JP7029750B2 - Organic microdisk array and its manufacturing method - Google Patents
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本発明は、有機マイクロディスクアレイおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic microdisk array and a method for manufacturing the same.
ナノメートルからマイクロメートルスケールのポリマー粒子を集積化してなる構造体は、新しい電子・光機能を発現することから注目されている。特に、紫外域から可視域の波長に近い大きさの構造体を集積化すると、新しい光電子機能を示すフォトニック材料の実現が期待できる。
このようなフォトニック材料としては、例えば、テトラメチルジチオフェン構造要素を有するパイ共役交互共重合体が知られ、そのパイ共役交互共重合体の製造方法も知られている(例えば、非特許文献1参照)。また、パイ共役共重合体からなる微粒子およびナノ粒子の形成方法も知られている(例えば、非特許文献2参照)。
Structures made by integrating polymer particles on the nanometer to micrometer scale are attracting attention because they exhibit new electronic and optical functions. In particular, by integrating structures with a size close to the wavelength in the ultraviolet to visible range, it is expected that a photonic material exhibiting a new photoelectronic function will be realized.
As such a photonic material, for example, a pi-conjugated alternating copolymer having a tetramethyldithiophene structural element is known, and a method for producing the pi-conjugated alternating copolymer is also known (for example, non-patent documents). 1). Further, a method for forming fine particles and nanoparticles made of a pi-conjugated copolymer is also known (see, for example, Non-Patent Document 2).
このようなフォトニック材料の球状構造体を形成し、その球状構造体を、例えば、シリコン製の基板上に配列してアレイを形成することにより、発光デバイス等に応用することができる。
本発明者等は、球状構造体を形成するための高分子の構造要素としては、テトラメチルビチオフェンを一方のコンポーネントとして有するパイ共役共重合体が、蒸気拡散法で球状構造体を形成しやすいことを開示している(例えば、非特許文献2参照)。また、本発明者等は、基板の一面に、直接形成された、パイ共役高分子からなる球体や半球体から構成される高分子球状アレイおよびその製造方法を開示している(例えば、特許文献1参照)。
By forming a spherical structure of such a photonic material and arranging the spherical structure on a silicon substrate to form an array, it can be applied to a light emitting device or the like.
As the structural element of the polymer for forming the spherical structure, the present inventors can easily form the spherical structure by the steam diffusion method in the pie-conjugated copolymer having tetramethylbithiophene as one component. (See, for example, Non-Patent Document 2). In addition, the present inventors disclose a polymer spherical array composed of spheres and hemispheres made of pi-conjugated polymers directly formed on one surface of a substrate, and a method for producing the same (for example, Patent Documents). 1).
しかしながら、従来、基板の一面に、パイ共役高分子からなる球体や半球体から構成されるアレイが等間隔かつ高密度に直接形成されたものについては全く開示されていなかった。また、基板の一面に、パイ共役高分子からなる球体や半球体から構成されるアレイを等間隔かつ高密度に直接形成する方法については全く開示されていなかった。 However, conventionally, there has not been disclosed at all that an array composed of spheres or hemispheres made of pie-conjugated polymer is directly formed at equal intervals and at high density on one surface of a substrate. Further, no method has been disclosed for directly forming an array composed of spheres or hemispheres made of pie-conjugated polymers on one surface of a substrate at equal intervals and at high density.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、基板の一面に、パイ共役高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方からなる球体や半球体から構成されるアレイが等間隔かつ高密度に形成された有機マイクロディスクアレイおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an array composed of spheres or hemispheres composed of at least one of a pi-conjugated polymer and a photochromic molecule is formed at equal intervals and high density on one surface of a substrate. It is an object of the present invention to provide an organic microdisk array and a method for manufacturing the same.
