
ダー表面に形成された有機分子膜、15はステータ表面
に形成された有機分子膜、16は電極である。図2にお
いて11がステータ、12がスライダーであってもよ
い。スライダー11上には有機分子膜14がそしてステ
ータ12上には有機分子膜15が形成されている。これ
らの有機分子膜表面の間にはギャップ13があり、その
距離は約0.2μmである。ステータ12の内径は2m
m程度である。スライダー11はアルミナ系のセラミッ
クスで研削研磨され、加工精度は10nm以下である。
スライダー11には電極16が埋め込まれている。スラ
イダー11内に埋め込まれる電極16としては、例え
ば、スライダの表面がn型のシリコン半導体で形成さ
れ、内部が導電機構の異なるp型が拡散されたシリコン
半導体で形成されたものが用いられる。内部のp型半導
体にプラスの電圧を加えるとp・n接合部にに電子が集
中し、n型のシリコン半導体表面には空乏層が拡がり、
見かけ上絶縁体のように振る舞い、絶縁された電極とし
て用いることができる。
Embodiment 2 FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a slider / stator of a micro motor according to the present invention. In this figure, 11 is a slider, 12 is a stator, 13 is a gap, 14 is an organic molecular film formed on the slider surface, 15 is an organic molecular film formed on the stator surface, and 16 is an electrode. In FIG. 2, 11 may be a stator and 12 may be a slider. An organic molecular film 14 is formed on the slider 11 and an organic molecular film 15 is formed on the stator 12. There is a gap 13 between the surfaces of these organic molecular films, and the distance is about 0.2 μm. The inner diameter of the stator 12 is 2 m
m. The slider 11 is ground and polished with alumina ceramics, and has a processing accuracy of 10 nm or less.
An electrode 16 is embedded in the slider 11. As the electrode 16 embedded in the slider 11, for example, an electrode whose surface is formed of an n-type silicon semiconductor and whose inside is formed of a p-type diffused silicon semiconductor having a different conductive mechanism is used. When a positive voltage is applied to the internal p-type semiconductor, electrons concentrate on the pn junction, and a depletion layer spreads on the surface of the n-type silicon semiconductor,
It behaves like an insulator and can be used as an insulated electrode.

【0087】有機分子膜は基体の表面に共有結合したい
わゆる高分子の集合であるが、高分子が単独で基体表面
に結合しているときは、図3aおよび図3bに示すよう
に、高分子コイルの長さは50nm程度となり、体積占
有率は1%程度であるが、多数がある程度密に共有結合
するとそれらの分子相互間に働く分子間力により相互に
反撥しあって有機分子膜が延びた形になり、体積占有率
が大きくなると共に有機分子膜の層が70nm程度の厚
さになる。トルエン中で雲母基体表面に分子量1400
0のポリスチレンをグラフトし、グラフトした高分子を
対面するように配置し150nm以下に接近させた場合
の基体相互間に働く立体斥力を図3cに示す(J.N.
イスラエルアチヴィリ著「分子間力と表面力」第2版、
近藤/大島訳、285頁)。グラフトされた高分子間の
立体斥力は高分子が接触する150nm付近から増加
し、100nm以下になると急激に増加する。分子間立
体斥力ポテンシャルWは下記の式で求められる。 W=BkTEXP(−πD/L) ただし、Bは定数、kはボルツマン定数、Tは温度、D
は基体表面間の距離、Lは有機分子膜の厚さである。こ
の立体斥力により、スライダーとステータはお互いに反
撥しあい、スライダー・ステータ間の凝着がなくなり、
スライダーの回転が円滑になる。
The organic molecular film is a so-called polymer assembly covalently bonded to the surface of the substrate. When the polymer is bonded to the surface of the substrate alone, as shown in FIGS. The length of the coil is about 50 nm, and the volume occupancy is about 1%. The volume occupancy increases and the thickness of the organic molecular film layer becomes about 70 nm. Molecular weight 1400 on mica substrate surface in toluene
FIG. 3c shows the steric repulsion acting between the substrates when the polystyrene of No. 0 is grafted, the grafted polymer is arranged so as to face each other, and is brought close to 150 nm or less (JN.
"Intermolecular Force and Surface Force", 2nd Edition
Kondo / Oshima translation, p. 285). The steric repulsion between the grafted polymers increases from around 150 nm where the polymers contact, and sharply increases below 100 nm. The intermolecular steric repulsion potential W is obtained by the following equation. W = BkTEXT (−πD / L) where B is a constant, k is Boltzmann's constant, T is temperature, D
Is the distance between the substrate surfaces, and L is the thickness of the organic molecular film. Due to this three-dimensional repulsion, the slider and the stator repel each other, and there is no sticking between the slider and the stator,
The rotation of the slider becomes smooth.

【0088】さらに、スライダー・ステータ間の斥力は
下記の構造および方法によって増加させることができ
る。すなわち、図2のステータ12の表面に、電荷を持
つまたは解離して電荷を持ちうる官能基、例えばカルボ
ン酸基もしくはスルホン酸基またはアミノ基もしくは第
四級アンモニウム基を導入した有機分子膜15を形成さ
せる。適当な溶媒中でこれらの官能基は−または+の電
荷を持つ。表面電荷量σは単位面積当たり5mC/m2
と測定され、その場合の電界強度Eは約 E=σ/2εo≒2×108 (V/m) となる。 ただし、εo(真空下での誘電率)=8.85×10
-12 (F/m) スライダーとステータの対向する面積が受ける力(F)
と圧力(P)は、r=3mm、l=10mmとすると、
S=πrlであるから、FおよびPの大きさはおよそ、 F=qE≒100N P=F/S≒106 Pa となる。
Further, the repulsion between the slider and the stator can be increased by the following structure and method. That is, on the surface of the stator 12 in FIG. 2, an organic molecular film 15 into which a functional group having a charge or capable of dissociating and having a charge, for example, a carboxylic acid group or a sulfonic acid group, or an amino group or a quaternary ammonium group is introduced. Let it form. In a suitable solvent, these functional groups have a negative or positive charge. The surface charge amount σ is 5 mC / m 2 per unit area.
The electric field strength E in this case is about E = σ / 2εo ≒ 2 × 10 8 (V / m). Here, εo (dielectric constant under vacuum) = 8.85 × 10
-12 (F / m) Force received by opposing area of slider and stator (F)
And pressure (P) are r = 3 mm and l = 10 mm,
Since S = πrl, the magnitudes of F and P are approximately as follows: F = qEN100N P = F / S 610 6 Pa

【0089】また、図2のステータ12の表面に形成さ
れた有機分子膜15とスライダー11に埋め込まれた電
極16が発生する電界による力を利用することもでき
る。スライダー11の内部の電極16に10Vの電圧を
0.1μmのギャップdに印加した場合の電界強度Eは E=V/d=1×108 (V/m) となる。表面電荷量σは単位面積当たり1mC/m2
測定された。スライダーとステータの対向する面積が受
ける力(F)と圧力(P)は、 r=3mm、l=10mmとすると、 q=5×10-7C F=qE=50N P=F/S≒5×105 Pa となる。上記のように、スライダーとステータ間に発生
する立体斥力や静電力を利用してスライダーとステータ
の間にギャップを保ち、両者の摩擦を低減すると共に、
停止時においてもスライダーとステータが直接接触せ
ず、回転始動時、回転時においても接触摺動することの
ないモータを提供する。
Further, the force by the electric field generated by the organic molecular film 15 formed on the surface of the stator 12 and the electrode 16 embedded in the slider 11 in FIG. 2 can be used. The electric field intensity E when a voltage of 10 V is applied to the gap d of 0.1 μm to the electrode 16 inside the slider 11 is E = V / d = 1 × 10 8 (V / m). The surface charge amount σ was measured as 1 mC / m 2 per unit area. The force (F) and the pressure (P) received by the opposing area of the slider and the stator are as follows: r = 3 mm, l = 10 mm, q = 5 × 10 −7 C F = qE = 50N P = F / S ≒ 5 × 10 5 Pa. As described above, the gap between the slider and the stator is maintained by utilizing the three-dimensional repulsion and electrostatic force generated between the slider and the stator, and the friction between the two is reduced.
Provided is a motor in which a slider and a stator do not directly contact each other even when stopped, and do not slide and contact even when starting rotation or rotating.

【0090】図4−1において、スライダー11表面の
有機分子膜14およびステータ12表面の有機分子膜1
5の機能は、(1)スライダー表面とステータ表面の距
離が接近したときに有機分子膜4と有機分子膜5の間に
強い圧力を発生すること、(2)スライダー11表面と
ステータ12表面との距離がさらに接近し、有機分子膜
14と有機分子膜15が接触しそうになったとき立体斥
力が働き、スライダー表面とステータ表面の間に大きな
反撥力が生ずること、(3)両者の距離がさらに接近
し、スライダーとステータが接触したときに、有機分子
膜14と有機分子膜15が磨耗し、スライダーおよびス
テータの摩耗を防ぐ役割を果たすこと、などにある。す
なわち、有機分子膜14と有機分子膜15は相互に斥力
を発生し、両者が同種の電荷を持つときはさらに静電反
撥力を生じ、また、スライダー11とステータ12が接
触摺動するときは耐摩耗層として働く。
In FIG. 4A, the organic molecular film 14 on the surface of the slider 11 and the organic molecular film 1 on the surface of the stator 12 are shown.
The functions of 5 are (1) to generate a strong pressure between the organic molecular film 4 and the organic molecular film 5 when the distance between the slider surface and the stator surface is short, and (2) to generate a strong pressure between the slider 11 surface and the stator 12 surface. (3) When the organic molecular film 14 and the organic molecular film 15 are likely to come into contact with each other, a steric repulsion acts to generate a large repulsive force between the slider surface and the stator surface. The organic molecular films 14 and 15 are worn when the slider comes closer and the slider comes into contact with the stator. That is, the organic molecular film 14 and the organic molecular film 15 generate repulsive force mutually, further generate an electrostatic repulsion when both have the same kind of electric charge, and when the slider 11 and the stator 12 contact and slide, Works as a wear-resistant layer.

【0091】また、ステータ12の表面を有機分子膜1
5と誘電体層17で構成することができる(図4−
2)。この場合、誘電体層17は有機分子膜15の電荷
を補い有機分子膜14と有機分子膜15の間の斥力を増
大させる効果を発揮する。誘電体層は通常有機分子膜の
下地に設ける。誘電体としては、チタン酸バリウム(B
aTiO3 )やバリウム・ストロンチウム・タンタレー
ト(BST)を用いる。また、ステータ12の表面を有
機分子膜15と耐摩耗層18により構成することができ
る(図4−3)。この場合、スライダーとステータが接
触摺動するときの耐摩耗性が向上する。耐摩耗層に使用
される材料としては、例えば、ダイヤモンド・ライク・
カーボン膜、イオン注入膜または窒化膜などが挙げられ
る。さらに、有機分子膜の下地に誘電体層17と耐摩耗
層18を設けることができる(図4−4)。この場合は
スライダーとステータが接触摺動するときの反撥力と耐
摩耗性を向上させる。
The surface of the stator 12 is coated with the organic molecular film 1.
5 and a dielectric layer 17 (see FIG. 4).
2). In this case, the dielectric layer 17 has the effect of supplementing the charge of the organic molecular film 15 and increasing the repulsive force between the organic molecular film 14 and the organic molecular film 15. The dielectric layer is usually provided under the organic molecular film. Barium titanate (B
aTiO 3 ) or barium strontium tantalate (BST) is used. Further, the surface of the stator 12 can be constituted by the organic molecular film 15 and the wear-resistant layer 18 (FIG. 4C). In this case, the abrasion resistance when the slider and the stator slide in contact with each other is improved. Materials used for the wear-resistant layer include, for example, diamond-like
Examples include a carbon film, an ion-implanted film, and a nitride film. Further, a dielectric layer 17 and a wear-resistant layer 18 can be provided as a base of the organic molecular film (FIG. 4-4). In this case, the repulsion and abrasion resistance when the slider and the stator are slid in contact with each other are improved.

【0092】さらに、図5に示すように有機分子膜15
とスライダー11に埋め込まれた電極16に交流電界を
印加すると、スライダーとステータの間に充填されてい
る絶縁性媒質と絶縁性の高い有機分子膜15との間に電
圧がかかる。絶縁材料に交流を印加すると、ホールと電
子の移動度の差により図6に示すように絶縁性物質が電
荷を持つ。最初、交流印加電圧はプラスマイナス等分に
印加されるが、時間とともに電荷がマイナスに蓄積さ
れ、徐々に電圧がマイナス方向に変化し、電子の緩和す
る逆流分を除いた自己バイアス電圧が印加される。電極
からはマイナスにチャージしたスライダーに対して正方
向の電界がかかり、ステータ表面に密着した有機分子膜
の電荷と電界に斥力が発生する。媒質が導電性物質の場
合は、有機分子膜14と有機分子膜15の表面に絶縁膜
を形成し見かけ上媒質全体が絶縁性のようにして、電界
を印加できる構造とする。上記のようにして、本発明の
構造にさらに静電的斥力を加味した構造も本発明の構造
に含まれる。
Further, as shown in FIG.
When an AC electric field is applied to the electrode 16 embedded in the slider 11 and the slider 11, a voltage is applied between the insulating medium filled between the slider and the stator and the organic molecular film 15 having high insulation. When an alternating current is applied to the insulating material, the insulating substance has charges as shown in FIG. 6 due to a difference in mobility between holes and electrons. Initially, the AC applied voltage is applied equally in plus and minus, but the charge is accumulated in minus over time, the voltage gradually changes in the minus direction, and the self-bias voltage except for the backflow where electrons relax is applied. You. A positive electric field is applied to the negatively charged slider from the electrode, and a repulsive force is generated between the electric charge and the electric field of the organic molecular film adhered to the stator surface. When the medium is a conductive substance, an insulating film is formed on the surface of the organic molecular film 14 and the organic molecular film 15 so that the entire medium is apparently insulative so that an electric field can be applied. As described above, a structure in which an electrostatic repulsion is further added to the structure of the present invention is also included in the structure of the present invention.

【0093】上記のモータを駆動させる手段としては、
通常の直流モータ、誘導モータ、同期モータまたは交流
整流子モータに用いられている駆動軸に結合されたコイ
ルを駆動手段として用いることができる。さらに、モー
タの径が微小になった場合は、通常のコイルを用いる駆
動装置ではトルクが小さくなるため実用化が困難とな
る。このような微小モータの場合は、静電相互作用を用
いることにより強力なトルクを発生させることができ
る。
Means for driving the above motor include:
A coil coupled to a drive shaft used in a normal DC motor, induction motor, synchronous motor or AC commutator motor can be used as the driving means. Further, when the diameter of the motor becomes small, it becomes difficult to put the motor into practical use because the torque becomes small in a driving device using a normal coil. In the case of such a minute motor, a strong torque can be generated by using an electrostatic interaction.

【0094】実施例3本発明の構造体を含む静電駆動モータ 図7に、本発明の構造体を含むモータの電極の一例の平
面図を示す。この図に示す電極は櫛形をしており、円筒
のスライダーに沿ってパターンを形成している。電極1
に交流電源(COSwt)を印加する。図8に、電極構造を含
んだギャップの断面図を示す。ギャップ13には、導電
性の媒質が充填されている。場合によっては媒質が充填
されていなくてもよい。ステータ12の表面には約10
nmの厚さの絶縁層19が形成してあり、厚さ約100
nmの有機分子膜15がその上に形成されている。有機
分子膜15の電荷分布25のパターンは約1μm毎に正
負が逆転するように形成されている。スライダー11と
ステータ12の間には、直流バイアス電圧が印加されて
おり、スライダーとステータの間には反撥力を働かせ
る。スライダー11の表面には、ITO等の材料で電極
16が約25nmの厚さで形成される。電極の上に約5
0nmの厚さの絶縁層19が形成され、表面は研磨さ
れ、表面平滑性は約10nm程度に仕上げられている。
電極16は約1μmの線幅で、有機分子膜15の正負の
パターンの1ピッチ分の間隔(約2μm)を置いて形成
される。電極16に加えられる電圧の位相が変化する
と、その変化に応じて有機分子膜15との間の引力また
は斥力が変化し、スライダー11に回転する接線方向の
力が加わる。
Embodiment 3 Electrostatic Drive Motor Including Structure of the Present Invention FIG. 7 is a plan view of an example of an electrode of a motor including a structure of the present invention. The electrodes shown in this figure are comb-shaped and form a pattern along a cylindrical slider. Electrode 1
AC power (COSwt). FIG. 8 shows a cross-sectional view of the gap including the electrode structure. The gap 13 is filled with a conductive medium. In some cases, the medium may not be filled. Approximately 10
An insulating layer 19 having a thickness of about 100 nm is formed, and a thickness of about 100
The organic molecular film 15 of nm is formed thereon. The pattern of the charge distribution 25 of the organic molecular film 15 is formed such that the sign is reversed every 1 μm. A DC bias voltage is applied between the slider 11 and the stator 12, and a repulsive force acts between the slider and the stator. On the surface of the slider 11, an electrode 16 is formed of a material such as ITO with a thickness of about 25 nm. About 5 on the electrode
An insulating layer 19 having a thickness of 0 nm is formed, the surface is polished, and the surface smoothness is finished to about 10 nm.
The electrodes 16 have a line width of about 1 μm and are formed at intervals of one pitch (about 2 μm) of the positive and negative patterns of the organic molecular film 15. When the phase of the voltage applied to the electrode 16 changes, the attractive force or the repulsive force with the organic molecular film 15 changes according to the change, and a rotating tangential force is applied to the slider 11.

