JP4724753B2 - 超薄カーボン支持膜の製造方法 - Google Patents
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Description
1)本発明により製造された超薄カーボン支持膜の厚みは商用で市販されている超薄カーボン支持膜に比べてその厚みが1.6倍以上薄いため、高分解能構造分析に格段に有利である。
2)本発明により製造された超薄カーボン支持膜の広さは全体カーボン支持膜領域対比67±7.6%の領域を占めて、商用で市販されている超薄カーボン支持膜が32±9.3%に比べてその観察領域が2倍以上広いため、観察に適した試料を探すことが容易であり、ナノ粒子の2、3次元の集合挙動も一つの試片で観察することができるので、作業効率が高い。
3)本発明により製造された超薄カーボン支持膜の厚みの変化は、±3%範囲にあり、このような変化は商用で市販されている超薄カーボン支持膜と類似しているが、試料の絶対厚みが商用で市販されている超薄カーボン支持膜より薄いため、その変化の大きさはより小さい。
カーボン支持膜で広い孔を形成することと、ここに形成される薄い膜の形成は、一般的に知らされた孔があるカーボン支持膜の製造方法を変調して疏水性スライドガラスの上に液滴(water droplet)を形成する段階でなされる。スライドガラスを冷蔵庫や氷パックの上にしばらく置いた後、これを大気中に移せば、大気中でこれを維持する時間に従ってスライドガラスの上に形成される液滴の大きさと分布を調節することができる。一般的に、非常に短い時間の間スライドガラスを大気中で露出するが、本発明ではスライドガラスの上に液滴が形成される大気温度(20乃至28℃)及び湿度(30乃至70%)範囲で5乃至60秒の間を維持すると、超薄カーボン支持膜を形成するための適切な大きさの液滴が形成される。勿論、精密な大きさの制御をためには、大気の温度、湿度、及び対流など、工程条件を制御しなければならないが、本実験では比較的大きいホールを形成しなければならず、このホールの上に薄い支持膜が維持されるようにすることが目的であるので、該当条件に対してあまり敏感でない。支持膜の形成のために、0.25乃至0.5%フォームバー(formvar)を溶解させたクロロホルム(chloroform)溶液を使用したし、カーボンコーティングはカーボンコッター(carbon coater ; DV-502A、Denton Vacuum)を活用して1x10−5乃至5x10−5torrの真空雰囲気で15A以下の電流で20乃至60秒でカーボン棒を加熱して実施した。
1)清潔な疏水性スライドガラスを冷たい冷蔵庫や氷パックの上に充分な時間の間載置する。
2)上記スライドガラスをピンセットでつかんで、これを大気中に露出させる。露出時間に従って液滴の大きさが大きくなるが、通常、液滴の直径が2マイクロメートル以下になることが広い超薄カーボン支持膜の形成に好ましい。露出時間は、通常5乃至60秒で制御されるが、この時の室温は20乃至28度(℃)の間であり、室内湿度は30乃至70%の間を維持しなければならない。
3)上記の液滴が形成されたスライドガラスを溶媒クロロホルムに0.25乃至0.5%のフォームバー(formvar、あるいはブトバー(butvar))を溶かした溶液中に漬けてから2乃至10秒後にこれをつかみ出して、吸湿紙を底に当てて、大気中に垂直に立てて置いて乾燥させる。
4)上記スライドガラスの上に形成された高分子膜は、液滴により数マイクロメートルの孔が形成されるが、孔が開けられず、非常に薄い高分子膜に維持されている。スライドガラスの上に形成された高分子膜を蒸溜水の表面張力を用いて蒸溜水の水面上に浮かべて置く。蒸溜水の水面上に載置された高分子膜の上に金属メッシュグリッドの一種であるCuグリッド(grid)を載置する。ここに、パラピンフィルムのような疏水性支持台を使用して、これをつかみ出した後、高分子膜を上にし、カーボンコーティングを実施する。
5)上記カーボンコーティングは、一般的なカーボン及び金蒸着装備を用いて1x10−5乃至5x10−5torrの真空雰囲気で5A乃至15A以下の電流で20乃至60秒でカーボン棒を抵抗加熱して実施する。カーボンコーティングの厚みの制御は、白色吸湿紙をコーティング機内に装入してコーティングがなされる間、吸湿紙の色が薄い灰色を帯びる時を基準としたが、これは上記の工程条件範囲で作業者の感覚にあまり敏感ではない。
試料支持膜の性能試験のための試片は、磁性特性を表す酸化鉄ナノ粒子を使用した。製造された超薄カーボン支持膜の上に載置された試料の高分解能映像分析は、超高電圧透過電子顕微鏡(HVEM)(JEM-ARM1300S、JEOL社)を使用したし、カーボン支持膜の厚み変化の分析のための電子エネルギー損失分光法(EELS)結果とイメージ品質を表すヒストグラム分析のために超高電圧透過電子顕微鏡(JEM-ARM1300S、JEOL)に装着されたポストコラムイメージフィルタ(post column image filter ; HV-GIF、Gatan)を活用した。また、商用で市販されている超薄カーボン支持膜製品とその特性を相互比較した。
Claims (5)
- 高分解能透過電子顕微鏡分析のための超薄カーボン支持膜の製造方法であって、
清潔な疏水性スライドガラスを冷たい冷蔵庫、冷凍庫または氷パックの上に載置し、前記スライドガラスをピンセットでつかんで、これを大気中に露出させて液滴を形成させる第1段階と、
前記液滴が形成されたスライドガラスを溶媒クロロホルムにフォームバーまたはブトバーを溶かした溶液中に漬けてから数秒後にこれをつかみ出して、吸湿紙を底に当てて、大気中に垂直に立て置いて乾燥させる第2段階と、
前記スライドガラスの上に形成された高分子膜を蒸溜水の表面張力を用いて蒸溜水の水面上に浮かべて置いて、前記蒸溜水の水面の上に載置された高分子膜の上に金属メッシュグリッドの一種であるCuグリッド(grid)を載置する第3段階と、
パラピンフィルムのような疏水性支持台を使用して、高分子膜を蒸留水から取り出した後、高分子膜を上にし、カーボンコーティングを実施する第4段階と、
を含むことを特徴とする超薄カーボン支持膜の製造方法。 - 前記第1段階の液滴の直径を2マイクロメートル以下の大きさで形成するために、5乃至60秒の露出時間、摂氏20乃至28度の室内温度、30乃至70%の室内湿度を維持することを特徴とする請求項1に記載の超薄カーボン支持膜の製造方法。
- 前記第2段階の溶液は、クロロホルムにフォームバーまたはブトバーを0.25乃至0.5%溶解させたことを特徴とする請求項1に記載の超薄カーボン支持膜の製造方法。
- 前記第4段階で、カーボンコーティングは一般的なカーボン及び金蒸着装備を用いて1x10−5乃至5x10−5torrの真空雰囲気で5A乃至15Aの電流で20乃至60秒でカーボン棒を抵抗加熱して実施することを特徴とする請求項1に記載の超薄カーボン支持膜の製造方法。
- カーボンコーティングの厚みの制御は、白色吸湿紙をコーティング機内に装入してコーティングがなされる間、吸湿紙の色が薄い灰色を帯びる時を基準とすることを特徴とする請求項4に記載の超薄カーボン支持膜の製造方法。
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