[1]基板と、該基板の一面に等間隔かつ交互に形成された親液性領域と疎液性領域を有する自己組織化単分子膜と、該自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に形成された少なくとも結晶性が低いパイ共役系高分子からなる複数の球状構造体または半球状構造体と、を備え、前記パイ共役系高分子は、poly[(9,9-dioctylfluorenyl-5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione)、Poly[2-methoxy-5-(3′,7′-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene]である有機マイクロディスクアレイ。
[2]前記複数の球状構造体または半球状構造体は、前記結晶性が低いパイ共役系高分子およびフォトクロミック分子からなる[1]に記載の有機マイクロディスクアレイ。
[1] A substrate, a self-assembled monolayer having lyophilic regions and sparsely formed regions formed alternately on one surface of the substrate at equal intervals, and a solubilized region of the self-assembled monolayer. It comprises a plurality of spherical structures or hemispherical structures formed on one surface and made of at least a pie-conjugated polymer having low crystallinity, and the pie-conjugated polymer is composed of poly [(9,9-dioctylfluorenyl). -5-octylthiono [3,4-c] crystal-4,6-dione), Poly [2-methoxy-5- (3', 7'-dimethyloxyloxy) -1,4-phenylenevinylene] ..
[2] The organic microdisk array according to [1], wherein the plurality of spherical structures or hemispherical structures are composed of the pi-conjugated polymer having low crystallinity and a photochromic molecule.
[3]基板と、該基板の一面に等間隔かつ交互に形成された親液性領域と疎液性領域を有する自己組織化単分子膜と、該自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に形成された、少なくとも結晶性が低いパイ共役系高分子からなる複数の球状構造体または半球状構造体と、を備えた有機マイクロディスクアレイの製造方法であって、前記基板の一面に、前記自己組織化単分子膜を形成する工程と、前記基板の一面に形成された前記自己組織化単分子膜に、前記親液性領域と前記疎液性領域を等間隔かつ交互に形成する工程と、前記自己組織化単分子膜の一面に、少なくとも前記パイ共役系高分子を含む溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を乾燥させて、少なくとも前記パイ共役系高分子からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させることにより、前記自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に、少なくとも前記パイ共役系高分子からなる複数の球状構造体または半球状構造体を形成する工程と、を有し、前記パイ共役系高分子は、poly[(9,9-dioctylfluorenyl-5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione)、Poly[2-methoxy-5-(3′,7′-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene]である有機マイクロディスクアレイの製造方法。 [ 3 ] A substrate, a self-assembled monomolecular film having positivity regions and sparsely liquefied regions formed alternately on one surface of the substrate at equal intervals, and a solubilized region of the self-assembled monomolecular membrane. A method for manufacturing an organic microdisk array comprising a plurality of spherical structures or hemispherical structures formed on one surface and made of at least a pi-conjugated polymer having low crystallinity, which is formed on one surface of the substrate. , The step of forming the self-assembled monomolecular film and the self-assembled monomolecular film formed on one surface of the substrate are formed with the arsenic region and the sparsely liquor region at equal intervals and alternately. In the step, a solution containing at least the pi-conjugated polymer is applied to one surface of the self-assembled monomolecular film to form a coating film, and the coating film is dried to obtain at least the pi-conjugated polymer. By contacting the thin film with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol, the self-assembled monomolecular film can be exposed to at least one surface of the liquor-friendly region from the pi-conjugated polymer. The pi-conjugated polymer has a step of forming a plurality of spherical structures or hemispherical structures, and the py-conjugated polymer is composed of poly [(9,9-dioctylfluorenyl-5-octylthieno [3,4-c] pyrrole-). 4,6-dione), Poly [2-methoxy-5 (3', 7'-dimethylocaltyloxy) -1,4-phenylenevinylene], a method for manufacturing an organic microdisk array.
[4]前記溶液は、フォトクロミック分子を含む[3]に記載の有機マイクロディスクアレイの製造方法。 [ 4 ] The method for producing an organic microdisk array according to [ 3 ], wherein the solution contains a photochromic molecule.
[5]前記混合溶媒におけるクロロホルムとメタノールの配合比は、体積比で1:0.5~1:1である[3]または[4]に記載の有機マイクロディスクアレイの製造方法。 [ 5 ] The method for producing an organic microdisk array according to [ 3 ] or [ 4 ], wherein the blending ratio of chloroform and methanol in the mixed solvent is 1: 0.5 to 1: 1 in volume ratio.