【0095】図8に示す静電モータの動作を図9に示
す。図9−1に示したある瞬間にスライダー11に設置
された電極16に相対するステータ側の有機分子膜15
の領域の電荷がマイナスであり、電極16に与えている
電圧がマイナスになったとする。このとき、負電荷の有
機分子膜領域と電極16との間には斥力が生じ、スライ
ダーは矢印方向に移動し、次の瞬間に電極16はステー
タ側の有機分子膜の正電荷領域と相対することになる。
このとき、図9−2に示すように電極16にプラスの電
圧がかかれば、再び正電荷の有機分子膜と電極16との
間に駆動力である斥力が生じ、スライダーは矢印の方向
に移動する。このようにして、スライダーとステータの
間に連続的に同じ方向の駆動力が生じ、スライダーが回
転する。
FIG. 9 shows the operation of the electrostatic motor shown in FIG. At the moment shown in FIG. 9A, the organic molecular film 15 on the stator side opposed to the electrode 16 placed on the slider 11
Is assumed to be negative, and the voltage applied to the electrode 16 becomes negative. At this time, a repulsive force is generated between the negatively charged organic molecular film region and the electrode 16, the slider moves in the direction of the arrow, and at the next moment, the electrode 16 faces the positively charged region of the organic molecular film on the stator side. Will be.
At this time, if a positive voltage is applied to the electrode 16 as shown in FIG. 9B, a repulsive force as a driving force is generated again between the positively charged organic molecular film and the electrode 16, and the slider moves in the direction of the arrow. I do. In this way, a driving force is continuously generated in the same direction between the slider and the stator, and the slider rotates.

【0096】図10は、第2の電極構造の平面図を示
す。図10に示すように、一方の電極16に交流電源
(COSwt)を、他方の電極26に位相が180°遅れた交
流電源(COS(wt +π) )をつなぐ。電極16と電極26
は櫛形に相互に入り込んで形成されている。図11に
は、第2の電極構造を含んだギャップの断面図を示す。
ギャップの間は絶縁性媒質28で充填されている。ステ
ータには直接厚さ約100nmの有機分子膜15を共有
結合させる。この有機分子膜15のパターンはスライダ
ーの回転方向に約1μm毎に正負が逆転するように形成
される。スライダーとステータの間には、交流バイアス
電圧を印加してスライダーとステータ間に反撥力を働か
せる。交流バイアスは、駆動電圧の周波数よりも5倍以
上の十分高い周波数とし、駆動には影響しないようにす
る。
FIG. 10 shows a plan view of the second electrode structure. As shown in FIG. 10, an AC power supply (COSwt) is connected to one electrode 16 and an AC power supply (COS (wt + π)) whose phase is delayed by 180 ° is connected to the other electrode 26. Electrode 16 and electrode 26
Are formed so as to penetrate into each other in a comb shape. FIG. 11 is a sectional view of a gap including the second electrode structure.
The gap is filled with an insulating medium 28. An organic molecular film 15 having a thickness of about 100 nm is directly covalently bonded to the stator. The pattern of the organic molecular film 15 is formed such that the sign is reversed about every 1 μm in the rotation direction of the slider. An AC bias voltage is applied between the slider and the stator to exert a repulsive force between the slider and the stator. The AC bias is set to a frequency sufficiently higher than the frequency of the driving voltage by 5 times or more so as not to affect the driving.

【0097】スライダー表面には、電極1をITOなど
の材料を用い約25nmの厚さに形成する。電極の上に
約50nmの厚さの耐摩耗層18が形成され、表面は研
磨され、表面平滑性は約10nm程度に仕上げられてい
る。電極16は約0.7μmの線幅で、有機分子膜15
の正負のパターンの1ピッチ分の間隔(約2μm)を置
いて形成されており、COSwt の位相を持つ電源につなが
れている。電極26についても、約0.7μmの線幅
で、有機分子膜15の正負のパターンの1ピッチ分の間
隔(約2μm)をおいて形成されており、COS(wt+π)
の位相を持つ電源につながれている。電極に加えられる
電圧の位相が変化すると、その変化に応じて有機分子膜
15に加わる引力または斥力が変化し、有機分子膜15
との間に回転する接線方向の力が加わり、スライダーは
ステータの周りを回転する。
The electrode 1 is formed on the slider surface with a thickness of about 25 nm using a material such as ITO. A wear-resistant layer 18 having a thickness of about 50 nm is formed on the electrode, the surface is polished, and the surface smoothness is finished to about 10 nm. The electrode 16 has a line width of about 0.7 μm and the organic molecular film 15
Are formed at intervals of one pitch of the positive and negative patterns (about 2 μm), and are connected to a power supply having a phase of COSwt. The electrode 26 is also formed with a line width of about 0.7 μm and an interval (about 2 μm) of one pitch of the positive and negative patterns of the organic molecular film 15, and COS (wt + π)
Connected to a power supply with a phase of When the phase of the voltage applied to the electrode changes, the attractive or repulsive force applied to the organic molecular film 15 changes according to the change, and the organic molecular film 15
A tangential force is applied between the slider and the slider to rotate around the stator.

【0098】図11に示す静電モータの動作を図12に
示す。図12−1に示すある瞬間に、ステータ12の有
機分子膜15の電極16に相対する部分の電荷がマイナ
スであり、電極26に相対する部分の電荷がプラスであ
り、電極16に与えた電圧がマイナスであったとする。
このとき、有機分子膜15と電極16および26との間
には斥力が生じ、スライダーは矢印の方向に移動する。
次のある瞬間に、図12−2に示すように電極16には
プラス、電極26にはマイナスの電圧がかかる。そして
スライダーは回転してスライダーの電極16に相対する
ステータ側の有機分子膜15の電荷がプラスとなり、電
極26に相対するステータ側の有機分子膜15の電荷が
マイナスとなれば、有機分子膜15と両電極との間には
再び斥力が働き、スライダーは矢印の方向に移動する。
このようにして、スライダーとステータの間に連続的に
同じ方向の駆動力が生じ、スライダーが回転する。図9
の場合と比較すると2倍の駆動力が得られる。
FIG. 12 shows the operation of the electrostatic motor shown in FIG. At a certain moment shown in FIG. 12A, the charge of the portion of the organic molecular film 15 of the stator 12 facing the electrode 16 is negative, and the charge of the portion of the organic molecular film 15 facing the electrode 26 is positive. Is negative.
At this time, a repulsive force is generated between the organic molecular film 15 and the electrodes 16 and 26, and the slider moves in the direction of the arrow.
At the next moment, a positive voltage is applied to the electrode 16 and a negative voltage is applied to the electrode 26 as shown in FIG. When the slider rotates and the electric charge of the organic molecular film 15 on the stator side facing the electrode 16 of the slider becomes positive, and the electric charge of the organic molecular film 15 on the stator side facing the electrode 26 becomes negative, the organic molecular film 15 A repulsive force acts again between the and the two electrodes, and the slider moves in the direction of the arrow.
In this way, a driving force is continuously generated in the same direction between the slider and the stator, and the slider rotates. FIG.
As compared with the case of the above, twice the driving force can be obtained.

【0099】実施例4本発明の構造を含む円盤状の静電モータ 図13には、本発明の構造を持つハードディスクを構成
したときの断面図、円盤円周に沿った断面図、円盤の平
面図及びモータ・ステータの平面図を示す。近接した二
つの基板の一方が円盤であり、モータのスライダーを構
成し、それはメディアの基板でもある。基板材料は例え
ばガラス材料であり、円盤の表面は10nmの平坦度で
研磨されている。円盤円周に沿った断面図において、メ
ディアの少なくとも一方の表面には磁性媒体が形成され
ている。磁性媒体の表面近傍に磁気ヘッドがギャップを
介して設けられており、記録媒体と磁気ヘッド間で記録
再生する。この円盤表面に所定の線幅で放射状に電荷を
持った有機分子膜を繰り返し形成する。
Embodiment 4 Disk-shaped electrostatic motor including the structure of the present invention FIG. 13 is a sectional view of a hard disk having the structure of the present invention, a sectional view along the circumference of the disk, and a plan view of the disk. 1 shows a diagram and a plan view of a motor stator. One of the two adjacent substrates is a disk and constitutes a slider for the motor, which is also a substrate of the media. The substrate material is, for example, a glass material, and the surface of the disk is polished with a flatness of 10 nm. In a cross-sectional view along the circumference of the disk, a magnetic medium is formed on at least one surface of the medium. A magnetic head is provided in the vicinity of the surface of the magnetic medium via a gap, and performs recording and reproduction between the recording medium and the magnetic head. An organic molecular film having a predetermined line width and having a charge radially is repeatedly formed on the disk surface.

【0100】図14に電荷パターンをガラス基板上に転
写するマスクパターンを示す。電荷パターンはホトリソ
グラフィーを用いて、マスクパターンを転写して形成さ
れる。図には、1例として、メディアを形成する基板の
直径を17mm、電荷中心半径を5mm、電荷の長さを
1mm、電荷幅を20μm、電荷間隔を20μmとする
パターンがレジストに反転パターンとして形成されてい
る。無色の部分が露光部分で基板に塗布されたレジスト
が現像され、基板表面が露出する。このパターンを形成
した基板の表面に電荷を持つ有機分子膜を形成すると、
基板の表面が露出した部分のみに電荷を持つ有機分子膜
が形成される。レジストは有機溶剤で除去されるので、
電荷を持った有機分子膜の放射状パターンが形成でき
る。例えば、メディアの直径を17mm、電荷中心半径
を5mm、電荷の長さを1mm、電荷幅を20μm、電
荷間隔を20μmとした場合、表面電荷密度σ=40m
C/m2 を持つ有機分子膜が形成された。
FIG. 14 shows a mask pattern for transferring a charge pattern onto a glass substrate. The charge pattern is formed by transferring a mask pattern using photolithography. In the drawing, as an example, a pattern in which the diameter of the substrate on which the medium is formed is 17 mm, the center radius of the charge is 5 mm, the length of the charge is 1 mm, the width of the charge is 20 μm, and the charge interval is 20 μm is formed as an inverted pattern on the resist. Have been. The resist applied to the substrate is developed in the colorless portion exposed, and the substrate surface is exposed. When an organic molecular film with charge is formed on the surface of the substrate on which this pattern is formed,
An organic molecular film having a charge is formed only in a portion where the surface of the substrate is exposed. Since the resist is removed with an organic solvent,
A radial pattern of a charged organic molecular film can be formed. For example, when the media diameter is 17 mm, the charge center radius is 5 mm, the charge length is 1 mm, the charge width is 20 μm, and the charge interval is 20 μm, the surface charge density σ = 40 m
An organic molecular film having C / m 2 was formed.

【0101】図15には、電極の平面図と断面図を示
す。ステータには表面に所定の線幅で放射状に電極を繰
り返し形成する。断面図に示したように、有機分子膜に
対応した位置に、電極の中心半径5mm、電極の長さ1
mm、電極の幅5μm、電極の間隔35μmとして電極
を形成する。
FIG. 15 shows a plan view and a sectional view of the electrode. Electrodes are repeatedly formed on the surface of the stator radially with a predetermined line width. As shown in the cross-sectional view, the center radius of the electrode is 5 mm, and the length of the electrode is 1 at the position corresponding to the organic molecular film.
The electrode is formed with a width of 5 mm, an electrode width of 5 μm, and an electrode interval of 35 μm.

【0102】図16には、電極形成プロセスを示す。基
板の表面に金属薄膜を0.2μm厚に形成し、ホトマス
クを用いてレジストパターンに電極パターンを転写し、
金属膜にパターンを転写する。金属膜の表面に絶縁膜を
0.2μm厚に形成する。ステータとメディアの間には
電解質を満たすので、ステータ表面に形成した電極間に
電圧が加わるように電気絶縁をとる。また、必要に応じ
てステータとメディアの間にギャップスペーサを形成
し、ステータ表面の電極とメディア表面の電荷パターン
とが直接接触しないようにする。ギャップスペーサの厚
さは0.5μmとした。この繰り返しパターンの電極A
と電極Bの間に電圧を印加する。電極間に±10Vの電
圧を加えるとE=0.5MV/mの電界が発生し、推力
F=qE=3N、トルクT=rF=15mNmが得られ
た。
FIG. 16 shows an electrode forming process. A metal thin film is formed to a thickness of 0.2 μm on the surface of the substrate, and the electrode pattern is transferred to a resist pattern using a photomask,
Transfer the pattern to the metal film. An insulating film having a thickness of 0.2 μm is formed on the surface of the metal film. Since the space between the stator and the medium is filled with an electrolyte, electrical insulation is provided so that a voltage is applied between electrodes formed on the surface of the stator. In addition, a gap spacer is formed between the stator and the medium as needed to prevent direct contact between the electrode on the stator surface and the charge pattern on the medium surface. The thickness of the gap spacer was 0.5 μm. Electrode A of this repeating pattern
And a voltage between the electrodes B. When a voltage of ± 10 V was applied between the electrodes, an electric field of E = 0.5 MV / m was generated, and a thrust F = qE = 3N and a torque T = rF = 15 mNm were obtained.

【0103】実施例5円盤中心への求心力を有する静電モータ 本発明の構造を持つ円盤状の静電モータには、その円盤
中心への求心力を有するものが含まれる。図13に示す
ように、半径1mmの位置に0.1mmの線幅で円の電
荷パターンを持った有機分子膜を形成した。ステータの
上には電荷パターンを挟むようにしてプラス及びマイナ
スの電荷パターンを形成した。この電極間に10Vの直
流電圧を印加した。メディアの電荷パターンは、直流電
界の影響でメディアである円盤の中心に対して求心力を
生ずる。
Embodiment 5 Electrostatic motor having a centripetal force at the center of the disc The disc-shaped electrostatic motor having the structure of the present invention includes one having a centripetal force at the center of the disc. As shown in FIG. 13, an organic molecular film having a circular charge pattern with a line width of 0.1 mm was formed at a position of a radius of 1 mm. Positive and negative charge patterns were formed on the stator so as to sandwich the charge pattern. A DC voltage of 10 V was applied between the electrodes. The charge pattern of the medium generates a centripetal force with respect to the center of the disk serving as the medium under the influence of the DC electric field.

【0104】実施例6本発明の構造体を含む球面状の静電モータ ギャップが1μm未満にまで近接するように配置された
二つの基板の表面が球面である本発明の構造体であっ
て、内側の球表面に所定の線幅で球面に沿って電荷を持
った有機分子膜を繰り返し形成し、外側の球表面に電極
を前記所定の線幅で繰り返し形成し、この繰り返しパタ
ーンの電極に交流電圧を印加して内球に推進力を発生さ
せることを特徴とする静電モータも本発明の一つの態様
である。本発明においては、前記の他方の球面上に形成
される電極が緯度方向に繰り返し形成されるものである
静電モータが好ましい。
Embodiment 6 A structure according to the present invention, wherein the surfaces of two substrates arranged so that the spherical electrostatic motor gap including the structure according to the present invention is close to less than 1 μm are spherical, An organic molecular film having charges is repeatedly formed along the spherical surface with a predetermined line width on the inner spherical surface, and an electrode is repeatedly formed on the outer spherical surface with the predetermined line width. An embodiment of the present invention also includes an electrostatic motor characterized in that a voltage is applied to generate a propulsion force in the inner sphere. In the present invention, an electrostatic motor in which the electrodes formed on the other spherical surface are repeatedly formed in the latitude direction is preferable.

【0105】具体的には、図17に、球面上に電荷パタ
ーンを構成したときの側面図、電荷パターンと電極パタ
ーンの相対位置を示す断面図、電極パターンの斜視図を
示す。ギャップが1μm未満になるように近接して配置
された二つの基板が球で、モータのスライダーは内包さ
れる球基板である。基板材料は、例えば、ガラス材料で
あり、球状に研磨されている。この球表面に所定の線幅
で赤道に沿って電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成
する。この電荷パターンは、赤道に沿ったモータ回転を
行うために設けられる。また、この球表面に所定の線幅
で緯度に沿って電荷パターンの電荷を持った有機分子膜
で繰り返し形成する。
More specifically, FIG. 17 shows a side view when a charge pattern is formed on a spherical surface, a cross-sectional view showing a relative position between the charge pattern and the electrode pattern, and a perspective view of the electrode pattern. Two substrates disposed close to each other so that the gap is less than 1 μm are spheres, and the slider of the motor is a sphere substrate included therein. The substrate material is, for example, a glass material and is polished into a spherical shape. An organic molecular film having a predetermined line width and having a charge along the equator is repeatedly formed on the surface of the sphere. This charge pattern is provided for performing motor rotation along the equator. Further, an organic molecular film having a charge of a charge pattern along the latitude with a predetermined line width is repeatedly formed on the surface of the sphere.

【0106】電荷パターンはホトリソグラフィを用い
て、マスクパターンを転写して形成された。球状の基板
の直径を2mmとし、電荷の長さが0.2mm、電荷の
幅が20μm、電荷の間隔が20μmのパターンがレジ
ストに反転パターンとして形成された。基板に塗布され
たレジストが露光現像され、露出した基板表面に電荷パ
ターンが形成できた。このパターンを形成した基板の表
面に電荷を持った有機分子膜を形成すると、基板の表面
が露出した部分のみに電荷を持った有機分子膜が形成さ
れた。レジストは有機溶剤で除去されるので電荷を持っ
た有機分子膜の球状のパターンが形成できた。球の直径
を2mmとし、電荷の長さを0.2mm、電荷の幅を2
0μm、電荷の間隔を20μmとした場合、有機分子膜
の表面電荷密度σは40mC/m2 であった。
The charge pattern was formed by transferring a mask pattern using photolithography. A pattern having a spherical substrate having a diameter of 2 mm, a charge length of 0.2 mm, a charge width of 20 μm, and a charge interval of 20 μm was formed as an inverted pattern on the resist. The resist applied to the substrate was exposed and developed, and a charge pattern was formed on the exposed substrate surface. When a charged organic molecular film was formed on the surface of the substrate on which this pattern was formed, a charged organic molecular film was formed only on the exposed portion of the substrate surface. Since the resist was removed with an organic solvent, a spherical pattern of a charged organic molecular film could be formed. The diameter of the sphere is 2 mm, the length of the charge is 0.2 mm, and the width of the charge is 2
When the charge interval was 20 μm, the surface charge density σ of the organic molecular film was 40 mC / m 2 .

