JP5151846B2 - Qcmデバイスとその製造方法 - Google Patents
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Description
態または適用例により実現することが可能である。
前記振動子の少なくとも一方の面に形成された有機ポリマー膜と、
を備え
前記有機ポリマー膜の表面にフッ素を含有するフッ素改質層を有し、前記有機ポリマー膜の表面から深さ20nm以内のフッ素原子の濃度が前記有機ポリマー膜内部のフッ素原子濃度より高いことを特徴とする
水蒸気の存在する環境下で使用した場合、有機ポリマー膜表面への水蒸気の吸着を抑制す
ることができ、有機ポリマー膜表面に吸着した水蒸気分子が疎水性の検出対象分子の吸着
を阻害するという現象を回避できる。その結果、QCMデバイスは、水蒸気が存在する環
境下でも、検出対象分子、特に疎水性の検出対象分子に対して検出感度が低下することが
ない。QCMデバイスでは、QCMデバイス自体が湿度または水蒸気の干渉を受けないの
で、複雑な補正や制御機構を必要としない。
更に、有機ポリマー膜の表面への水蒸気の吸着を阻止できれば、有機ポリマー膜内部への水蒸気分子の侵入は起こらないため、湿度または水蒸気の干渉防止の観点からは少なくとも有機ポリマー膜表面が疎水性に改質していることが必要となる。フッ素原子を混入させることで有機ポリマーを疎水性に改質するので、少なくとも有機ポリマー膜表面近傍のフッ素原子濃度を高める必要がある。そして有機ポリマー膜内部は、有機ポリマー膜本来の検出対象分子親和性が保持されるようフッ素改質すなわちフッ素原子の混入ができる限り少ないことが望ましい。そのフッ素改質の範囲は有機ポリマー膜表面から20nm程度が好ましい。
図1は、本実施形態であるQCMデバイスの例としてニオイセンサを示している概略図である。図1(a)は、ニオイセンサの概略平面図であり、図1(b)は、(a)のA−A断面を示す概略断面図である。図2は、本実施形態であるQCMデバイスの製造方法の例を示している。
以下、QCMデバイスとして、ニオイセンサを一例に挙げて説明する。
図1に示すように、本実施形態のニオイセンサ1は、ATカット水晶振動子2と、有機ポリマー膜としてのニオイ吸着膜3とを備えている。ニオイ吸着膜3の表面には、フッ素改質層6を有している。ATカット水晶振動子2は、水晶基板4と、電極5を備えている。1つのATカット水晶振動子2(圧電振動子)の片面に、ニオイ吸着膜3の表面がフッ素改質されたフッ素改質層6ニオイ吸着膜3が形成されている。ATカット水晶振動子2は、水晶基板4の表裏に対向するように形成した2つの電極5に電圧を印加すると表面および裏面が互いに逆方向へスライドするように変形する現象を利用した厚みすべり振動子である。その共振周波数f0は励振電極部の水晶基板4の厚さに反比例する。ここでは共振周波数f0が、9MHzのATカット水晶振動子2を用いた。
また、図1から図3において、水晶基板4を円形の面を有する円盤形状に示したが、これに限るものではなく、たとえば矩形、多角形、または楕円形などの面を有する形状などであってもよい。また、電極5を円形に示したが、これに限るものではなく、たとえば矩形、多角形、または楕円形などであってもよい。
Claims (7)
- 振動子と、
前記振動子の少なくとも一方の面に形成された有機ポリマー膜と、
を備え
前記有機ポリマー膜の表面にフッ素を含有するフッ素改質層を有し、前記有機ポリマー膜の表面から深さ20nm以内のフッ素原子の濃度が前記有機ポリマー膜内部のフッ素原子濃度より高いことを特徴とするQCMデバイス。 - 前記有機ポリマー膜の表面の純水に対する接触角が90°以上であることを特徴とする
請求項1に記載のQCMデバイス。 - 前記有機ポリマー膜は、ポリスチレンを含むことを特徴とする請求項1乃至2のいずれ
かに記載のQCMデバイス。 - 前記有機ポリマー膜は、ニオイ物質を吸着することを特徴とする請求項1乃至3のいず
れかに記載のQCMデバイス。 - 前記ニオイ物質は、トルエンを含むことを特徴とする請求項4に記載のQCMデバイス
。 - 前記有機ポリマー膜の表面から深さ20nm以内のフッ素原子の濃度が1%以上である
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のQCMデバイス。 - 振動子の少なくとも片方の面に有機ポリマー膜が形成されたQCMデバイスの製造方法
であって、
前記振動子の電極の少なくとも一方の面に有機ポリマー溶液を塗布する工程と、
前記有機ポリマー溶液を乾燥して有機ポリマー膜を形成する工程と、
前記有機ポリマー膜表面にフッ素またはフッ素化合物を含むガスを用いてプラズマ処理
を行う工程と、
を備えることを特徴とするQCMデバイスの製造方法。
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