JP4742327B2 - 物質の空間精密配置技術 - Google Patents
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(1)無機薄膜で被覆した基材上に、末端官能基を有する自己組織化単分子膜を形成した構造を有する自己組織化単分子膜形成基板であって、
基材上に、膜厚が0.5〜500nmの酸化シリコンのセラミックス薄膜からなる無機薄膜を被覆したことを特徴とする自己組織化単分子膜形成基板。
(2)基材が、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックの内から選択される1種以上である前記(1)に記載の自己組織化単分子膜形成基板。
(3)末端官能基が、アミノ基、水酸基、メルカプト基、メチル基、カルボキシル基、フルオロアルキル基、アルデヒド基、シアノ基、スルフォン酸基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、水素基の内から選択される1種以上である前記(1)に記載した自己組織化単分子膜形成基板。
(4)前記(1)から(3)のいずれかに記載の自己組織化単分子膜形成基板上に、2種以上の官能基の終端がナノ〜マイクロメーターオーダーで配置されていることを特徴とするヘテロ構造体。
(5)自己組織化単分子膜のドメイン領域に、2種以上の官能基の終端がナノ〜マイクロメーターオーダーで交互に配置されている前記(4)に記載のヘテロ構造体。
(6)前記(4)又は(5)に記載のヘテロ構造体に機能性物質を固定化したことを特徴とするマイクロ構造体。
(7)機能性物質が、セラミックス、金属、生体関連物質、ダイヤモンド、ポリマーの内から選択される1種以上である前記(6)に記載のマイクロ構造体。
(8)基材表面に、高密度/高配向な、自己組織化単分子膜を形成した基板を作製する方法において、1)表面改質した基材表面に、セラミックス前駆体を気相から付着させて、セラミックス前駆体薄膜を形成する、2)上記薄膜をセラミックス薄膜に変換する、(3)この単分子膜の表面をパターニングする、4)上記セラミックス薄膜の表面に、所定の末端官能基を有する自己組織化単分子膜を形成する、ことにより、上記セラミックス薄膜の一部又は全部に自己組織化単分子膜を形成することからなる自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法であって、
基材表面に、膜厚0.5〜500nmのセラミックス前駆体薄膜を気相から形成した後、この表面を、酸素プラズマ、紫外線又は電子線で処理することにより、セラミックス前駆体を酸化シリコンのセラミックス薄膜に変換することを特徴とする自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(9)セラミックス前駆体に、波長172nm以下の真空紫外線を、圧力10〜1000Pa、室温〜40℃の条件下で照射し、酸化シリコンのセラミックス薄膜に変換する前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(10)基材が、金属、セラミックス、ガラス、ダイヤモンド又はポリマーである前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(11)基材の形状が、板状、粉末状、チューブ状又はフィルム状である前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(12)末端が不活性な官能基を有する単分子を用いて形成した自己組織化単分子膜/セラミックス薄膜のセラミックス薄膜領域に、異なる末端官能基を有する別の自己組織化単分子膜を再度形成し、自己組織化単分子膜/自己組織化単分子膜から構成される表面を形成する前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(13)酸化シリコンのセラミックス薄膜の表面に、アミノ酸、水酸基、メルカプト基、メチル基、カルボキシル基、フルオロアルキル基、アルデヒド基、シアノ基、スルフォン基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、水素基を末端に有する化合物の中から選択される1種以上の化合物の自己組織化単分子膜を形成する前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(14)単分子膜の表面に、フォトマスク又は金属メッシュを配置し、酸素プラズマ、真空紫外光、又は電子線を照射して、パターニングすることにより、自己組織化単分子膜/酸化シリコンのセラミックス薄膜から構成される表面を形成する前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(15)酸化シリコンのセラミックス薄膜の一部又は全部に形成した自己組織化単分子膜を有する基板を、セラミックス前駆体、金属イオン、生体関連高分子を含む溶液中に浸漬することにより、当該物質を基板表面に精密に配置する前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(16)自己組織化単分子膜又は酸化シリコンのセラミックス薄膜状上に、アミノ基、水酸基、メルカプト基、メチル基、カルボキシル基、フルオロアルキル基、アルデヒド基、シアノ基、スルフォン酸基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、又は水素基を末端に有する化合物から選ばれた1種類以上の化合物を固定化する前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(17)自己組織化単分子膜又は酸化シリコンのセラミックス薄膜状上に、粒子/コロイド、薄膜、クラスター、チューブ又はファイバーの形状をした物資を固定化する前記(d8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
(18)末端官能基が不活性な自己組織化単分子膜/酸化シリコンのセラミックス薄膜から構成される表面を有する基板を、セラミックス前駆体の溶液に浸漬し、基板表面にセラミックス前駆体を固定化した後、トルエン中で超音波洗浄し、セラミックス前駆体を上記酸化シリコンのセラミックス薄膜上に選択的に配置する前記(8)に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
本発明は、様々な基板の表面を、予め、プラズマ、紫外線、オゾンで処理することにより、不純物を除去し、親水化した後、処理基板の表面上に、セラミックス前駆体から選ばれた1種又はそれ以上の物質を、気相から付着させて、0.5〜500nm厚の膜を形成した後、プラズマ、紫外線、電子線等を照射することにより、膜中の炭素等の不純物を除去し、セラミックス薄膜に化学変化させて、基板表面のみを無機化させることを特徴とするものである。更に、本発明は、セラミックス薄膜表面に、種々の末端官能基を有する有機化合物を化学反応せることにより、セラミックス薄膜を被覆した基板の表面に、高密度、密着性、配向性に優れた自己組織化単分子膜を形成させることを可能とするものである。
ポリイミド基板(東レ・Dupont製、Super300V)を、1000Pa下で30分間、波長172nmの真空紫外光に暴露して親水化した基板表面に、n−オクタデシルトリメトキシシラン(H3C[CH2]17Si[OCH3]3)の自己組織化単分子膜(ODS−SAM)を150℃、3時間でCVD処理することにより形成した。この基板表面にフォトマスクをのせ、マスク越しに真空紫外光を10Paで30分間照射した後、この基板を、0.05mol/Lの塩化スズ(II)二水和物を、0.4mol/Lの塩酸に溶解した溶液中に設置し、65℃、50時間攪拌することにより、パターン化基板全面に、スズ水酸化物を含む粒子状の酸化スズから構成される薄膜を形成した。この基板を、ヘキサンあるいは無水トルエン中で30分間超音波洗浄したところ、基板表面上には酸化錫の薄膜は形成されなかった。
ポリイミド基板(東レ・Dupont製、Super300V)を、1000Pa下で30分間、波長172nmの真空紫外光に暴露して親水化した基板表面に、気相から、N−(6−アミノヘキシル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(H2N[CH2]6NHCH2CH2CH2Si[OCH3]3)の自己組織化単分子膜を形成した。この基板表面にフォトマスクをのせ、マスク越しに真空紫外光を10Paで30分間照射した後、基板をpH5に調整した塩化パラジウム溶液に20分間浸漬した後、25℃の無電解銅メッキ浴(上村工業製)に1分間浸漬した。基板表面上には銅メッキが形成されなかった。
Claims (18)
- 無機薄膜で被覆した基材上に、末端官能基を有する自己組織化単分子膜を形成した構造を有する自己組織化単分子膜形成基板であって、
基材上に、膜厚が0.5〜500nmの酸化シリコンのセラミックス薄膜からなる無機薄膜を被覆したことを特徴とする自己組織化単分子膜形成基板。 - 基材が、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックの内から選択される1種以上である請求項1に記載の自己組織化単分子膜形成基板。
- 末端官能基が、アミノ基、水酸基、メルカプト基、メチル基、カルボキシル基、フルオロアルキル基、アルデヒド基、シアノ基、スルフォン酸基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、水素基の内から選択される1種以上である請求項1に記載した自己組織化単分子膜形成基板。
- 請求項1から3のいずれかに記載の自己組織化単分子膜形成基板上に、2種以上の官能基の終端がナノ〜マイクロメーターオーダーで配置されていることを特徴とするヘテロ構造体。
- 自己組織化単分子膜のドメイン領域に、2種以上の官能基の終端がナノ〜マイクロメーターオーダーで交互に配置されている請求項4に記載のヘテロ構造体。