【0107】ステータ表面には電極パターンを形成し
た。この電極パターンは電荷パターンに対応して赤道上
にプラス及びマイナスの電極を交互に形成した。有機分
子膜に対応した位置に電極直径2mm、電極の長さ0.
2mm、電極の幅5μm、電極の間隔35μmで電極を
形成した。電極形成プロセスは、円盤の場合と同様に、
基板の表面に金属薄膜を0.2μm厚に形成し、ホトマ
スクを用いてレジストパターンに電極パターンを転写
し、金属膜にパターンを転写した。金属膜の表面に絶縁
膜を0.2μm厚に形成した。ステータとスライダーの
間には電解質を満たすので、ステータ表面に形成した電
極間に電圧が加わるように電気絶縁をとった。また、必
要に応じてステータとスライダーの間にギャップスペー
サーを設け、ステータ表面の電極とスライダー表面の電
荷パターンとが直接接触しないようにした。ギャップス
ペーサの厚さを0.5μmとした。この繰り返しパター
ンの電極間に電圧を印加すると、電極間の電圧が±10
Vの場合、E=0.5MV/mの電界が発生し、推進力
F=qE=3N、トルク=rF=15mNmが得られ
た。
An electrode pattern was formed on the surface of the stator. In this electrode pattern, positive and negative electrodes were alternately formed on the equator corresponding to the charge pattern. At a position corresponding to the organic molecular film, the electrode diameter is 2 mm and the electrode length is 0.
Electrodes were formed with a width of 2 mm, an electrode width of 5 μm, and an electrode interval of 35 μm. The electrode formation process is similar to the case of the disk,
A metal thin film having a thickness of 0.2 μm was formed on the surface of the substrate, the electrode pattern was transferred to a resist pattern using a photomask, and the pattern was transferred to the metal film. An insulating film having a thickness of 0.2 μm was formed on the surface of the metal film. Since the space between the stator and the slider was filled with an electrolyte, electrical insulation was provided so that a voltage was applied between the electrodes formed on the surface of the stator. In addition, a gap spacer is provided between the stator and the slider as necessary so that the electrode on the stator surface does not directly contact the charge pattern on the slider surface. The thickness of the gap spacer was set to 0.5 μm. When a voltage is applied between the electrodes of this repeating pattern, the voltage between the electrodes becomes ± 10
In the case of V, an electric field of E = 0.5 MV / m was generated, and a propulsive force F = qE = 3N and a torque = rF = 15 mNm were obtained.

【0108】また、本発明の前記球面状静電モータにお
いては、ギャップが1μm未満にまで近接した二つの基
板の表面が球面である本発明の構造体の前記内側の球表
面に所定の線幅で緯度方向に電荷を持った有機分子膜を
繰り返し形成し、他方の球表面に電極を前記所定の線幅
で緯度方向に繰り返し形成し、さらに経度方向に分割さ
れている静電モータも含まれる。このモータの場合は、
緯度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、
他方の球表面に電極を前記所定の線幅で緯度方向に繰り
返し形成し、経度方向には90度毎に電極が分割されて
いるので、分割された緯度電荷パターンに応じて電界を
プラスマイナス逆転すると、同時に緯度方向の電極パタ
ーンによって緯度方向に回転することができる。
Further, in the above-mentioned spherical electrostatic motor of the present invention, the surface of the two substrates having a gap close to less than 1 μm has a spherical surface on the inner spherical surface of the structure of the present invention. Also includes an electrostatic motor in which an organic molecular film having charges in the latitude direction is repeatedly formed, electrodes on the other spherical surface are repeatedly formed in the latitude direction with the predetermined line width, and further divided in the longitude direction. . For this motor,
Repeated formation of organic molecular film with charge in the latitudinal direction,
Electrodes are repeatedly formed on the surface of the other sphere in the latitude direction with the predetermined line width, and the electrodes are divided at every 90 degrees in the longitude direction, so the electric field is inverted in the plus or minus direction according to the divided latitude charge pattern. Then, it is possible to simultaneously rotate in the latitude direction by the electrode pattern in the latitude direction.

【0109】さらに、本発明の前記球面状静電モータに
おいては、前記内側の球表面に所定の線幅で経度方向に
電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、他方の球表
面に電極を前記所定の線幅で経度方向に繰り返し形成し
て構成される静電モータも含まれる。赤道上にのみ赤道
方向の回転を行うパターンを形成したときは、緯度方向
に回転が加わったときには赤道方向の回転力が弱まるの
で、本モータでは、補助的に経度方向に電荷を持った有
機分子膜を繰り返し形成し、他方の球表面に電極を前記
所定の線幅で経度方向に繰り返し形成しているので、赤
道方向の回転力を弱めずに緯度方向に傾けて回転するこ
とができる。
Further, in the spherical electrostatic motor of the present invention, an organic molecular film having a predetermined line width and having a charge in the longitudinal direction is repeatedly formed on the inner spherical surface, and an electrode is formed on the other spherical surface. An electrostatic motor configured to be repeatedly formed in the longitude direction with the predetermined line width is also included. When a pattern that rotates in the equatorial direction only on the equator is formed, the rotational force in the equatorial direction decreases when rotation is applied in the latitude direction. Since the film is repeatedly formed and the electrode is repeatedly formed in the longitudinal direction at the predetermined line width on the surface of the other sphere, the electrode can be rotated in the latitudinal direction without weakening the rotational force in the equatorial direction.

【0110】さらに、本発明の前記球面状静電モータに
おいては、前記内側の球表面に所定の線幅で赤道上に経
度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、他
方の球表面に電極を前記所定の線幅で赤道上に経度方向
に繰り返し形成し、かつ、内側の球表面に緯度方向に電
荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、他方の球表面
ち電極を前記所定の線幅で緯度方向に繰り返し形成し、
経度方向には分割されている静電モータが含まれる。こ
のモータの場合は、該繰り返しパターンの電極に交流電
圧を印加して、球面に三軸方向の推進力を発生させるこ
とができる。
Further, in the spherical electrostatic motor of the present invention, an organic molecular film having electric charges in a longitudinal direction on the equator with a predetermined line width is repeatedly formed on the inner spherical surface, and the other spherical surface is formed. An electrode is repeatedly formed in the longitudinal direction on the equator with the predetermined line width, and an organic molecular film having a charge in the latitude direction is repeatedly formed on the inner spherical surface, and the other spherical surface electrode is formed in the predetermined spherical shape. Repeatedly formed in the latitude direction with a line width of
The longitude direction includes the divided electrostatic motor. In the case of this motor, an AC voltage can be applied to the electrodes of the repetitive pattern to generate a triaxial thrust on the spherical surface.

【0111】実施例7本発明の構造を有する軸なし軸受け 本発明の一つの態様として、機械的軸受けを持たない軸
受けが提供される。すなわち、回転可能な円盤状の基板
(第1の基板)と固定された基板(第2の基板)を近接
して配置し、該第1の基板の相近接する表面に所定の線
幅で所定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その支
持体表面に電荷を持った有機分子膜を形成し、該第2の
基板の相対する表面には所定の線幅で所定の半径の位置
に凸状支持体を設け、その支持体表面に第1の基板上の
有機分子膜の電荷と同種の電荷を持った有機分子膜を形
成し、第1の基板の表面に電解質液体を塗布し、第2の
基板の凸状支持体をこの電解質液体中に浸漬して有機分
子膜表面間に働く電気二重層斥力及び両表面間に形成さ
れる液体表面のメニスカス引力により両表面間の1μm
未満の微小ギャップを維持し、さらに第1の基板の表面
には半径1mmの位置に0.1mmの線幅で円状の電荷
パターンを持った有機分子膜を形成し、第2の基板の表
面には第1の基板上の電荷パターンを挟むようにして外
側に同種、内側に異種の電荷を与えるように電極を形成
し、該電極間に直流の電圧を印加することにより該円盤
の中心に対して求心力を発生させることを特徴とする機
械的軸を持たない軸受けである。
Embodiment 7 Bearing without bearing having the structure of the present invention As one embodiment of the present invention, a bearing having no mechanical bearing is provided. That is, a rotatable disk-shaped substrate (first substrate) and a fixed substrate (second substrate) are arranged close to each other, and a predetermined line width and a predetermined line width are arranged on adjacent surfaces of the first substrate. A circular convex support having a radius is provided, an organic molecular film having a charge is formed on the surface of the support, and a position having a predetermined line width and a predetermined radius is formed on the opposite surface of the second substrate. An organic molecular film having the same kind of charge as that of the organic molecular film on the first substrate is formed on the surface of the support, and an electrolyte liquid is applied to the surface of the first substrate. The convex support of the second substrate is immersed in this electrolyte liquid, and the electric double layer repulsion acting between the surfaces of the organic molecular film and the meniscus attraction of the liquid surface formed between the two surfaces cause 1 μm between the two surfaces.
An organic molecular film having a circular charge pattern with a line width of 0.1 mm is formed at a position of a radius of 1 mm on the surface of the first substrate while maintaining a small gap of less than The electrodes are formed so as to give the same kind of electric charge on the outside and different kinds of electric charges on the inside so as to sandwich the charge pattern on the first substrate, and a DC voltage is applied between the electrodes so that the center of the disk is A bearing having no mechanical shaft characterized by generating a centripetal force.

【0112】この軸受けは以下のように構成した。ま
ず、回転可能な円盤基板(第1の基板)の表面に所定の
線幅で所定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その
支持体の表面に電荷を持った有機分子膜を形成した。次
に、固定された基板(第2の基板)に所定の線幅で所定
の半径の位置に凸状支持体を設け、その支持体表面に同
種の電荷を持った有機分子膜を形成した。この二つの基
板を近接して配置した。円盤基板(第1の基板)の表面
に電解質液体を塗布し、固定基板(第2の基板)の凸状
支持体をこの電解質液体に浸漬し、有機分子膜表面間に
働く電気二重層斥力、電解質液が形成するメニスカス力
等により両表面間の1μm未満の微小ギャップが維持さ
れる。図18に示すように、半径1mmの位置に0.1
mmの線幅で円の電荷パターンを持った有機分子膜を形
成した。第2の基板の上には電荷パターンを挟むように
してプラス及びマイナスの電極パターンを形成した。こ
の電極間に10Vの直流電圧を印加した。第1の基板の
電荷パターンは、直流電界の影響で円盤の中心に対して
求心力が発生し、高い精度で軸が回転する。機械的軸受
けのない軸受けとして利用できる。
This bearing was constructed as follows. First, a circular convex support having a predetermined line width and a predetermined radius is provided on the surface of a rotatable disk substrate (first substrate), and an organic molecular film having a charge is provided on the surface of the support. Formed. Next, a convex support was provided at a fixed line width and a predetermined radius on the fixed substrate (second substrate), and an organic molecular film having the same kind of charge was formed on the surface of the support. The two substrates were arranged close to each other. Electrolyte liquid is applied to the surface of a disc substrate (first substrate), and a convex support of a fixed substrate (second substrate) is immersed in this electrolyte liquid, and an electric double layer repulsion acting between organic molecular film surfaces; A minute gap of less than 1 μm between both surfaces is maintained by a meniscus force or the like formed by the electrolyte solution. As shown in FIG.
An organic molecular film having a circular charge pattern with a line width of mm was formed. Positive and negative electrode patterns were formed on the second substrate so as to sandwich the charge pattern. A DC voltage of 10 V was applied between the electrodes. In the charge pattern of the first substrate, a centripetal force is generated with respect to the center of the disk under the influence of the DC electric field, and the shaft rotates with high accuracy. Can be used as a bearing without mechanical bearing.

【0113】本発明の上記の軸受けにおいて、該第1の
基板、すなわち、回転する円盤状の基板の表面に磁気記
録媒体を形成し、さらにその表面に有機分子膜を形成
し、第2の基板、すなわち、固定された基板の表面に記
録再生素子を設け、該素子の表面とほぼ同一の高さの凸
状支持体を設け、その支持体の表面に有機分子膜を形成
したものも本発明の軸受けに含まれる。
In the above bearing of the present invention, a magnetic recording medium is formed on the surface of the first substrate, that is, a rotating disk-shaped substrate, and an organic molecular film is further formed on the surface thereof. That is, a recording / reproducing element is provided on the surface of a fixed substrate, a convex support having substantially the same height as the surface of the element is provided, and an organic molecular film is formed on the surface of the support. Included in the bearings.

【0114】さらに、本発明の上記軸受けにおいて、該
第1の基板、すなわち、回転する円盤状の基板の表面に
磁気記録媒体を形成し、さらにその表面に有機分子膜を
形成し、該第2の基板、すなわち、固定された基板の表
面に磁気記録再生素子を設け、さらに該素子の表面とほ
ぼ同一の高さの凸状支持体を設け、支持体表面に有機分
子膜を形成し、第1の基板表面に電解質液体を塗布し、
第2の基板の凸状支持体を該電解質液体に浸漬した軸受
けも本発明の軸受けに含まれる。
Further, in the above-mentioned bearing of the present invention, a magnetic recording medium is formed on the surface of the first substrate, ie, a rotating disk-shaped substrate, and an organic molecular film is formed on the surface thereof. The substrate, that is, a magnetic recording / reproducing element is provided on the surface of the fixed substrate, a convex support having substantially the same height as the surface of the element is provided, and an organic molecular film is formed on the support surface. Applying an electrolyte liquid to the surface of the substrate 1
A bearing obtained by immersing the convex support of the second substrate in the electrolyte liquid is also included in the bearing of the present invention.

【0115】実施例8本発明の構造を有するガイド 本発明の構造を利用する別の態様として、ガイドが提供
される。すなわち、二つの基板(第1の基板及び第2の
基板)を近接して配置し、前記第1の基板の表面に所定
の線幅を持つ線状の凸状支持体を設け、前記支持体の表
面に電荷を持った有機分子膜を形成した。前記第2の基
板の表面には所定の線幅及び間隔を持つ電極を線状に形
成した。前記第1の基板表面に電解質液体を塗布した。
前記電極に直流電圧を印加しすることにより、外部から
の力によって前記線に沿って移動することが可能とな
る。
Example 8 Guide Having the Structure of the Present Invention As another embodiment utilizing the structure of the present invention, a guide is provided. That is, two substrates (a first substrate and a second substrate) are arranged close to each other, and a linear convex support having a predetermined line width is provided on the surface of the first substrate. A charged organic molecular film was formed on the surface of the. On the surface of the second substrate, electrodes having predetermined line widths and intervals were linearly formed. An electrolyte liquid was applied to the surface of the first substrate.
By applying a DC voltage to the electrode, it is possible to move along the line by an external force.

【0116】本発明のガイドの他の例としては、二つの
基板(第1の基板及び第2の基板)を近接して配置し、
前記第1の基板の表面に所定の線幅を持つ線状の二つの
凸状支持体を設け、前記第1及び第2の線状の凸状支持
体の表面に電荷を持った有機分子膜を形成し、前記第2
の基板の表面に第3及び第4の線状の凸状支持体を設
け、前記第3の凸状支持体の表面に電荷を持った有機分
子膜を形成し、前記第1の基板表面に電解質液体を塗布
し、有機分子膜表面間に働く電気二重層斥力により両表
面間の1μm未満の微小ギャップが維持され、かつ、第
4の凸状支持体に所定の線幅及び間隔を持つ電極を線状
に形成し、前記電極に直流電圧を印可し、外部からの力
によって前記線に沿って移動することを特徴とするガイ
ドが挙げられる。
As another example of the guide of the present invention, two substrates (a first substrate and a second substrate) are arranged close to each other,
An organic molecular film having electric charges on the surfaces of the first and second linear convex supports, provided with two linear convex supports having a predetermined line width on the surface of the first substrate; Forming the second
Providing third and fourth linear convex supports on the surface of the substrate, forming an organic molecular film having a charge on the surface of the third convex support, and forming the organic molecular film on the surface of the first substrate. Electrode having an electrolyte liquid applied thereto, an electrode having a small gap of less than 1 μm between both surfaces is maintained by electric double layer repulsion acting between the surfaces of the organic molecular film, and a predetermined line width and interval are provided on the fourth convex support. Is formed in a linear shape, a DC voltage is applied to the electrode, and the electrode moves along the line by an external force.

【0117】実施例9本発明の構造を有する円筒状アクチュエータ ポリエチレンテレフタレート樹脂で直径が10mm、長
さが60mmの円柱を作成した。この円柱には、直径が
10mmで厚さが0.2mmのアルミニウム電極が円柱
の底面に平行に5mm間隔で配置された。また、円柱に
は直径2mmの貫通孔が開いており、そこに、1μm未
満のギャップを生ずるような径のガラス性の細管が入っ
ている。細孔と細管の間には抵抗率16M・Ω純水が入
っている。円柱の一方の面は純水に接触している構造で
あり、細管が円柱から伸びて突き出しても、円柱が接触
している面から水が表面張力により細孔に入ってくるの
で、細孔中の液体が無くなることはない。また、細管に
は5mm幅の帯状に順番にCOOH (CH2 8 Si
−O−とNH2 (CH2 8 Si−O−の有機分子膜が
ホトリソグラフィー法を用いて形成されている。
Example 9 A cylinder having a diameter of 10 mm and a length of 60 mm was formed from a cylindrical actuator polyethylene terephthalate resin having the structure of the present invention . On this cylinder, aluminum electrodes having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.2 mm were arranged at 5 mm intervals in parallel with the bottom surface of the cylinder. In addition, a through hole having a diameter of 2 mm is formed in the column, and a glass thin tube having a diameter such that a gap of less than 1 μm is contained therein. Pure water having a resistivity of 16 MΩ is contained between the pores and the thin tubes. One surface of the cylinder is in contact with pure water. The liquid inside is never lost. COOH (CH 2 ) 8 Si is sequentially formed on the thin tube in a 5 mm-wide band.
Organic molecular films of —O— and NH 2 (CH 2 ) 8 Si—O— are formed by photolithography.