[6]前記薄膜を、前記混合溶媒の蒸気に接触させるとき、前記蒸気の温度は、30℃以上40℃以下である[3]~[5]のいずれかに記載の有機マイクロディスクアレイの製造方法。 [ 6 ] The production of the organic microdisk array according to any one of [ 3 ] to [ 5 ], wherein when the thin film is brought into contact with the vapor of the mixed solvent, the temperature of the vapor is 30 ° C. or higher and 40 ° C. or lower. Method.
[7]前記薄膜を、前記混合溶媒の蒸気に接触させる時間は、1.5時間以上である[3]~[6]のいずれかに記載の有機マイクロディスクアレイの製造方法。 [ 7 ] The method for manufacturing an organic microdisk array according to any one of [ 3 ] to [ 6 ], wherein the time for contacting the thin film with the vapor of the mixed solvent is 1.5 hours or more.
本発明によれば、基板の一面に、パイ共役高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方からなる球体や半球体から構成されるアレイが等間隔かつ高密度に形成された有機マイクロディスクアレイおよびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, an organic microdisk array in which arrays composed of spheres or hemispheres composed of at least one of a pi-conjugated polymer and a photochromic molecule are formed at equal intervals and high density on one surface of a substrate and a method for producing the same. Can be provided.
本発明の有機マイクロディスクアレイおよびその製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
An embodiment of the organic microdisk array of the present invention and a method for manufacturing the same will be described.
It should be noted that the present embodiment is specifically described in order to better understand the gist of the invention, and is not limited to the present invention unless otherwise specified.
[有機マイクロディスクアレイ]
本実施形態の有機マイクロディスクアレイは、基板と、該基板の一面に形成された親液性領域と疎液性領域を有する自己組織化単分子膜と、該自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に等間隔かつ交互に形成された結晶性が低いパイ共役系高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方からなる複数の球状構造体または半球状構造体と、を備える。
[Organic microdisk array]
The organic microdisk array of the present embodiment has a substrate, a self-assembled monolayer having a solubilized region and a sparsely liquefied region formed on one surface of the substrate, and a parent liquid of the self-assembled monolayer. It comprises a plurality of spherical or hemispherical structures composed of at least one of a pi-conjugated polymer having low crystallinity and a photochromic molecule formed on one surface of a sex region at equal intervals and alternately.
以下、図1および図2を参照しながら、本実施形態の有機マイクロディスクアレイを説明する。
図1は、本実施形態の有機マイクロディスクアレイの一例を示す斜視図である。図2は、図1のA-A線に沿う断面図である。
本実施形態の有機マイクロディスクアレイ10は、基板20と、基板20の一方の面20aに等間隔かつ交互に形成された親液性領域31と疎液性領域32を有する自己組織化単分子膜30と、自己組織化単分子膜30の親液性領域31の一面31aに形成された結晶性が低いパイ共役系高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方からなり、自己組織化単分子膜30よりも基板20の一方の面20aとは反対側(基板20の厚さ方向)に突出した複数の半球状構造体40とから概略構成されている。