- 請求項4又は5に記載のヘテロ構造体に機能性物質を固定化したことを特徴とするマイクロ構造体。
- 機能性物質が、セラミックス、金属、生体関連物質、ダイヤモンド、ポリマーの内から選択される1種以上である請求項6に記載のマイクロ構造体。
- 基材表面に、高密度/高配向な、自己組織化単分子膜を形成した基板を作製する方法において、(1)表面改質した基材表面に、セラミックス前駆体を気相から付着させて、セラミックス前駆体薄膜を形成する、(2)上記薄膜をセラミックス薄膜に変換する、(3)この単分子膜の表面をパターニングする、(4)上記セラミックス薄膜の表面に、所定の末端官能基を有する自己組織化単分子膜を形成する、ことにより、上記セラミックス薄膜の一部又は全部に自己組織化単分子膜を形成することからなる自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法であって、
基材表面に、膜厚0.5〜500nmのセラミックス前駆体薄膜を気相から形成した後、この表面を、酸素プラズマ、紫外線又は電子線で処理することにより、セラミックス前駆体を酸化シリコンのセラミックス薄膜に変換することを特徴とする自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。 - セラミックス前駆体に、波長172nm以下の真空紫外線を、圧力10〜1000Pa、室温〜40℃の条件下で照射し、酸化シリコンのセラミックス薄膜に変換する請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 基材が、金属、セラミックス、ガラス、ダイヤモンド又はポリマーである請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 基材の形状が、板状、粉末状、チューブ状又はフィルム状である請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 末端が不活性な官能基を有する単分子を用いて形成した自己組織化単分子膜/セラミックス薄膜のセラミックス薄膜領域に、異なる末端官能基を有する別の自己組織化単分子膜を再度形成し、自己組織化単分子膜/自己組織化単分子膜から構成される表面を形成する請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 酸化シリコンのセラミックス薄膜の表面に、アミノ酸、水酸基、メルカプト基、メチル基、カルボキシル基、フルオロアルキル基、アルデヒド基、シアノ基、スルフォン基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、水素基を末端に有する化合物の中から選択される1種以上の化合物の自己組織化単分子膜を形成する請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 単分子膜の表面に、フォトマスク又は金属メッシュを配置し、酸素プラズマ、真空紫外光、又は電子線を照射して、パターニングすることにより、自己組織化単分子膜/酸化シリコンのセラミックス薄膜から構成される表面を形成する請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 酸化シリコンのセラミックス薄膜の一部又は全部に形成した自己組織化単分子膜を有する基板を、セラミックス前駆体、金属イオン、生体関連高分子を含む溶液中に浸漬することにより、当該物質を基板表面に精密に配置する請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 自己組織化単分子膜又は酸化シリコンのセラミックス薄膜状上に、アミノ基、水酸基、メルカプト基、メチル基、カルボキシル基、フルオロアルキル基、アルデヒド基、シアノ基、スルフォン酸基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、又は水素基を末端に有する化合物から選ばれた1種類以上の化合物を固定化する請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 自己組織化単分子膜又は酸化シリコンのセラミックス薄膜状上に、粒子/コロイド、薄膜、クラスター、チューブ又はファイバーの形状をした物資を固定化する請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
- 末端官能基が不活性な自己組織化単分子膜/酸化シリコンのセラミックス薄膜から構成される表面を有する基板を、セラミックス前駆体の溶液に浸漬し、基板表面にセラミックス前駆体を固定化した後、トルエン中で超音波洗浄し、セラミックス前駆体を上記酸化シリコンのセラミックス薄膜上に選択的に配置する請求項8に記載の自己組織化単分子膜を形成した基板の作製方法。
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