【0118】実施例10本発明の構造を有する平面アクチュエータ 厚さ0.5mm、大きさ100mm×30mmのポリイ
ミドフィルムの片面をUV照射処理、又は0.1トルの
酸素分圧中でのRFプラズマ処理により親水化処理を行
った後、長手方向がフィルムの30mm辺と平行になる
ような5mm×25mmの領域に順番に液体中で負電荷
を有するCOOH(CH2 8 Si−O−と正電荷を有
するNH2 (CH2 8 Si−O−の有機分子膜がホト
リソグラフィー法を用いて形成した。これらの領域の隣
合う幅は1mmとした。もう一方のフィルムの片面に
は、メタルマスクを用いて白金を真空蒸着し、白金の櫛
形電極一対がお互い向き合うように形成し、隣り合う櫛
形電極の間隔は5.5mm間隔とした。これらのフィル
ムを電極面と有機分子膜が形成されている面が向き合う
ように100枚積層した。また、フィルムの間には純水
を満たしておいた。フィルム間にスペーサーを必ずしも
入れる必要はなく、フィルム同士は1μm未満の距離に
なると、分子間力による反発により接着しない。このと
き、電極を形成したフィルム、又は有機分子膜を形成し
たフィルムを固定しておけば、一組の櫛形電極に位相が
180度ずれた交流電圧を加えると、有機分子膜を形成
したフィルム又は電極を形成したフィルムが動く。
Example 10 One side of a polyimide film having a structure of the present invention having a thickness of 0.5 mm and a size of 100 mm × 30 mm was irradiated with UV light or RF plasma treatment in an oxygen partial pressure of 0.1 Torr. , A COOH (CH 2 ) 8 Si—O— having a negative charge and a positive charge in a liquid in order in a 5 mm × 25 mm area such that the longitudinal direction is parallel to the 30 mm side of the film. An NH 2 (CH 2 ) 8 Si—O— organic molecular film having the following formula was formed by photolithography. The adjacent width of these regions was 1 mm. On one surface of the other film, platinum was vacuum-deposited using a metal mask, and a pair of platinum comb electrodes was formed so as to face each other. The interval between adjacent comb electrodes was 5.5 mm. One hundred of these films were laminated so that the electrode surface and the surface on which the organic molecular film was formed faced each other. Pure water was filled between the films. It is not necessary to insert a spacer between the films, and if the films are at a distance of less than 1 μm, they do not adhere due to repulsion due to intermolecular force. At this time, if the film on which the electrodes are formed, or the film on which the organic molecular film is formed is fixed, applying an AC voltage 180 degrees out of phase to a pair of comb-shaped electrodes, the film on which the organic molecular film is formed or The film on which the electrodes are formed moves.

【0119】実施例11本発明の構造体を含むマイクロポンプ 本発明のマイクロポンプはシリコン膜のダイヤフラムと
その上に形成された有機分子膜と電極からなるポンプで
ある(図19)。すなわち、本発明のマイクロポンプは
円筒で、内側の円筒31の周りに液体を挟んで外側の円
筒32が取り囲む構造を持っている。外側の円筒の一部
分にポンプの動作部分を含む部屋33を設ける。該部屋
と、厚さ約0.2μmの輸送すべき液体との間に、シリ
コン膜のダイヤフラム34が設けられている。シリコン
膜のダイヤフラムと向かい合わせの部分に約25nmの
厚さの電極35を設け、シリコン膜と電極との間に電圧
36を印加する。電極35の幅は約200μmである。
該部屋はKOHを用いる異方性エッチングで形成され
る。シリコンのダイヤフラムは基板がp型の半導体がエ
ッチングされて、厚さ1μmのn型部分が残り、ダイヤ
フラムが形成される。そのダイヤフラム34の表面に厚
さ約100nmの有機分子膜37を形成させ、その有機
分子膜37の表面には電荷38を持たせる。約2mm径
の円周上の電極部に対応してプラスまたはマイナスの電
荷を交互に持つ有機分子膜層が配置される。ダイヤフラ
ムと異方性エッチングされた該部屋は媒質、例えば、
水、アルコール、HPEなどの液体で充填される。
Embodiment 11 Micropump Containing the Structure of the Present Invention The micropump of the present invention is a pump comprising a silicon film diaphragm, an organic molecular film formed thereon and electrodes (FIG. 19). That is, the micropump of the present invention is a cylinder, and has a structure in which a liquid is sandwiched around an inner cylinder 31 and an outer cylinder 32 surrounds the liquid. A part of the outer cylinder is provided with a chamber 33 containing the working part of the pump. A silicon film diaphragm 34 is provided between the chamber and a liquid to be transported having a thickness of about 0.2 μm. An electrode 35 having a thickness of about 25 nm is provided at a portion of the silicon film facing the diaphragm, and a voltage 36 is applied between the silicon film and the electrode. The width of the electrode 35 is about 200 μm.
The chamber is formed by anisotropic etching using KOH. A silicon diaphragm is formed by etching a p-type semiconductor substrate, leaving an n-type portion having a thickness of 1 μm, thereby forming a diaphragm. An organic molecular film 37 having a thickness of about 100 nm is formed on the surface of the diaphragm 34, and the surface of the organic molecular film 37 has a charge 38. An organic molecular film layer having alternating positive or negative charges is arranged corresponding to the electrode portion on the circumference of about 2 mm in diameter. The diaphragm and the anisotropically etched chamber are medium, for example,
Filled with liquids such as water, alcohol, and HPE.

【0120】図19中、電極35にマイナスの電圧が印
加されると、プラス電荷を持つ有機分子膜は引力を受け
て、シリコンダイヤフラムを外周方向に伸ばし、一方、
マイナスの電荷を持つ有機分子膜は斥力を受けて、ダイ
ヤフラムを内周方向に伸ばし、ダイヤフラムを内側の円
筒に接触させることにより、このダイヤフラムと内側円
筒の間の空間には拡がる部分と縮小する部分とが生じ
る。こうしてダイヤフラムと内側円筒により構成される
空間はポンプ領域を形成する。そして、図中の右側に貯
水槽がある場合は、最初マイナス電荷のダイヤフラム部
分にあった液を左方のプラス電荷のダイヤフラム部分に
移動させる。次の瞬間、電圧が入れ替わりプラスとなる
と、プラス電荷は内側円筒に押し付けられ、液体をさら
に左側に移動させる。このようにして電極35の働きに
より、ダイヤフラムと内周部分の間にポンプ領域がで
き、右側の液体の供給源から新しい液体を順次ポンプ部
に導入し左方に移送する。電圧の駆動周波数を1KHz
とすると、0.02ml/分程度の、ごく微量の液体の
供給が可能となる。
In FIG. 19, when a negative voltage is applied to the electrode 35, the organic molecular film having a positive charge is attracted to extend the silicon diaphragm in the outer peripheral direction.
The organic molecular film with negative charge receives repulsion, stretches the diaphragm in the inner circumferential direction, and contacts the diaphragm with the inner cylinder, thereby expanding and contracting the space between the diaphragm and the inner cylinder. Occurs. The space defined by the diaphragm and the inner cylinder thus forms a pump area. If there is a water storage tank on the right side in the figure, the liquid that was initially in the negatively charged diaphragm portion is moved to the left, positively charged diaphragm portion. At the next moment, when the voltage switches and becomes positive, the positive charge is pressed against the inner cylinder, causing the liquid to move further to the left. In this manner, a pump region is formed between the diaphragm and the inner peripheral portion by the action of the electrode 35, and new liquid is sequentially introduced into the pump section from the liquid supply source on the right side and transferred to the left. 1KHz voltage drive frequency
Then, it becomes possible to supply a very small amount of liquid of about 0.02 ml / min.

【0121】実施例12本発明の構造体を含む除振台 本発明の構造体を含む除振台は二つの平板とその上に形
成された有機分子膜とから構成される(図20)。図2
0に本発明の除振台の断面図を示す。断面図1は振動が
ない場合の除振台の模式図である。図中、平板41およ
び平板42の表面にそれぞれ有機分子膜43および44
を形成させる。この有機分子膜は平板に結合するアンカ
ー部分と、力学的な弾性体の働きをする中間部分と、電
荷をもつ表面部分とからなる。平板41の有機分子膜と
平板42有機分子膜の電荷45は同符号であり、両者の
間には媒質46が充填されている。この二つの平板は対
向することにより静電的斥力が働く。二つの平板の距離
は、約0.35μmであり、各々の平板に形成される有
機分子膜の厚さは約0.15μmである。平板41は媒
質中の有機分子膜43と有機分子膜44の間の静電斥力
および分子間斥力で浮上している。
[0121] composed of an organic molecular film anti-vibration table is formed thereon with two plates containing structure of the vibration isolation table present invention comprising a structure of Example 12 the present invention (FIG. 20). FIG.
FIG. 0 shows a sectional view of the vibration isolation table of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram of a vibration isolation table when there is no vibration. In the figure, organic molecular films 43 and 44 are provided on the surfaces of flat plates 41 and 42, respectively.
Is formed. The organic molecular film includes an anchor portion bonded to a flat plate, an intermediate portion acting as a dynamic elastic body, and a charged surface portion. The charge 45 of the organic molecular film of the flat plate 41 and the charge 45 of the organic molecular film of the flat plate 42 have the same sign, and a medium 46 is filled between them. The two flat plates oppose each other to generate an electrostatic repulsion. The distance between the two flat plates is about 0.35 μm, and the thickness of the organic molecular film formed on each flat plate is about 0.15 μm. The flat plate 41 floats due to electrostatic repulsion and intermolecular repulsion between the organic molecular films 43 and 44 in the medium.

【0122】断面図2には、表面波の振動が加わった場
合の除振台について示す。平板42に振動が加わると、
平板42の表面は微視的に見ると波打っているが、波う
ちによって、有機分子膜44の電荷が平板41上の有機
分子膜43の電荷に近づく部分と電荷から遠ざかる部分
とが生ずる。そして、接近部分では平板41の重さを保
持するため有機分子膜44の弾性体部分は縮んでエネル
ギーが貯えられる。一方、遠ざかる部分では、逆に有機
分子膜44の弾性体部分は伸びてエネルギーが小さくな
る。平均として弾性体に蓄えられるエネルギーの総和は
ゼロになる。平板42の振動は伝播していくから、この
伝播する波のエネルギーは伝播に応じて平板42と平板
41上に形成された有機分子膜の振動のエネルギーに変
換される。以上のように、平板42に伝わる振動は断面
図14に示す構造で吸収されて平板41の振動を減衰で
きる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a vibration damping table when surface wave vibration is applied. When vibration is applied to the flat plate 42,
Although the surface of the flat plate 42 is wavy when viewed microscopically, the waviness causes a portion where the charge of the organic molecular film 44 approaches the charge of the organic molecular film 43 on the flat plate 41 and a portion which moves away from the charge. In the approaching portion, the elastic portion of the organic molecular film 44 is contracted and energy is stored in order to maintain the weight of the flat plate 41. On the other hand, in the part that goes away, the elastic part of the organic molecular film 44 expands and the energy becomes small. On average, the sum of the energy stored in the elastic body becomes zero. Since the vibration of the flat plate 42 propagates, the energy of the propagating wave is converted into the vibration energy of the organic molecular film formed on the flat plate 42 and the flat plate 41 according to the propagation. As described above, the vibration transmitted to the flat plate 42 is absorbed by the structure shown in the sectional view 14 and the vibration of the flat plate 41 can be attenuated.

【0123】実施例13本発明の構造体を含む微小ノズル 本発明の構造体を含む微小ノズルは、二つの円錐面とそ
の上に形成された有機分子膜とから構成される(図2
1)。ノズル断面図1には、液体を噴出する場合のノズ
ルコア部分とノズル出口部分の断面図を示す。ノズルコ
ア51の表面には有機分子膜53を形成し、一方のノズ
ル出口52にも同様の有機分子膜54を形成する。有機
分子膜53、54はノズルコア部分51またはノズル出
口部分52の表面に共有結合させるためのアンカー部分
と力学的な弾性体の働きをする中間部分と電荷をもつ表
面部分とからなる。ノズルコアの円錐面に対向してノズ
ル出口の円錐面が設けられ、両円錐面の間には媒質であ
る噴射用流体55が充填されている。噴射用流体として
は、水、アルコール、有機溶剤、アルゴンガス、窒素ガ
ス、空気、酸素ガス、二酸化炭素ガスなどが挙げられ
る。
Example 13 Micro-nozzle including the structure of the present invention A micro-nozzle including the structure of the present invention is composed of two conical surfaces and an organic molecular film formed thereon (FIG. 2).
1). 1 is a cross-sectional view of a nozzle core portion and a nozzle outlet portion when a liquid is jetted. An organic molecular film 53 is formed on the surface of the nozzle core 51, and a similar organic molecular film 54 is formed on one nozzle outlet 52. The organic molecular films 53 and 54 include an anchor portion for covalently bonding to the surface of the nozzle core portion 51 or the nozzle outlet portion 52, an intermediate portion serving as a dynamic elastic body, and a charged surface portion. A conical surface of the nozzle outlet is provided opposite to the conical surface of the nozzle core, and a space between the two conical surfaces is filled with an ejection fluid 55 as a medium. Examples of the ejection fluid include water, alcohol, organic solvent, argon gas, nitrogen gas, air, oxygen gas, carbon dioxide gas, and the like.

【0124】ノズル断面図2はノズルコアがノズル出口
に進み、相互の分子間斥力によりノズルが噴射用液体の
流量を少なくし、噴射できないようにした状態を示す。
ノズルコア51とノズル出口52のそれぞれの表面に形
成された有機分子膜53および54により、二つの円錐
面が対向すると静電気斥力が働く。二つの円錐面の間
は、有機分子膜53と54が接触する直前まで接近して
噴射液を止める。有機分子膜53および54が接触表面
に形成されていないときは、ノズルの先端部分はすぐ摩
耗し、ノズルの寿命が短くなる。本発明によれば耐摩耗
層の接触による損傷が低減できる。
FIG. 2 shows a state in which the nozzle core advances to the nozzle outlet, and the nozzle reduces the flow rate of the jetting liquid due to mutual repulsion between molecules so that jetting cannot be performed.
When two conical surfaces face each other due to the organic molecular films 53 and 54 formed on the surfaces of the nozzle core 51 and the nozzle outlet 52, an electrostatic repulsion acts. The injection liquid is stopped between the two conical surfaces until the organic molecular films 53 and 54 come close to contact with each other. When the organic molecular films 53 and 54 are not formed on the contact surface, the tip portion of the nozzle is quickly worn, and the life of the nozzle is shortened. According to the present invention, damage due to contact of the wear-resistant layer can be reduced.

【0125】ギャップが100μm未満の本発明の構造
体の実施例
The structure of the present invention having a gap of less than 100 μm
Example of body

【0126】実施例14 ギャップが100μm未満の本発明の構造体の一例を図
1に示す。本発明の構造体は、近接して相対する二つの
基体1および2の表面の少なくとも一方(例えば基体1
の表面)に有機分子膜4が形成され、該有機分子膜4の
表面と他方の基体(例えば基体2)の表面または基体2
の上の有機分子膜5の表面との間のギャップ3が100
μm未満である構造体である。
Embodiment 14 FIG. 1 shows an example of the structure of the present invention having a gap of less than 100 μm. The structure of the present invention includes at least one of the surfaces of two substrates 1 and 2 which are closely adjacent to each other (for example, the substrate 1
The organic molecular film 4 is formed on the surface of the organic molecular film 4 and the surface of the other substrate (for example, the substrate 2) or the substrate 2
The gap 3 between the surface of the organic molecular film 5 and the surface of the organic molecular film 5 is 100
The structure is less than μm.

【0127】本発明の構造体の形状は特に制限されず、
二つの基体の表面が相互に近接しており、その少なくと
も一方の表面に有機分子膜が共有結合により形成されて
おり、この有機分子膜と他方の基体の表面または他方の
基体表面に共有結合している有機分子膜とのギャップが
100μm未満であるという条件を満たす構造体であれ
ば如何なる形状であってもよい。例えば、両基体が平面
であっても、両基体が円筒であっても、あるいは両基体
がその他の形状であってもよい。さらに、両基体の表面
の全部ではなくその一部が近接して相対している構造体
であってもよい。
The shape of the structure of the present invention is not particularly limited.
The surfaces of the two substrates are close to each other, and an organic molecular film is formed by covalent bonding on at least one of the surfaces. Any structure may be used as long as the structure satisfies the condition that the gap with the organic molecular film is less than 100 μm. For example, both substrates may be planar, both substrates may be cylindrical, or both substrates may have other shapes. Further, a structure may be used in which a part of the surfaces of both bases, but not all of them, is closely adjacent to each other.

【0128】本発明の第2の構造体(図1−a)は、そ
の基体の一方に電極6を設置し、電界を印加することに
より他方の基体の表面間に静電斥力を発生させる。該有
機分子膜の周囲は、例えば、高分子固体電解質が1μm
形成され、有機分子膜の電荷が固体電解質中に拡散し、
高分子固体電解質表面に電荷が誘発される。この誘発さ
れた電荷に、電極6で電界を印加することにより有機分
子膜を形成した基体の表面に静電斥力を発生させる。
In the second structure (FIG. 1-a) of the present invention, an electrode 6 is provided on one of the substrates, and an electric field is applied to generate an electrostatic repulsion between the surfaces of the other substrate. Around the organic molecular film, for example, a polymer solid electrolyte is 1 μm
Formed, the charge of the organic molecular film diffuses into the solid electrolyte,
An electric charge is induced on the surface of the solid polymer electrolyte. An electric field is applied to the induced charge by the electrode 6 to generate an electrostatic repulsion on the surface of the base on which the organic molecular film is formed.