Hereinafter, the organic microdisk array of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an organic microdisk array of the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
The
自己組織化単分子膜30は、次のようにして形成されたものである。
基板20を、後述する有機化合物を含む溶液に浸漬すると、その有機化合物が、基板20の一方の面20aに化学吸着する。すると、その化学吸着の過程で、分子間相互作用により、有機化合物がさらに基板20の一方の面20aに高密度に集積し、有機化合物の配向性が揃って自己組織化単分子膜30が形成される。
The self-assembled
When the
自己組織化単分子膜30を形成する有機化合物は、自己組織化単分子膜30を形成した場合に、基板20の一面20aとは反対側の末端(基板20の一面20aと結合していない末端)に疎液性(疎水性)の官能基を有する分子である。疎液性(疎水性)の官能基としては、アルキル基、フェニル基、フッ素基等が挙げられる。
When the self-assembled
自己組織化単分子膜30の親液性領域31は、後述する親液化処理により、上記の有機化合物の疎液性の官能基を除去することにより、後述する親液化処理が施されていない(すなわち、上記の有機化合物の疎液性の官能基が除去されていない)疎液性領域32に対して、相対的に親液性(親水性)とした領域である。このような親液性領域31は、後述する、パイ共役系高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方を含む溶液の濡れ性に優れる。したがって、後述する有機マイクロディスクアレイの製造方法によって、親液性領域31の一面31aに、パイ共役系高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方からなる半球状構造体40が形成される。
The
親液性領域31と疎液性領域32は、図1に示すように、基板20の一方の面20aに、基板20の幅方向(図1に示すX方向)と基板20の長さ方向(図1に示すY方向)に沿って、等間隔かつ交互に形成されている。言い換えれば、親液性領域31は、疎水性領域32からなる膜(自己組織化単分子膜30)に等間隔に形成された格子状の領域である。
したがって、複数の半球状構造体40は、図1に示すように、等間隔に形成された親液性領域31の一面31aに形成されることにより、基板20の幅方向(図1に示すX方向)と基板20の長さ方向(図1に示すY方向)に沿って、等間隔に形成されている。
As shown in FIG. 1, the liquid-
Therefore, as shown in FIG. 1, the plurality of
親液性領域31の幅(図1に示すX方向の長さ)W1と疎液性領域32の幅(図1に示すX方向の長さ)W2は等しくなっている。親液性領域31の幅W1と疎液性領域32の幅W2は、特に限定されず、有機マイクロディスクアレイ10の用途等に応じて適宜調整されるが、親液性領域31に形成される半球状構造体40が可視から近赤外光領域のフォトニック結晶を構築する観点から、1μm以上10μm以下であることが好ましく、2μm以上5μm以下であることがより好ましい。
The width of the liquor region 31 (length in the X direction shown in FIG. 1) W 1 and the width of the sparse region 32 (length in the X direction shown in FIG. 1) W 2 are equal. The width W 1 of the
また、親液性領域31の長さ(図1に示すY方向の長さ)L1と疎液性領域32の長さ(図1に示すY方向の長さ)L2は等しくなっている。親液性領域31の長さL1と疎液性領域32の長さL2は、特に限定されず、有機マイクロディスクアレイ10の用途等に応じて適宜調整されるが、親液性領域31に形成される半球状構造体40が可視から近赤外光領域のフォトニック結晶を構築する観点から、1μm以上10μm以下であることが好ましく、2μm以上5μm以下であることがより好ましい。
Further, the
さらに、親液性領域31の幅W1と、疎液性領域32の幅W2と、親液性領域31の長さL1と、疎液性領域32の長さL2とが等しいことが好ましい。これらの長さを全て等しくすることにより、基板20の一方の面20a上に半球状構造体40を高密度に配置することができる。
Further, the width W 1 of the
半球状構造体40の直径、すなわち、半球状構造体40と親液性領域31との界面が形成する円の直径(図2におけるD)は、特に限定されず、有機マイクロディスクアレイ10の用途等に応じて適宜調整されるが、可視から近赤外光領域のフォトニック結晶を構築する観点から、1μm以上10μm以下であることが好ましく、2μm以上5μm以下であることがより好ましい。なお、半球状構造体40は、親液性領域31内に形成されるため、半球状構造体40の直径Dは、親液性領域31の幅W1と親液性領域31の長さL1以下である。
The diameter of the
半球状構造体40の高さ、すなわち、親液性領域31の一面31aを基準とした半球状構造体40の頂点までの高さ(図2におけるH)は、特に限定されず、有機マイクロディスクアレイ10の用途等に応じて適宜調整されるが、可視~近赤外光の閉じ込めの観点から、0.5μm以上5μm以下であることが好ましく、1μm以上3μm以下であることがより好ましい。
The height of the
基板20としては、シリコン基板、石英基板、ガラス基板、サファイア基板、マイカ基板等が挙げられる。
Examples of the
自己組織化単分子膜30を形成する有機化合物としては、特に限定されないが、例えば、石英、ガラス基板を用いる場合には、シランカップリング剤(ヘキサメチルジシラザン、アリールアルキルシラン、フルオロアルキルシラン、フルオロフェニルシラン等)やこれらの酸化物が用いられ、金属基板を用いる場合には、チオールやホスホン酸の結合部位と、アルキル基等が結合したアルキルチオールやアルキルホスホン酸等が用いられる。これらの有機化合物は、アルキル基、フェニル基、フッ素基等の疎液性(疎水性)の官能基を有する。