【0129】図2のステータ12の表面に形成された有
機分子膜15とさらに表面に形成された高分子固体電解
質表面と、スライダー11に埋め込まれた電極16が発
生する電界による力を利用することもできる。スライダ
ー11の内部の電極16に100Vの電圧を10μmの
ギャップdに印加した場合の電界強度Eは E=V/d=1×107 (V/m) となる。表面電荷量σは単位面積当たり10mC/m2
と測定された。スライダーとステータの対向する面積が
受ける力(F)は、r=3mm、l=10mmとする
と、 q=5×10-6C、F=qE=50N となる。
Using the organic molecular film 15 formed on the surface of the stator 12 of FIG. 2, the surface of the polymer solid electrolyte further formed on the surface, and the electric field generated by the electrode 16 embedded in the slider 11. Can also. The electric field strength E when a voltage of 100 V is applied to the gap d of 10 μm to the electrode 16 inside the slider 11 is E = V / d = 1 × 10 7 (V / m). The surface charge amount σ is 10 mC / m 2 per unit area.
It was measured. Assuming that r = 3 mm and l = 10 mm, the force (F) received by the opposing area of the slider and the stator is q = 5 × 10 −6 C and F = qE = 50N.

【0130】実施例15本発明の構造体を含む静電モータ 図7に、本発明の構造体を含むモータの電極の一例の平
面図を示す。この図に示す電極は櫛形をしており、円筒
のスライダーに沿ってパターンを形成している。電極1
に交流電源(COSwt)を印加する。図8に、電極構造を含
んだギャップの断面図を示す。ギャップ13には、導電
性の媒質が充填されている。場合によっては媒質が充填
されていなくてもよい。ステータ12の表面には約10
nmの厚さの絶縁層19が形成してあり、厚さ約100
nmの有機分子膜15がその上に形成されている。有機
分子膜15の電荷分布25のパターンは約100μm毎
に正負が逆転するように形成されている。スライダー1
1とステータ12の間には、直流バイアス電圧が印加さ
れており、スライダーとステータの間には反撥力を働か
せる。スライダー11の表面には、ITO等の材料で電
極16が約25nmの厚さで形成される。電極の上に約
1μmの厚さの絶縁層19が形成され、表面は研磨さ
れ、表面平滑性は約100nm程度に仕上げられてい
る。電極16は約100μmの線幅で、有機分子膜15
の正負のパターンの1ピッチ分の間隔(約200μm)
を置いて形成される。電極16に加えられる電圧の位相
が変化すると、その変化に応じて有機分子膜15との間
の引力または斥力が変化し、スライダー11に回転する
接線方向の力が加わる。
Embodiment 15 Electrostatic Motor Including Structure of the Present Invention FIG. 7 is a plan view of an example of an electrode of a motor including the structure of the present invention. The electrodes shown in this figure are comb-shaped and form a pattern along a cylindrical slider. Electrode 1
AC power (COSwt). FIG. 8 shows a cross-sectional view of the gap including the electrode structure. The gap 13 is filled with a conductive medium. In some cases, the medium may not be filled. Approximately 10
An insulating layer 19 having a thickness of about 100 nm is formed, and a thickness of about 100
The organic molecular film 15 of nm is formed thereon. The pattern of the charge distribution 25 of the organic molecular film 15 is formed such that the polarity is reversed every about 100 μm. Slider 1
A DC bias voltage is applied between 1 and the stator 12, so that a repulsive force acts between the slider and the stator. On the surface of the slider 11, an electrode 16 is formed of a material such as ITO with a thickness of about 25 nm. An insulating layer 19 having a thickness of about 1 μm is formed on the electrode, the surface is polished, and the surface smoothness is finished to about 100 nm. The electrode 16 has a line width of about 100 μm, and has an organic molecular film 15.
1 pitch interval of the positive and negative patterns (approx. 200 μm)
Formed. When the phase of the voltage applied to the electrode 16 changes, the attractive force or the repulsive force with the organic molecular film 15 changes according to the change, and a rotating tangential force is applied to the slider 11.

【0131】図10は、第2の電極構造の平面図を示
す。図10に示すように、一方の電極16に交流電源
(COSwt)を、他方の電極26に位相が180°遅れた交
流電源(COS(wt +π) )をつなぐ。電極16と電極26
は櫛形に相互に入り込んで形成されている。図11に
は、第2の電極構造を含んだギャップの断面図を示す。
ギャップの間は絶縁性媒質28で充填されている。ステ
ータには直接厚さ約100nmの有機分子膜15を共有
結合させる。この有機分子膜15のパターンはスライダ
ーの回転方向に約100μm毎に正負が逆転するように
形成される。スライダーとステータの間には、交流バイ
アス電圧を印加してスライダーとステータ間に反撥力を
働かせる。交流バイアスは、駆動電圧の周波数よりも5
倍以上の十分高い周波数とし、駆動には影響しないよう
にする。
FIG. 10 shows a plan view of the second electrode structure. As shown in FIG. 10, an AC power supply (COSwt) is connected to one electrode 16 and an AC power supply (COS (wt + π)) whose phase is delayed by 180 ° is connected to the other electrode 26. Electrode 16 and electrode 26
Are formed so as to penetrate into each other in a comb shape. FIG. 11 is a sectional view of a gap including the second electrode structure.
The gap is filled with an insulating medium 28. An organic molecular film 15 having a thickness of about 100 nm is directly covalently bonded to the stator. The pattern of the organic molecular film 15 is formed such that the sign is reversed every about 100 μm in the rotation direction of the slider. An AC bias voltage is applied between the slider and the stator to exert a repulsive force between the slider and the stator. The AC bias is 5 times higher than the driving voltage frequency.
The frequency is set to a sufficiently high frequency twice or more so as not to affect the driving.

【0132】スライダー表面には、電極1をITOなど
の材料を用い約25nmの厚さに形成する。電極の上に
約50nmの厚さの耐摩耗層18が形成され、表面は研
磨され、表面平滑性は約10nm程度に仕上げられてい
る。電極16は約100μmの線幅で、有機分子膜15
の正負のパターンの1ピッチ分の間隔(約200μm)
を置いて形成されており、COSwt の位相を持つ電源につ
ながれている。電極26についても、約100μmの線
幅で、有機分子膜15の正負のパターンの1ピッチ分の
間隔(約200μm)をおいて形成されており、COS(wt
+π)の位相を持つ電源につながれている。電極に加え
られる電圧の位相が変化すると、その変化に応じて有機
分子膜15に加わる引力または斥力が変化し、有機分子
膜15との間に回転する接線方向の力が加わり、スライ
ダーはステータの周りを回転する。
The electrode 1 is formed on the slider surface with a thickness of about 25 nm using a material such as ITO. A wear-resistant layer 18 having a thickness of about 50 nm is formed on the electrode, the surface is polished, and the surface smoothness is finished to about 10 nm. The electrode 16 has a line width of about 100 μm, and has an organic molecular film 15.
1 pitch interval of the positive and negative patterns (approx. 200 μm)
And is connected to a power supply having the phase of COSwt. The electrodes 26 are also formed with a line width of about 100 μm and an interval (about 200 μm) for one pitch of the positive and negative patterns of the organic molecular film 15.
+ Π). When the phase of the voltage applied to the electrode changes, the attractive or repulsive force applied to the organic molecular film 15 changes according to the change, and a tangential force rotating between the organic molecular film 15 and the organic molecular film 15 is applied. Rotate around.

【0133】実施例16本発明の構造を含む円盤状の静電モータ 図13には、本発明の構造を持つハードディスクを構成
したときの断面図、円盤円周に沿った断面図、円盤の平
面図及びモータ・ステータの平面図を示す。近接した二
つの基板の一方が円盤であり、モータのスライダーを構
成し、それはメディアの基板でもある。基板材料は例え
ばガラス材料であり、円盤の表面は10nmの平坦度で
研磨されている。円盤円周に沿った断面図において、メ
ディアの少なくとも一方の表面には磁性媒体が形成され
ている。磁性媒体の表面近傍に磁気ヘッドがギャップを
介して設けられており、記録媒体と磁気ヘッド間で記録
再生する。この円盤表面に所定の線幅で放射状に電荷を
持った有機分子膜を繰り返し形成する。
Embodiment 16 Disk-shaped Electrostatic Motor Containing the Structure of the Present Invention FIG. 13 is a sectional view of a hard disk having the structure of the present invention, a sectional view along the circumference of the disk, and a plan view of the disk. 1 shows a diagram and a plan view of a motor stator. One of the two adjacent substrates is a disk and constitutes a slider for the motor, which is also a substrate of the media. The substrate material is, for example, a glass material, and the surface of the disk is polished with a flatness of 10 nm. In a cross-sectional view along the circumference of the disk, a magnetic medium is formed on at least one surface of the medium. A magnetic head is provided in the vicinity of the surface of the magnetic medium via a gap, and performs recording and reproduction between the recording medium and the magnetic head. An organic molecular film having a predetermined line width and having a charge radially is repeatedly formed on the disk surface.

【0134】図14に電荷パターンをガラス基板上に転
写するマスクパターンを示す。電荷パターンはホトリソ
グラフィーを用いて、マスクパターンを転写して形成さ
れる。図には、1例として、メディアを形成する基板の
直径を17mm、電荷中心半径を5mm、電荷の長さを
1mm、電荷幅を20μm、電荷間隔を20μmとする
パターンがレジストに反転パターンとして形成されてい
る。無色の部分が露光部分で基板に塗布されたレジスト
が現像され、基板表面が露出する。このパターンを形成
した基板の表面に電荷を持つ有機分子膜を形成すると、
基板の表面が露出した部分のみに電荷を持つ有機分子膜
が形成される。レジストは有機溶剤で除去されるので、
電荷を持った有機分子膜の放射状パターンが形成でき
る。例えば、メディアの直径を17mm、電荷中心半径
を5mm、電荷の長さを1mm、電荷幅を20μm、電
荷間隔を20μmとした場合、表面電荷密度σ=200
mC/m2 を持つ有機分子膜が形成された。
FIG. 14 shows a mask pattern for transferring a charge pattern onto a glass substrate. The charge pattern is formed by transferring a mask pattern using photolithography. In the drawing, as an example, a pattern in which the diameter of the substrate on which the medium is formed is 17 mm, the center radius of the charge is 5 mm, the length of the charge is 1 mm, the width of the charge is 20 μm, and the charge interval is 20 μm is formed as an inverted pattern on the resist. Have been. The resist applied to the substrate is developed in the colorless portion exposed, and the substrate surface is exposed. When an organic molecular film with charge is formed on the surface of the substrate on which this pattern is formed,
An organic molecular film having a charge is formed only in a portion where the surface of the substrate is exposed. Since the resist is removed with an organic solvent,
A radial pattern of a charged organic molecular film can be formed. For example, when the media diameter is 17 mm, the charge center radius is 5 mm, the charge length is 1 mm, the charge width is 20 μm, and the charge interval is 20 μm, the surface charge density σ = 200
An organic molecular film having mC / m 2 was formed.

【0135】図15には、電極の平面図と断面図を示
す。ステータには表面に所定の線幅で放射状に電極を繰
り返し形成する。断面図に示したように、有機分子膜に
対応した位置に、電極の中心半径5mm、電極の長さ1
mm、電極の幅5μm、電極の間隔35μmとして電極
を形成する。
FIG. 15 shows a plan view and a sectional view of the electrode. Electrodes are repeatedly formed on the surface of the stator radially with a predetermined line width. As shown in the cross-sectional view, the center radius of the electrode is 5 mm, and the length of the electrode is 1 at the position corresponding to the organic molecular film.
The electrode is formed with a width of 5 mm, an electrode width of 5 μm, and an electrode interval of 35 μm.

【0136】図16には、電極形成プロセスを示す。基
板の表面に金属薄膜を0.2μm厚に形成し、ホトマス
クを用いてレジストパターンに電極パターンを転写し、
金属膜にパターンを転写する。金属膜の表面に絶縁膜を
0.2μm厚に形成する。ステータとメディアの間には
電解質を満たすので、ステータ表面に形成した電極間に
電圧が加わるように電気絶縁をとる。また、必要に応じ
てステータとメディアの間にギャップスペーサを形成
し、ステータ表面の電極とメディア表面の電荷パターン
とが直接接触しないようにする。ギャップスペーサの厚
さは5μmとした。この繰り返しパターンの電極Aと電
極Bの間に電圧を印加する。電極間に±10Vの電圧を
加えるとE=0.5MV/mの電界が発生し、推力F=
qE=15N、トルクT=rF=75mNmが得られ
た。
FIG. 16 shows an electrode forming process. A metal thin film is formed to a thickness of 0.2 μm on the surface of the substrate, and the electrode pattern is transferred to a resist pattern using a photomask,
Transfer the pattern to the metal film. An insulating film having a thickness of 0.2 μm is formed on the surface of the metal film. Since the space between the stator and the medium is filled with an electrolyte, electrical insulation is provided so that a voltage is applied between electrodes formed on the surface of the stator. In addition, a gap spacer is formed between the stator and the medium as needed to prevent direct contact between the electrode on the stator surface and the charge pattern on the medium surface. The thickness of the gap spacer was 5 μm. A voltage is applied between the electrode A and the electrode B in the repeating pattern. When a voltage of ± 10 V is applied between the electrodes, an electric field of E = 0.5 MV / m is generated, and the thrust F =
qE = 15N and torque T = rF = 75mNm were obtained.

【0137】実施例17本発明の構造を有するガイド 本発明の構造を利用する別の態様として、ガイドが提供
される。すなわち、二つの基板(第1の基板及び第2の
基板)をギャップが100μm未満になるまで近接して
配置し、前記第1の基板の表面に所定の線幅を持つ線状
の凸状支持体を設け、前記支持体の表面に電荷を持った
有機分子膜を形成した。前記第2の基板の表面には所定
の線幅及び間隔を持つ電極を線状に形成した。前記第1
の基板表面に電解質液体を塗布した。この構造体では、
有機分子膜表面との間に働く電気二重層斥力により両表
面間の微小ギャップが維持され、かつ、該電極に直流電
圧を印加することにより、線状の凸状支持体に対して垂
直の力が働き、外部からの該線に沿った力が加わると該
線に沿った移動が可能となる。
Example 17 Guide Having the Structure of the Present Invention As another embodiment utilizing the structure of the present invention, a guide is provided. That is, two substrates (a first substrate and a second substrate) are arranged close to each other until the gap becomes less than 100 μm, and a linear convex support having a predetermined line width is provided on the surface of the first substrate. An organic molecular film having a charge was formed on the surface of the support. On the surface of the second substrate, electrodes having predetermined line widths and intervals were linearly formed. The first
An electrolyte liquid was applied to the surface of the substrate. In this structure,
A minute gap between the two surfaces is maintained by the electric double layer repulsion acting between the two surfaces, and a direct voltage is applied to the electrode to apply a vertical force to the linear convex support. Works, and when a force is applied from the outside along the line, movement along the line is enabled.

【0138】実施例18本発明の構造を有する円筒状アクチュエータ ポリエチレンテレフタレート樹脂で直径が10mm、長
さが60mmの円柱を作成した。この円柱には、直径が
10mmで厚さが0.2mmのアルミニウム電極が円柱
の底面に平行に5mm間隔で配置された。また、円柱に
は直径2mmの貫通孔が開いており、そこに、100μ
m未満のギャップを生ずるような径のガラス性の細管が
入っている。細孔と細管の間には抵抗率16M・Ω純水
が入っている。円柱の一方の面は純水に接触している構
造であり、細管が円柱から伸びて突き出しても、円柱が
接触している面から水が表面張力により細孔に入ってく
るので、細孔中の液体が無くなることはない。また、細
管には5mm幅の帯状に順番にCOOH (CH2 8
Si−O−とNH2 (CH2 8 Si−O−の有機分子
膜がホトリソグラフィー法を用いて形成されている。
Example 18 A cylindrical cylinder having a diameter of 10 mm and a length of 60 mm was made of a cylindrical actuator polyethylene terephthalate resin having the structure of the present invention . On this cylinder, aluminum electrodes having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.2 mm were arranged at 5 mm intervals in parallel with the bottom surface of the cylinder. In addition, a through hole having a diameter of 2 mm was formed in the cylinder, and 100 μm was formed there.
It contains a glass capillary with a diameter that produces a gap of less than m. Pure water having a resistivity of 16 MΩ is contained between the pores and the thin tubes. One surface of the cylinder is in contact with pure water. The liquid inside is never lost. In addition, COOH (CH 2 ) 8 is sequentially placed on the narrow tube in a 5 mm wide band.
Organic molecular films of Si—O— and NH 2 (CH 2 ) 8 Si—O— are formed using photolithography.

【0139】実施例19本発明の構造を有する平面アクチュエータ 厚さ0.5mm、大きさ100mm×30mmのポリイ
ミドフィルムの片面をUV照射処理、又は0.1トルの
酸素分圧中でのRFプラズマ処理により親水化処理を行
った後、長手方向がフィルムの30mm辺と平行になる
ような5mm×25mmの領域に順番に液体中で負電荷
を有するCOOH(CH2 8 Si−O−と正電荷を有
するNH2 (CH2 8 Si−O−の有機分子膜がホト
リソグラフィー法を用いて形成した。これらの領域の隣
合う幅は1mmとした。もう一方のフィルムの片面に
は、メタルマスクを用いて白金を真空蒸着し、白金の櫛
形電極一対がお互い向き合うように形成し、隣り合う櫛
形電極の間隔は5.5mm間隔とした。これらのフィル
ムを電極面と有機分子膜が形成されている面が向き合う
ように100枚積層した。また、フィルムの間には純水
を満たしておいた。フィルム間にスペーサーを必ずしも
入れる必要はなく、フィルム同士は100μm未満の距
離になると、分子間力による反発により接着が妨げられ
る。このとき、電極を形成したフィルム、又は有機分子
膜を形成したフィルムを固定しておけば、一組の櫛形電
極に位相が180度ずれた交流電圧を加えると、有機分
子膜を形成したフィルム又は電極を形成したフィルムが
移動する。
Example 19 One side of a polyimide film having a structure of the present invention having a thickness of 0.5 mm and a size of 100 mm × 30 mm was subjected to UV irradiation treatment or RF plasma treatment in an oxygen partial pressure of 0.1 Torr. , A COOH (CH 2 ) 8 Si—O— having a negative charge and a positive charge in a liquid in order in a 5 mm × 25 mm area such that the longitudinal direction is parallel to the 30 mm side of the film. An organic molecular film of NH 2 (CH 2 ) 8 Si—O— having the following formula was formed by photolithography. The adjacent width of these regions was 1 mm. On one surface of the other film, platinum was vacuum-deposited using a metal mask, and a pair of platinum comb electrodes was formed so as to face each other. The interval between adjacent comb electrodes was 5.5 mm. One hundred of these films were laminated so that the electrode surface and the surface on which the organic molecular film was formed faced each other. Pure water was filled between the films. It is not necessary to insert a spacer between the films, and when the distance between the films is less than 100 μm, adhesion is hindered by repulsion due to intermolecular force. At this time, if the film on which the electrode is formed, or the film on which the organic molecular film is formed is fixed, when an AC voltage 180 degrees out of phase is applied to a pair of comb-shaped electrodes, the film on which the organic molecular film is formed or The film on which the electrodes are formed moves.

【0140】[0140]

【発明の効果】本発明により、近接して相対する二つの
基体表面からなり、その少なくとも一方の表面に共有結
合により有機分子膜が形成され、該有機分子膜表面と他
方の基体表面または他方の基体表面に共有結合により形
成された有機分子膜の表面とのギャップが100μm未
満、より好ましくは1μm未満である新規な構造体が提
供される。この構造体は両表面の間のギャップが有機分
子膜による弾力および両表面間の立体斥力などによる分
子間斥力により潤滑され、両表面の摺動により生ずる摩
擦を低減させる効果をもたらす。本発明はさらに本発明
の構造体を含むモータ、アクチュエーターおよび除振台
等を提供する。
According to the present invention, an organic molecular film is formed by a covalent bond on at least one surface of two adjacent substrate surfaces, and the surface of the organic molecular film and the surface of the other substrate or the other surface are formed. A novel structure is provided in which the gap with the surface of the organic molecular film formed by covalent bonding on the substrate surface is less than 100 μm, more preferably less than 1 μm. In this structure, the gap between the two surfaces is lubricated by the elasticity of the organic molecular film and the intermolecular repulsion caused by the steric repulsion between the two surfaces, and has an effect of reducing the friction caused by sliding between the two surfaces. The present invention further provides a motor, an actuator, a vibration isolation table, and the like including the structure of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の構造体を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a structure of the present invention.

【図2】図2は本発明の超小型モータのスライダー・ス
テータの構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a slider / stator of the micro motor according to the present invention.

【図3】図3は有機分子膜間に働く斥力を示す図であ
る。図3−aは高分子1本を基体表面に共有結合させた
場合の模式図である。図3−bは高分子1本が基体表面
に共有結合した場合の高分子コイルの液中の長さの分布
を示す図である。図3−cは基体表面に多数の高分子を
共有結合させて得られる有機分子膜の模式図である。図
3−dは 基体間の距離と有機分子膜間に生じる斥力を
プロットした図である。基体表面間の距離が小さくなる
程斥力は劇的に上昇する。
FIG. 3 is a diagram showing a repulsive force acting between organic molecular films. FIG. 3-a is a schematic diagram when one polymer is covalently bonded to the substrate surface. FIG. 3B is a diagram showing the distribution of the length of the polymer coil in the liquid when one polymer is covalently bonded to the substrate surface. FIG. 3C is a schematic diagram of an organic molecular film obtained by covalently bonding a large number of polymers to the substrate surface. FIG. 3D is a diagram in which the distance between the substrates and the repulsive force generated between the organic molecular films are plotted. The repulsion increases dramatically as the distance between the substrate surfaces decreases.

【図4】図4は有機分子膜を表面に形成させたスライダ
ーとステータの断面図を示す模式図である。図4−1は
スライダーとステータの表面に有機分子膜が形成してあ
り、スライダーの内部には電極が埋め込まれている構造
を示す。図4−2はステータの表面に誘電体層と有機分
子膜が形成されていることを示す。図4−3はステータ
の表面に耐摩耗層と有機分子膜が形成されていることを
示す。図4−4はステータの表面に誘電体層と耐摩耗層
と有機分子膜が形成されていることを示す。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross-sectional view of a slider and a stator having an organic molecular film formed on a surface thereof. FIG. 4-1 shows a structure in which an organic molecular film is formed on the surfaces of the slider and the stator, and electrodes are embedded inside the slider. FIG. 4-2 shows that a dielectric layer and an organic molecular film are formed on the surface of the stator. FIG. 4-3 shows that a wear-resistant layer and an organic molecular film are formed on the surface of the stator. FIG. 4-4 shows that a dielectric layer, a wear-resistant layer, and an organic molecular film are formed on the surface of the stator.

【図5】図5はステータに交流電圧を印加した場合のス
ライダー・ステータの断面図を示す。
FIG. 5 is a sectional view of the slider / stator when an AC voltage is applied to the stator.

【図6】図6は印加された交流電圧によりステータ表面
に生ずる自己バイアス電圧の経時的変化を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a change over time of a self-bias voltage generated on a stator surface due to an applied AC voltage.

【図7】図7は静電駆動モータの電極構造を示す模式図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an electrode structure of the electrostatic drive motor.

【図8】図8は静電駆動モータの電極構造を含むギャッ
プの断面図を示す。
FIG. 8 is a sectional view of a gap including an electrode structure of the electrostatic drive motor.

【図9】図9は図8に示した電極構造のモータ動作説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a motor operation of the electrode structure shown in FIG. 8;

【図10】図10は位相の180°異なる交流電圧を印
加する2電極構造を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a two-electrode structure for applying an AC voltage having a phase difference of 180 °.

【図11】図11は2電極を有する電極構造を含むギャ
ップの断面図を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a cross-sectional view of a gap including an electrode structure having two electrodes.

【図12】図12は図11に示した2電極を有する電極
構造のモータ動作説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a motor operation of the electrode structure having two electrodes shown in FIG. 11;

【図13】図13は本発明の円盤状静電モータの構造を
持つハードディスクの断面図、円盤円周に沿った断面
図、円盤の平面図、モータ・ステータの平面図及び求心
力発生メカニズムを示す。
FIG. 13 shows a sectional view of a hard disk having a structure of a disk-shaped electrostatic motor of the present invention, a sectional view along a disk circumference, a plan view of a disk, a plan view of a motor / stator, and a centripetal force generating mechanism. .

【図14】図14は本発明の円盤状静電モータの電荷パ
ターンをガラス基板上に転写するマスクパターンを示
す。
FIG. 14 shows a mask pattern for transferring a charge pattern of the disk-shaped electrostatic motor of the present invention onto a glass substrate.

【図15】図15は本発明の円盤状静電モータの電極の
平面図と断面図を示す。を示す模式図である。
FIG. 15 shows a plan view and a sectional view of an electrode of the disk-shaped electrostatic motor of the present invention. FIG.

【図16】図16は本発明の円盤状静電モータの電極形
成プロセスを示す。
FIG. 16 shows an electrode forming process of the disk-shaped electrostatic motor of the present invention.

【図17】図17は球面上に電荷パターンを構成したと
きの側面図、電荷パターンと電極パターンの相対位置を
示す断面図、電極パターンの斜視図を示す。
FIG. 17 shows a side view when a charge pattern is formed on a spherical surface, a cross-sectional view showing a relative position between the charge pattern and the electrode pattern, and a perspective view of the electrode pattern.

【図18】図18は本発明の機械的軸受けのない軸受け
の平面図及び断面図を示す模式図である。
FIG. 18 is a schematic view showing a plan view and a sectional view of a bearing without a mechanical bearing of the present invention.

【図19】図19は本発明のマイクロポンプの断面図を
示す模式図である。
FIG. 19 is a schematic view showing a sectional view of a micropump according to the present invention.

【図20】図20は本発明の除振台の断面図を示す模式
図である。
FIG. 20 is a schematic view showing a cross-sectional view of the vibration isolation table of the present invention.

【図21】図21は本発明のノズルの断面図を示す模式
図である。
FIG. 21 is a schematic view showing a cross-sectional view of the nozzle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基体1 2:基体2 3:ギャップ 4:基体1の表面に形成された有機分子膜 5:基体2の表面に形成された有機分子膜 6:電極 7:誘電体層 8:耐摩耗層 11:モータのスライダー 12:モータのステータ 13:モータのスライダーとステータ間のギャップ 14:スライダー表面に形成された有機分子膜 15:ステータ表面に形成された有機分子膜 16:モータのスライダー内に埋め込まれた電極 17:誘電体層 18:耐摩耗層 19:絶縁層 20:ステータの内径 21:基体 22:高分子コイル 23:高分子コイルのアンカー部分 24:高分子コイルの長さ 25:有機分子膜の電荷 26:位相の180°異なる電極 27:駆動力 28:絶縁性媒質 31:本発明のマイクロポンプの内側の円筒 32:本発明のマイクロポンプの外側の円筒 33:ポンプの動作部分を含む部屋 34:シリコン膜のダイヤフラム 35:電極 36:電圧 37:有機分子膜 38:電荷 41:平板 42:平板 43:有機分子膜 44:有機分子膜 45:有機分子膜の電荷 46:媒質 51:ノズルコア 52:ノズル出口 53:有機分子膜 54:有機分子膜 55:噴射用流体 1: Base 1 2: Base 2 3: Gap 4: Organic molecular film formed on the surface of base 1 5: Organic molecular film formed on the surface of base 2 6: Electrode 7: Dielectric layer 8: Wear-resistant layer 11: Motor slider 12: Motor stator 13: Gap between motor slider and stator 14: Organic molecular film formed on slider surface 15: Organic molecular film formed on stator surface 16: Embedded in motor slider Electrode 17: Dielectric layer 18: Wear layer 19: Insulating layer 20: Inner diameter of stator 21: Base 22: Polymer coil 23: Anchor portion of polymer coil 24: Length of polymer coil 25: Organic molecule Membrane charge 26: Electrode 180 ° out of phase 27: Driving force 28: Insulating medium 31: Inner cylinder of micropump of the present invention 32: Micropon of the present invention Outside: 33: room containing pump operating part 34: diaphragm of silicon film 35: electrode 36: voltage 37: organic molecular film 38: electric charge 41: flat plate 42: flat plate 43: organic molecular film 44: organic molecular film 45 : Electric charge of organic molecular film 46: Medium 51: Nozzle core 52: Nozzle outlet 53: Organic molecular film 54: Organic molecular film 55: Injection fluid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02N 1/10 H02N 1/10 10/00 10/00 // B32B 7/02 B32B 7/02 (72)発明者 中川 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−47859(JP,A) 特開 平4−364380(JP,A) 特開 昭64−72313(JP,A) 特開 平7−57248(JP,A) 特開 平1−296429(JP,A) 特開 昭64−40717(JP,A) 特開 平4−46219(JP,A) 特開 平8−303531(JP,A) 特開 平5−122919(JP,A) 特公 昭54−36172(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B81B 5/00 F04B 43/02 F04B 43/12 H02N 1/00 H02N 1/08 H02N 1/10 H02N 10/00 B32B 7/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H02N 1/10 H02N 1/10 10/00 10/00 // B32B 7/02 B32B 7/02 (72) Inventor Toru Nakagawa Osaka No. 1006 Kadoma, Kamon, Fumonma-shi Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-6-47859 (JP, A) JP-A-4-364380 (JP, A) JP-A-64-72313 (JP, A) A) JP-A-7-57248 (JP, A) JP-A-1-296429 (JP, A) JP-A-64-40717 (JP, A) JP-A-4-46219 (JP, A) JP-A-8 -303531 (JP, A) JP-A-5-122919 (JP, A) JP-B-54-36172 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B81B 5/00 F04B 43/02 F04B 43/12 H02N 1/00 H02N 1/08 H02N 1/10 H02N 10/00 B32B 7/02

Claims (66)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 近接して相対する二つの基体の相対する
双方の表面の全部または一部に共有結合により有機分子
膜が形成され、前記有機分子膜の全部又は一部はアニオ
ン性及び/又はカチオン性であり、前記アニオン性及び
カチオン性の有機分子膜領域は中性付近の液体中で有機
分子膜の表面部分が電荷を持つものであり、相対する二
つの基体の相対する表面間の微小ギャップが中性付近の
液体で充填されているものである構造体。
An organic molecular film is formed by covalent bonding on all or a part of two opposing surfaces of two substrates that are closely adjacent to each other, and all or a part of the organic molecular film is an anionic film.
Anionic and / or cationic;
Cationic organic molecular membrane region is organic in near neutral liquid
The surface portion of the molecular film is charged,
Small gap between the opposing surfaces of two substrates
A structure that is filled with a liquid .
【請求項2】 前記中性付近の液体が、電解質を含む中
性付近の水溶液、電解質を含む中性付近の炭素数1から
6までの水性アルコール、電解質を含む中性付近の水性
有機溶媒、から選択されるものである、請求項1記載の
構造体。
2. The method according to claim 1, wherein the near neutral liquid contains an electrolyte.
Aqueous solution near neutrality, carbon number 1 near neutral including electrolyte
Up to 6 aqueous alcohols, near neutral aqueous containing electrolytes
The structure according to claim 1, which is selected from an organic solvent .
【請求項3】 近接して相対する二つの基体の相対する
双方の表面の全部または一部に共有結合により有機分子
膜が形成され、前記有機分子膜の全部又は一部はアニオ
ン性及び/又はカチオン性であり、前記アニオン性及び
カチオン性の有機分子膜領域は固体電解質中で有機分子
膜の表面部分が電荷を持つものであり、相対する二つの
基体の相対する表面間の微小ギャップが固体電解質で充
填されているものである構造体。
3. The method according to claim 1, wherein the two substrates are closely adjacent to each other.
Organic molecules by covalent bonding to all or part of both surfaces
A film is formed, and all or a part of the organic molecular film is anion
Anionic and / or cationic;
Cationic organic molecular membrane regions are organic molecules in solid electrolyte
The surface of the membrane is charged, and the two opposite
The minute gap between the opposing surfaces of the substrate is filled with solid electrolyte.
The structure that is being filled .
【請求項4】 前記有機分子膜がアンカー部分、中間部
分および表面部分からなるものである請求項1〜請求項
いずれか1項に記載の構造体。
4. The organic molecular film according to claim 1, wherein said organic molecular film comprises an anchor portion, an intermediate portion and a surface portion.
3. The structure according to any one of 3 .
【請求項5】 前記中性付近の液体中で電荷を持つ前記
表面部分が、陽電荷を持つポリリシン、ポリグルタミ
ン、ポリアスパラギンポリアルギニン陰電荷を持つ
ポリグルタミン酸及びポリアスパラギン酸からなる群よ
り選択される少なくとも一つのポリぺプチドにより構成
されるものである請求項1〜請求項4いずれか1項に
載の構造体。
5. The surface portion having a charge in the near neutral liquid is a group consisting of a positively charged polylysine, polyglutamine, polyasparagine , polyarginine , negatively charged polyglutamic acid and polyaspartic acid .
The structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein the structure is constituted by at least one selected polypeptide .
【請求項6】 前記中性付近の液体中で電荷を持つ前記
表面部分が、陽電荷を持つ第四級アンモニウム基ジア
ゾニウム塩、陰電荷を持つスルホン酸基、スルフィン酸
基、スルフェン酸基、カルボン酸基、リン酸基及び亜リ
ン酸基からなる群より選択される一つ以上の基を含むポ
リマーにより構成されるものである請求項1〜請求項4
いずれか1項に記載の構造体。
The surface portion 6. A having a charge in the liquid in the vicinity of the neutral, quaternary ammonium groups with a positive charge, a diazonium salt, a sulfonic acid group with a negative charge, a sulfinic acid group, a sulfenic acid group, carboxylic acid, according to claim 1 to claim 4 is formed using a polymer comprising one or more groups selected from the group consisting of phosphoric acid and phosphorous acid group
A structure according to any one of the preceding claims.
【請求項7】 前記ポリマーがポリスチレン、ポリアセ
チレン、ポリビニルエステル、ポリビニルアルコール、
ポリビニルエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リエチレングリコール、ポリp−フェニレンエーテル、
ポリアセタール、ポリカルナート、ポリエチレンイミ
ン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリイミ
ド、ポリイミダゾール、ポリオキサゾール、ポリピロー
ル、ポリアニリン、ポリスルフィド、ポリスルフォン、
ポリリン酸、ポリリン酸エステル、ポリフォスファゼ
ン、ポリシロキサンおよびポリシランからなる群より選
択される一つ以上のポリマーにより構成されるものであ
請求項記載の構造体。
7. The polymer according to claim 1, wherein the polymer is polystyrene, polyacetylene, polyvinyl ester, polyvinyl alcohol,
Polyvinyl ether, polyethylene terephthalate, polyethylene glycol, poly p-phenylene ether,
Polyacetal, Porikaru Bo diisocyanate, polyethylene imine, polyamide, polyurethane, polyurea, polyimide, polyimidazole, polyoxazole, polypyrrole, polyaniline, polysulfide, polysulfone,
It is composed of one or more polymers selected from the group consisting of polyphosphoric acid, polyphosphate ester, polyphosphazene, polysiloxane and polysilane.
Structure according to claim 6, wherein that.
【請求項8】 前記中性付近の液体中で電荷を持たない
前記表面部分が塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化
ビニル−塩化ビニリデン共重合体、エチレン−プロピレ
ン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリロ
ニトリル−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共
重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチ
レン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレ
ン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体および
エチレン−ビニルアルコール共重合体からなる群より選
択される一つ以上のポリマーである請求項1〜請求項7
いずれか1項に記載の構造体。
8. The liquid having no charge in the liquid near neutrality.
The surface portion is vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, acrylonitrile-styrene copolymer, styrene-butadiene copolymer A tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer and ethylene-vinyl alcohol copolymer selected from one or more polymers selected from the group consisting of Certain claims 1 to 7
A structure according to any one of the preceding claims.
【請求項9】 前記中性付近の液体中で電荷を持たない
前記表面部分がポリグリシン、ポリフェニルアラニン、
ポリアラニン、ポリロイシン、ポリイソロイシン、ポリ
バリン、ポリプロリン、ポリセリン、ポリスレオニンお
よびポリチロシンからなる群より選択されるものである
請求項1〜請求項7いずれか1項に記載の構造体。
9. The liquid having no charge in the liquid near neutrality.
The surface portion is polyglycine, polyphenylalanine,
Is selected from the group consisting of polyalanine, polyleucine, polyisoleucine, polyvaline, polyproline, polyserine, polythreonine and polytyrosine
The structure according to any one of claims 1 to 7 .
【請求項10】 前記有機分子膜の両表面間に働く静電
力又は電気二重層斥力又は立体斥力により両表面間の微
小ギャップが維持されるものである請求項1〜請求項9
いずれか1項に記載の構造体。
10. An electrostatic force acting between both surfaces of the organic molecular film.
Claim by force or electric double layer repulsion or steric repulsion in which small gap between the two surfaces is maintained 1 to claim 9
A structure according to any one of the preceding claims.
【請求項11】 前記基体が円筒状、円盤状又は球状で
ある請求項1〜請求項10いずれか1項に記載の構造
体。
Wherein said substrate is cylindrical, structure according to claims 1 to 10 any one is a disk-shaped or spherical.
【請求項12】 前記基体の表面に耐摩耗層を設け、そ
の上に有機分子膜を形成するものである請求項1〜請求
項11いずれか1項に記載の構造体。
12. The wear-resistant layer provided on the surface of the substrate, according to claim 1 wherein is to form an organic molecular film thereon
Item 12. The structure according to any one of items 11 .
【請求項13】 前記基体の表面に耐摩耗層と誘電体層
とを設け、その上に有機分子膜を形成するものである請
求項1〜請求項11いずれか1項に記載の構造体。
Wherein said providing a wear-resistant layer and the dielectric layer on the surface of the substrate, the structure according to any one claims 1 to 11 is intended to form an organic molecular film thereon.
【請求項14】 耐摩耗層がダイヤモンド・ライク・カ
ーボン膜、イオン注入膜または窒化膜であり、誘電体が
チタン酸バリウム(BaTiO3 )やバリウム・ストロ
ンチウム・タンタレート(BST)である請求項12又
は請求項13記載の構造体。
14. abrasion layer is diamond-like carbon film, an ion implantation layer or a nitride film, according to claim 12 also barium dielectric titanate (BaTiO 3) and barium strontium tantalate (BST)
The structure according to claim 13 .
【請求項15】 基体の一方に電極を設置し、電界を印
加することにより、電荷を持つ有機分子膜と電極の間に
静電斥力を発生させるものである請求項1〜請求項14
いずれか1項に記載の構造体。
15. An electrostatic repulsive force is generated between an organic molecular film having a charge and an electrode by placing an electrode on one of the substrates and applying an electric field. Item 14
A structure according to any one of the preceding claims.
【請求項16】 基体の一方に電極を設置し、この電極
直流及び/又は交流電流を適用するものである請求項
15記載の構造体。
16. An electrode is provided on one side of a base,
Claim is intended to apply a direct current and / or alternating current
16. The structure according to 15 .
【請求項17】 前記電極に交流電流を流し且つ電界が
交流電流の振動数の約5倍より大きな振動数を含むもの
である請求項15記載の構造体。
17. The structure of claim 15, wherein an alternating current is applied to said electrodes and said electric field includes a frequency greater than about 5 times the frequency of said alternating current .
【請求項18】 近接して相対するスライダーとステー
タから成り、その相対する表面の一方又は双方の全部ま
たは一部に共有結合により有機分子膜が形成され、前記
有機分子膜の全部又は一部はアニオン性及び/又はカチ
オン性であり、前記アニオン性及びカチオン性の有機分
子膜領域は中性付近の液体中で有機分子膜の表面部分が
電荷を持つものであり、相対する二つの基体の相対する
表面間の微小ギャップが中性付近の液体で充填されてい
るものであるモータ。
18. close to consist opposite slider and stator, an organic molecular film is formed by covalent bonds to all or part of one or both of its opposing surfaces, wherein
All or part of the organic molecular film is anionic and / or clickable.
Anionic and cationic organic components.
In the submembrane region, the surface of the organic molecular film is
Having an electric charge, the opposing two substrates
Small gaps between surfaces are filled with near neutral liquid
It shall be a motor.
【請求項19】 モータのスライダー又はステータを微
小間隔に近接して配置し、それらの表面の内、少なくと
も一方の表面に電荷を持った有機分子膜を繰り返しパタ
ーンに形成し、他方の基板上に電極を繰り返しパターン
に形成し、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧を印
加してスライダーとステータ間に推進力を発生させるこ
とを特徴とするモータ。
19. A slider or a stator of a motor is arranged close to a minute interval, and an organic molecular film having a charge is repeatedly formed on at least one of the surfaces thereof in a pattern, and is formed on the other substrate. A motor wherein electrodes are formed in a repetitive pattern, and an alternating voltage is applied to the electrodes in the repetitive pattern to generate a propulsive force between the slider and the stator.
【請求項20】 モータのスライダー又はステータを微
小間隔に近接して配置し、それら表面の内、少なくと
も一方の表面に電荷を持った有機分子膜を形成させ、前
記有機分子膜をプラスの電荷とマイナスの電荷が交互に
繰り返すパターンに形成し、他方に電極を繰り返しパタ
ーンに形成し、前記繰り返しパターンの電極に位相の異
なる交流電圧を印加してスライダーとステータ間に推進
力を発生させることを特徴とするモータ。
20. A slider or a stator of a motor is disposed in close proximity to a minute interval, and an organic molecular film having a charge is formed on at least one of the surfaces thereof , and the organic molecular film has a positive charge. And negative charges are alternately formed in a pattern that repeats alternately, electrodes are formed in a repetitive pattern on the other side, and alternating voltages having different phases are applied to the electrodes of the repetitive pattern to generate a propulsive force between the slider and the stator. Features motor.
【請求項21】 前記有機分子膜表面間の微小ギャップ
又は前記一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間
の微小ギャップが100μm未満であることを特徴とす
る請求項19又は請求項20記載のモータ。
21. claim 19 or claim micro gap is equal to or less than 100μm between minute gap or the one of the organic molecular film surface and the other substrate surface between the organic molecular film surface 20 Motor as described.
【請求項22】 前記有機分子膜表面間の微小ギャップ
又は前記一方の有機分子膜表面と他方の基板表面との間
の微小ギャップが1μm未満であることを特徴とする請
求項19又は請求項20記載のモータ。
22. claim 19 or claim micro gap is equal to or less than 1μm between minute gap or the one of the organic molecular film surface and the other substrate surface between the organic molecular film surface 20 Motor as described.
【請求項23】 前記モータのスライダー及びステータ
が円筒状であることを特徴とする請求項18〜請求項
いずれか1項に記載のモータ。
23. The method of claim, wherein the slider and the stator of the motor is cylindrical 18 ~ claim 2
2. The motor according to any one of 2 .
【請求項24】 微小間隔に近接して配置した二つの基
板の一方が円盤であり、前記円盤表面に所定の線幅で放
射状に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、他方
の基板に電極を前記所定の線幅で放射状に繰り返し形成
し、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧を印して
円盤に推進力を発生させることを特徴とするモータ。
24. One of two substrates arranged close to each other at a minute interval is a disk, and an organic molecular film having charges radially with a predetermined line width is repeatedly formed on the surface of the disk, and is formed on the other substrate. motor, characterized in that repeatedly forming the electrode radially at the predetermined line width, thereby generating a propulsion force an AC voltage to the electrodes of the repeated pattern to mark pressure into a disc.
【請求項25】 前記円盤の他方の表面に磁気記録媒体
が形成されていることを特徴とする請求項24記載のモ
ータ。
25. The motor according to claim 24, wherein a magnetic recording medium is formed on the other surface of the disk.
【請求項26】 微小間隔に近接して配置した二つの基
板の一方が円盤であり、前記円盤表面に所定の線幅で所
定の半径を持つ円弧状に電荷を持った有機分子膜を形成
し、他方の基板に前記所定の線幅及び半径を持つ電極を
円弧状に形成し、前記電極に直流電圧を印し、前記円
盤の中心に対して求心力を発生させることを特徴とする
モータ。
26. One of two substrates disposed in close proximity to a minute interval is a disk, and an organic molecular film having an electric charge in an arc shape having a predetermined line width and a predetermined radius is formed on the surface of the disk. a motor electrodes on the other substrate having a predetermined line width and radius formed in the shape of a circular arc, a DC voltage was marked addition to the electrode, characterized in that to generate a centripetal force against the center of the disc.
【請求項27】 微小間隔に近接して配置した二つの基
板の表面が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球
面に沿って電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成し、
他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球面に沿って繰
り返し形成し、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧
を印して円盤に推進力を発生させることを特徴とする
モータ。
27. The surface of two substrates arranged close to a minute interval is a spherical surface, and an organic molecular film having a predetermined line width and having a charge along the spherical surface is repeatedly formed on the inner spherical surface,
Motor, characterized in that the electrodes on the other spherical surface repeatedly formed along the spherical surface at the predetermined line width, thereby generating a propulsion force said electrode into an AC voltage of a repeating pattern to mark pressure into a disc.
【請求項28】 微小間隔に近接して配置した二つの基
板の表面が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球
面に沿って緯度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返
し形成し、他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球面
に沿って緯度方向に繰り返し形成し、前記繰り返しパタ
ーンの電極に交流電圧を印して円盤に推進力を発生さ
せることを特徴とするモータ。
28. The surface of two substrates arranged in close proximity to a minute space is a spherical surface, and an organic molecular film having a predetermined line width and having a charge in the latitude direction along the spherical surface is repeatedly formed on the inner spherical surface. and repeatedly formed in the latitudinal direction of the electrode on the other spherical surface along the spherical surface at the predetermined line width, and characterized by generating a propulsion force to the disk by marks pressurizing the AC voltage to the electrodes of the repeated pattern Motor to do.
【請求項29】 微小間隔に近接して配置した二つの基
板の表面が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球
面に沿って緯度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返
し形成し、他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球面
に沿って緯度方向に繰り返し形成し、経度方向には分割
されており、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧を
して円盤に推進力を発生させることを特徴とするモ
ータ。
29. The surfaces of two substrates disposed in close proximity to a minute space are spherical, and an organic molecular film having a predetermined line width and having a charge in the latitude direction along the spherical surface is repeatedly formed on the inner spherical surface. and the other electrode of the spherical surface along the spherical surface at the predetermined line width repeatedly formed in the latitudinal direction, Ri Contact is divided in the longitudinal direction, <br/> sign an AC voltage to the electrodes of the repeated pattern motor, characterized in that pressure to generate a driving force to the disc.
【請求項30】 微小間隔に近接した二つの基板の表面
が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球面に沿っ
て経度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形成
し、他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球面に沿っ
て経度方向に繰り返し形成し、前記繰り返しパターンの
電極に交流電圧を印して円盤に推進力を発生させるこ
とを特徴とするモータ。
30. The surface of two substrates close to a minute interval is a spherical surface, and an organic molecular film having a predetermined line width and having a charge in the longitudinal direction along the spherical surface is repeatedly formed on the inner spherical surface. motor, characterized in that the electrodes on the spherical surface repeatedly formed in the longitudinal direction along the spherical surface at the predetermined line width, thereby generating a propulsion force an AC voltage to the electrodes of the repeated pattern to mark pressure into a disc.
【請求項31】 微小間隔に近接して配置した二つの基
板の表面が球面であり、内側の球表面に所定の線幅で球
面に沿って赤道上に経度方向に電荷を持った有機分子膜
を繰り返し形成し、他方の球表面に電極を前記所定の線
幅で球面に沿って赤道上に経度方向に繰り返し形成し、
また、緯度方向に電荷を持った有機分子膜を繰り返し形
成し、他方の球表面に電極を前記所定の線幅で球面に沿
って緯度方向に繰り返し形成し、経度方向には分割され
ており、前記繰り返しパターンの電極に交流電圧を印
して球面に三軸方向の推進力を発生させることを特徴と
するモータ。
31. An organic molecular film in which the surfaces of two substrates disposed close to a minute interval are spherical, and the surface of the inner spherical surface has a predetermined line width and has a charge in the longitudinal direction on the equator along the spherical surface. Are repeatedly formed, and the electrode is repeatedly formed on the other spherical surface in the longitude direction on the equator along the spherical surface with the predetermined line width,
Further, an organic molecular film having a charge in the latitude direction is repeatedly formed, and an electrode is repeatedly formed in the latitude direction along the spherical surface with the predetermined line width on the surface of the other sphere, and divided in the longitude direction.
Te Contact is, the motor, characterized in that to generate a propulsion force of the repeated electrode into an AC voltage of a pattern to mark pressurized <br/> in three-axis directions spherical.
【請求項32】 前記微小間隔に近接して配置した二つ
の基板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前記
二つの基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面と
の間の微小ギャップが100μm未満であることを特徴
とする請求項24〜請求項31いずれか1項に記載のモ
ータ。
32. A minute gap between the organic molecular film surfaces of two substrate surfaces disposed close to the minute gap or a minute gap between one organic molecular film surface of the two substrates and the other substrate surface. 32. The motor according to any one of claims 24 to 31 , wherein is less than 100 m.
【請求項33】 前記微小間隔に近接して配置した二つ
の基板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前記
二つの基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面と
の間の微小ギャップが1μm未満であることを特徴とす
る請求項24〜請求項31いずれか1項に記載のモー
タ。
33. A minute gap between the organic molecular film surfaces of two substrate surfaces arranged close to the minute gap or a minute gap between one organic molecular film surface of the two substrates and the other substrate surface. The motor according to any one of claims 24 to 31 , wherein is less than 1 µm.
【請求項34】 基板上に形成される前記有機分子膜の
パターンが基体表面に有機超薄膜製造方法と印刷方式、
インクジェット方式、電子線描画方式、またはホトリソ
グラフィー方式の組み合わせにより形成されるものであ
る請求項19〜請求項33いずれか1項に記載のモー
タ。
34. A method for producing an organic ultra-thin film and a printing method, wherein the pattern of the organic molecular film formed on the substrate is formed on the surface of the substrate.
The motor according to any one of claims 19 to 33 , wherein the motor is formed by a combination of an inkjet method, an electron beam drawing method, or a photolithography method.
【請求項35】 スライダー及びステータ双方の表面に
形成された有機分子膜の弾性によりスライダーとステー
タ間の潤滑が確保されるものである請求項18〜請求項
30いずれか1項に記載のモータ。
35. in which lubrication between the slider and the slider and the stator due to the elasticity of the organic molecular film formed on the stator both surfaces is secured claims 18 to claim
30. The motor according to any one of 30 .
【請求項36】 スライダー及びステータ双方の表面に
形成された有機分子膜の弾性と前記有機分子膜間に働く
斥力によりスライダーとステータ間の潤滑が確保される
ものである請求項18〜請求項35いずれか1項に記載
のモータ。
36. A claim lubrication between the slider and repulsion by the slider and stator acting between the elastic and the organic molecular film of an organic molecular film formed on the stator both surface is intended to be secured 18 to claim 35 A motor according to any one of the preceding claims.
【請求項37】 回転可能な円盤状の基板(第1の基
板)と固定された基板(第2の基板)を微小間隔に近接
して配置し、前記第1の基板の相近接する表面に所定の
線幅で所定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その
支持体表面に電荷を持った有機分子膜を形成し、前記第
2の基板の相対する表面には所定の線幅で所定の半径の
位置に凸状支持体を設け、その支持体表面に第1の基板
上の有機分子膜の電荷と同種の電荷を持った有機分子膜
を形成し、第1の基板の表面に電解質液体を塗布し、第
2の基板の凸状支持体をこの電解質液体中に浸漬して有
機分子膜表面間に働く電気二重層斥力と第1の基板によ
る重力とが釣合い、両表面間の微小ギャップを維持する
ことを特徴とする軸受け。
37. A rotatable disk-shaped substrate (first substrate) and a fixed substrate (second substrate) are arranged close to each other at a small interval, and a predetermined surface is provided on a surface of the first substrate adjacent to each other. A circular convex support having a predetermined radius and a predetermined line width is provided, an organic molecular film having a charge is formed on the surface of the support, and a predetermined line width is formed on the opposite surface of the second substrate. Forming a convex support at a position of a predetermined radius on the surface of the support, forming an organic molecular film having the same kind of charge as that of the organic molecular film on the first substrate on the surface of the support, An electrolyte liquid is applied to the substrate, and the convex support of the second substrate is immersed in the electrolyte liquid, and the electric double layer repulsion acting between the organic molecular film surfaces and the gravity of the first substrate are balanced. A bearing characterized by maintaining a small gap.
【請求項38】 回転可能な円盤状の基板(第1の基
板)と固定された基板(第2の基板)を微小間隔に近接
して配置し、前記第1の基板の相近接する表面に所定の
線幅で所定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その
支持体表面に電荷を持った有機分子膜を形成し、前記第
2の基板の相対する表面には所定の線幅で所定の半径の
位置に凸状支持体を設け、その支持体表面に第1の基板
上の有機分子膜の電荷と同種の電荷を持った有機分子膜
を形成し、第1の基板の表面に電解質液体を塗布し、第
2の基板の凸状支持体をこの電解質液体中に浸漬して有
機分子膜表面間に働く電気二重層斥力と両表面間に形成
される液体のメニスカス引力とが釣合い、両表面間の微
小ギャップを維持することを特徴とする軸受け。
38. A rotatable disk-shaped substrate (first substrate) and a fixed substrate (second substrate) are arranged close to each other at a minute interval, and a predetermined surface is provided on an adjacent surface of the first substrate. A circular convex support having a predetermined radius and a predetermined line width is provided, an organic molecular film having a charge is formed on the surface of the support, and a predetermined line width is formed on the opposite surface of the second substrate. Forming a convex support at a position of a predetermined radius on the surface of the support, forming an organic molecular film having the same kind of charge as that of the organic molecular film on the first substrate on the surface of the support, An electrolyte liquid is applied to the substrate, the convex support of the second substrate is immersed in the electrolyte liquid, and the electric double layer repulsion acting between the surfaces of the organic molecular film and the meniscus attraction of the liquid formed between both surfaces are obtained. A bearing characterized by balancing and maintaining a small gap between both surfaces.
【請求項39】 回転可能な円盤状の基板(第1の基
板)と固定された基板(第2の基板)を微小間隔に近接
して配置し、前記第1の基板の相近接する表面に所定の
線幅で所定の半径を持つ円状の凸状支持体を設け、その
支持体表面に電荷を持った有機分子膜を形成し、前記第
2の基板の相対する表面には所定の線幅で所定の半径の
位置に凸状支持体を設け、その支持体表面に第1の基板
上の有機分子膜の電荷と同種の電荷を持った有機分子膜
を形成し、第1の基板の表面に電解質液体を塗布し、第
2の基板の凸状支持体をこの電解質液体中に浸漬して有
機分子膜表面間に働く電気二重層斥力により微小ギャッ
プを維持し、さらに第1の基板の表面には所定半径の位
置に所定の線幅で円状の電荷パターンを持った有機分子
膜を形成し、第2の基板の表面には第1の基板上の電荷
パターンを挟むようにして外側と内側に電極を形成し、
前記電極間に直流の電圧を印加することにより前記円盤
の中心に対して求心力を発生させることを特徴とする軸
受け。
39. A rotatable disk-shaped substrate (first substrate) and a fixed substrate (second substrate) are arranged close to each other at a small interval, and a predetermined surface is provided on the mutually adjacent surfaces of the first substrate. A circular convex support having a predetermined radius and a predetermined line width is provided, an organic molecular film having a charge is formed on the surface of the support, and a predetermined line width is formed on the opposite surface of the second substrate. Forming a convex support at a position of a predetermined radius on the surface of the support, forming an organic molecular film having the same kind of charge as that of the organic molecular film on the first substrate on the surface of the support, An electrolyte liquid is applied to the substrate, and the convex support of the second substrate is immersed in the electrolyte liquid to maintain a small gap by electric double layer repulsion acting between the organic molecular film surfaces. An organic molecular film having a circular charge pattern with a predetermined line width is formed at a position of a predetermined radius, and a second substrate is formed. On the surface of the plate, electrodes are formed outside and inside so as to sandwich the charge pattern on the first substrate,
A bearing, wherein a centrifugal force is generated with respect to the center of the disk by applying a DC voltage between the electrodes.
【請求項40】 微小間隔に近接して配置された前記二
つの基板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前
記二つの基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面
との間の微小ギャップが100μm未満であることを特
徴とする請求項37〜請求項39いずれか1項に記載の
軸受け。
40. A minute gap between the surfaces of the organic molecular films on the surfaces of the two substrates arranged in close proximity to each other or a minute gap between the surface of one organic molecular film of the two substrates and the surface of the other substrate. The bearing according to any one of claims 37 to 39 , wherein the gap is less than 100 µm.
【請求項41】 微小間隔に近接して配置された前記二
つの基板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前
記二つの基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面
との間の微小ギャップが1μm未満であることを特徴と
する請求項37〜請求項39いずれか1項に記載の軸受
け。
41. A minute gap between the surfaces of the organic molecular films on the surfaces of the two substrates arranged in close proximity to each other or a minute gap between the surface of the organic molecular film of one of the two substrates and the surface of the other substrate. The bearing according to any one of claims 37 to 39 , wherein the gap is less than 1 µm.
【請求項42】 基板上に形成される前記有機分子膜の
パターンが基体表面に有機超薄膜製造方法と印刷方式、
インクジェット方式、電子線描画方式、またはホトリソ
グラフィー方式の組み合わせにより形成されるものであ
る請求項37〜請求項41いずれか1項に記載の軸受
け。
42. A method of manufacturing an ultra-thin organic film, a method of printing, comprising:
The bearing according to any one of claims 37 to 41, which is formed by a combination of an inkjet method, an electron beam drawing method, or a photolithography method.
【請求項43】 二つの基板(第1の基板及び第2の基
板)を微小間隔に近接して配置し、前記第1の基板の表
面に所定の線幅を持つ線状の凸状支持体を設け、前記支
持体の表面に電荷を持った有機分子膜を線状に形成し、
前記第2の基板の表面に所定の線幅及び間隔を持つ電極
を線状に形成し、第1の基板表面に電解質液体を塗布
し、前記電極に直流電圧を印加し、外部からの力によっ
て前記線に沿って移動することを特徴とするガイド。
43. A linear convex support having a predetermined line width on a surface of the first substrate, wherein two substrates (a first substrate and a second substrate) are arranged close to each other at a minute interval. Provided, a linear organic molecular film having a charge on the surface of the support,
An electrode having a predetermined line width and an interval is linearly formed on the surface of the second substrate, an electrolyte liquid is applied to the surface of the first substrate, a DC voltage is applied to the electrode, and an external force is applied. A guide moving along the line.
【請求項44】 二つの基板(第1の基板及び第2の基
板)を微小間隔に近接して配置し、前記第1の基板の表
面に所定の線幅を持つ線状の凸状支持体を設け、第1及
び第2の線状の凸状支持体の表面に電荷を持った有機分
子膜を形成し、第2の基板の表面に第3及び第4の線状
の凸状支持体を設け、前記第3の凸状支持体の表面に電
荷を持った有機分子膜を形成し、前記第1の基板表面に
電解質液体を塗布し、有機分子膜表面間に働く電気二重
層斥力により両表面間の微小ギャップが維持され、且
つ、第4の凸状支持体に所定の線幅及び間隔を持つ電極
を線状に形成し、前記電極に直流電圧を印し、外部か
らの力によって前記線に沿って移動することを特徴とす
るガイド。
44. A linear convex support having a predetermined line width on a surface of the first substrate, wherein two substrates (a first substrate and a second substrate) are arranged in close proximity to each other at a minute interval. And forming an organic molecular film having a charge on the surfaces of the first and second linear convex supports, and forming the third and fourth linear convex supports on the surface of the second substrate. Forming an organic molecular film having a charge on the surface of the third convex support, applying an electrolyte liquid to the surface of the first substrate, and applying an electric double layer repulsion acting between the organic molecular film surfaces. minute gap between both surfaces is maintained, and, an electrode having a predetermined line width and spacing to the fourth convex support is formed in a linear shape, a DC voltage was marked addition to the electrodes, an external force A guide that moves along said line.
【請求項45】 微小間隔に近接して配置された前記二
つの基板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前
記二つの基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面
との間の微小ギャップが100μm未満であることを特
徴とする請求項43又は請求項44記載のガイド。
45. A minute gap between the surfaces of the organic molecular films on the surfaces of the two substrates arranged in close proximity to each other or a minute gap between the surface of the organic molecular film of one of the two substrates and the surface of the other substrate. The guide according to claim 43 or claim 44, wherein the gap is less than 100 μm.
【請求項46】 微小間隔に近接して配置された前記二
つの基板表面の有機分子膜表面間の微小ギャップ又は前
記二つの基板の一方の有機分子膜表面と他方の基板表面
との間の微小ギャップが1μm未満であることを特徴と
する請求項43又は請求項44記載のガイド。
46. A minute gap between the surfaces of the organic molecular films on the surfaces of the two substrates arranged in close proximity to each other or a minute gap between the surface of the organic molecular film of one of the two substrates and the surface of the other substrate. The guide according to claim 43 or claim 44, wherein the gap is less than 1 μm.
【請求項47】 基板上に形成される前記有機分子膜の
パターンが基体表面に有機超薄膜製造方法と印刷方式、
インクジェット方式、電子線描画方式、またはホトリソ
グラフィー方式の組み合わせにより形成されるものであ
る請求項43〜請求項46いずれか1項に記載のガイ
ド。
47. A method for producing an organic ultra-thin film, a printing method, wherein a pattern of the organic molecular film formed on a substrate is formed on a substrate surface.
The guide according to any one of claims 43 to 46 , wherein the guide is formed by a combination of an inkjet method, an electron beam drawing method, or a photolithography method.
【請求項48】 円筒状の構造体からなるアクチュエー
タであって、前記円筒状の構造体には円盤状の電極が円
筒の底面に平行に一定間隔で埋め込まれており、前記構
造体を縦に貫通する多数の細孔に細管が貫通しており、
前記細孔と細管の間には液体が存在し、前記細管表面に
は正電荷を持った有機分子膜の帯状のパターンと負電荷
を持った有機分子膜の帯状のパターンが交互に並んでお
り、前記帯の間隔が前記円盤状電極の間隔と同一であ
り、前記円盤状電極には交流電圧が印加できる構造にな
っており、それぞれの細孔に入っている細管の有機分子
膜の表面と細孔の内壁との間隔が微小間隔に維持されて
いることを特徴とするアクチュエータ。
48. An actuator comprising a cylindrical structure, wherein a disk-shaped electrode is embedded in the cylindrical structure at a predetermined interval in parallel with a bottom surface of the cylinder. Narrow tubes penetrate the many pores that penetrate,
A liquid exists between the pores and the capillary, and a strip-like pattern of an organic molecular film having a positive charge and a belt-like pattern of an organic molecular film having a negative charge are alternately arranged on the surface of the capillary. The interval between the strips is the same as the interval between the disc-shaped electrodes, and the disc-shaped electrode has a structure to which an AC voltage can be applied. An actuator, wherein a distance between an inner wall of a pore and an inner wall is maintained at a minute distance.
【請求項49】 前記貫通孔の直径が1mm〜100m
mであることを特徴とする請求項48記載のアクチュエ
ータ。
49. The diameter of the through hole is 1 mm to 100 m
49. The actuator of claim 48, wherein m.
【請求項50】 前記微小間隔が100μm未満である
ことを特徴とする請求項48又は請求項49記載のアク
チュエータ。
50. A claim 48 or claim 49 actuator, wherein said small distance is less than 100 [mu] m.
【請求項51】 前記微小間隔が1μm未満であること
を特徴とする請求項48又は請求項49記載のアクチュ
エータ。
51. Claim 48 or claim 49 actuator, wherein said small distance is less than 1 [mu] m.
【請求項52】 電圧を印加することによりお互いに相
対運動をする二種類のフィルムが互い違いに積層された
構造をしたアクチュエータであって、一つ目のフィルム
の片面には一組の櫛形電極が形成され、二つ目のフィル
ムの片面には正電荷を持った有機分子膜の長方形領域と
負電荷を持った有機分子膜の長方形領域が交互に並んで
おり、隣り合う前記長方形領域の幅は前記櫛形電極の幅
と一致していて、前記櫛形電極の面と有機分子膜の表面
が微小間隔に維持されて相対するように前記フィルムが
多数積層されており、フィルム間には液体が満たされて
おり、前記一組の櫛形電極には交流電圧が印加できるよ
うな構造であることを特徴とするアクチュエータ。
52. An actuator having a structure in which two types of films that move relative to each other by applying a voltage are alternately laminated, and a pair of comb electrodes is provided on one surface of the first film. The rectangular region of the organic molecular film having a positive charge and the rectangular region of the organic molecular film having a negative charge are alternately arranged on one side of the second film, and the width of the adjacent rectangular region is A large number of the films are stacked so as to match the width of the comb-shaped electrode, and the surface of the comb-shaped electrode and the surface of the organic molecular film face each other while being maintained at a minute interval, and the space between the films is filled with liquid. Wherein the pair of comb-shaped electrodes has a structure to which an AC voltage can be applied.
【請求項53】 前記微小間隔が100μm未満である
ことを特徴とする請求項52記載のアクチュエータ。
53. The actuator according to claim 52, wherein the minute interval is less than 100 μm.
【請求項54】 前記微小間隔が1μm未満であること
を特徴とする請求項52記載のアクチュエータ。
54. The actuator according to claim 52, wherein the minute interval is less than 1 μm.
【請求項55】 請求項1〜請求項17いずれか1項に
記載の構造体を含むマイクロポンプ。
55. A micropump including the structure according to any one of claims 1 to 17 .
【請求項56】 前記ポンプが、内側の円筒の周りを液
体を挟んで外側の円筒が取り囲む構造を持っており、前
記外側の円筒の一部分にポンプの動作部分を含むもので
ある請求項55記載のマイクロポンプ。
56. The micro pump according to claim 55 , wherein the pump has a structure in which an outer cylinder surrounds an inner cylinder with a liquid therebetween, and a part of the outer cylinder includes a pump operating part. pump.
【請求項57】 前記ポンプの構造が円筒であって、前
記円筒の一部に有機分子膜が形成されており、前記有機
分子膜の蠕動運動によってポンプ動作を行わせるもので
ある請求項55または請求項56記載のマイクロポン
プ。
57. The pump according to claim 55 , wherein the structure of the pump is a cylinder, an organic molecular film is formed on a part of the cylinder, and the pump operation is performed by peristaltic motion of the organic molecular film. 57. The micropump of claim 56 .
【請求項58】 請求項1〜請求項17いずれか1項に
記載の構造体を含む除振台。
58. A vibration isolation table including the structure according to any one of claims 1 to 17 .
【請求項59】 近接して相対する二つの平板であっ
て、双方の表面に同種の電荷を持つ有機分子膜が形成さ
れており、その一方の平板に振動が伝播するとそれに伴
いその円板上の有機分子膜が振動し、それが他方の平板
上の有機分子膜の伸縮運動を誘発し、その結果振動が有
機分子膜の振動のエネルギーに変換されることにより前
記振動が除去されるものである請求項58記載の除振
台。
59. An organic molecular film having the same kind of electric charge is formed on both surfaces of two flat plates opposed to each other in close proximity to each other. The organic molecular film vibrates, which induces the stretching motion of the organic molecular film on the other flat plate, and as a result, the vibration is converted into the energy of the vibration of the organic molecular film, thereby removing the vibration. The anti-vibration table according to claim 58 .
【請求項60】 請求項1〜請求項17いずれか1項に
記載の構造体を含む微小ノズル。
60. A micro nozzle comprising the structure according to any one of claims 1 to 17 .
【請求項61】 ノズルコア部分とノズル出口部分を構
成する二つの円錐面とそれらの上に相対するように形成
された二つの有機分子膜を含み、前記有機分子膜が各円
錐面に共有結合するアンカー部分、力学的な弾性体の働
きをする中間部分、そして電荷を持つ表面部分とからな
るものであり、ノズルコア円錐面に対向してノズル出口
円錐面が設けられ、その間に媒質である噴射用流体が充
填されるものである請求項60記載の微小ノズル。
61. Two conical surfaces forming a nozzle core portion and a nozzle outlet portion and two organic molecular films formed so as to face each other, wherein the organic molecular films are covalently bonded to each conical surface. It consists of an anchor part, an intermediate part that acts as a mechanical elastic body, and a surface part that has a charge.A nozzle outlet conical surface is provided opposite to the nozzle core conical surface, and a medium for injection 61. The micronozzle according to claim 60 , wherein the micronozzle is filled with a fluid.
【請求項62】 近接して相対する二つの基体から成
り、その相対する表面の一方に有機分子膜が形成され、
他方の基体には荷電発生手段が設けられており、前記有
機分子膜の表面と前記他方の基体の表面の間のギャップ
が100μm未満である構造体。
62. An organic molecular film comprising two substrates which are closely adjacent to each other, and an organic molecular film is formed on one of the opposite surfaces.
A structure in which charge generation means is provided on the other substrate, and a gap between the surface of the organic molecular film and the surface of the other substrate is less than 100 μm.
【請求項63】 近接して相対する二つの基体から成
り、その相対する表面の一方に有機分子膜が形成され、
他方の基体には荷電発生手段が設けられており、前記有
機分子膜の表面と前記他方の基体の表面の間のギャップ
が1μm未満である構造体。
63. An organic molecular film is formed on one of the opposing surfaces, comprising two substrates that are closely adjacent to each other,
A structure in which a charge generating means is provided on the other substrate, and a gap between the surface of the organic molecular film and the surface of the other substrate is less than 1 μm.
【請求項64】 前記荷電発生手段が誘電体に電界を印
加する手段である請求項62又は請求項63記載の構造
体。
64. The electric charge generator means is a means for applying an electric field to the dielectric claim 62 or claim 63 structure according.
【請求項65】 前記荷電発生手段が電極によるもので
ある請求項62又は請求項63記載の構造体。
65. The electric charge generator means is by electrodes claim 62 or claim 63 structure according.
【請求項66】 前記荷電発生手段がレーザー照射によ
る熱分極である請求項62又は請求項63記載の構造
体。
66. The structure according to claim 62 or 63, wherein the charge generation means is thermal polarization by laser irradiation.
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