The organic compound forming the self-assembled
半球状構造体40は、結晶性が低いパイ共役系高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方からなる。すなわち、半球状構造体40は、結晶性が低いパイ共役系高分子のみで構成されていてもよく、フォトクロミック分子のみで構成されていてもよく、結晶性が低いパイ共役系高分子とフォトクロミック分子で構成されていてもよい。半球状構造体40が、結晶性が低いパイ共役系高分子とフォトクロミック分子で構成される場合、半球状構造体40は、結晶性が低いパイ共役系高分子にフォトクロミック分子が結合した化合物、または、結晶性が低いパイ共役系高分子とフォトクロミック分子の混合物から構成される。また、半球状構造体40が、結晶性が低いパイ共役系高分子とフォトクロミック分子で構成される場合、それぞれの分子の配合比は、目的とする特性に応じて適宜調整される。
The
本実施形態において、結晶性が低いパイ共役系高分子とは、溶媒中で球状構造体を形成するパイ共役系高分子のことである。結晶性の高い高分子は、異方性であるため、結晶も異方的に成長する。そのため、結晶性の高い高分子は、球状構造体を形成しない。一方、結晶性の低い高分子は、異方性でないため、結晶は等方的に成長する。そのため、結晶性の低い高分子は、球状構造(等方的な構造)体を形成する。
パイ共役系高分子が、溶媒中で球状構造体を形成するか否かを確認する方法としては、クロロホルム等にパイ共役系高分子を溶解し、極性の高い貧溶媒であるメタノール等を蒸気拡散法によりゆっくりと加えて析出した構造体を電子顕微鏡や光学顕微鏡で観察する方法が挙げられる。
また、結晶性が低いパイ共役系高分子は、紫外から近赤外領域の光を吸収し、その吸収した光よりも長波長の光を発光する性質を有する。
In the present embodiment, the pi-conjugated polymer having low crystallinity is a pi-conjugated polymer that forms a spherical structure in a solvent. Since a highly crystalline polymer is anisotropic, crystals also grow heterotropically. Therefore, the highly crystalline polymer does not form a spherical structure. On the other hand, a polymer having low crystallinity is not anisotropic, so that the crystal grows isotropically. Therefore, a polymer having low crystallinity forms a spherical structure (isotropic structure).
As a method for confirming whether or not the pi-conjugated polymer forms a spherical structure in a solvent, the pi-conjugated polymer is dissolved in chloroform or the like, and methanol or the like, which is a highly polar poor solvent, is vapor-diffused. Examples thereof include a method of slowly adding the structure by the method and observing the precipitated structure with an electron microscope or an optical microscope.
Further, the pi-conjugated polymer having low crystallinity has a property of absorbing light in the ultraviolet to near-infrared region and emitting light having a longer wavelength than the absorbed light.
本実施形態における結晶性が低いパイ共役系高分子としては、例えば、下記の式(1)で表わされるpoly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-(3,3’ ,4,4’-tetramethylbithiophene-2,5’-diyl)](F8TMT2)、下記の式(2)で表わされるpoly[(N-(2-ethylhexyl)phenothiazine-3,7-diyl)-alt-(3,3’ ,4,4’- tetramethylbithiophene-2,5’-diyl)](PTTMT2)、下記の式(3)で表わされるpoly[(9,9-dioctylfluorenyl-5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione)(F8TPD)、下記の式(4)で表わされるPoly[2-methoxy-5-(3′,7′-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MDMOPPV)、下記の式(5)で表わされるpoly[(N-octadecylcarbazol-2,7-diyl)-alt-(3,3’ ,4,4’-tetramethylbithiophene-2,5’-diyl)](2,7-CTMT2)、下記の式(6)で表わされるpoly[(N-octadecylcarbazol-3,6-diyl)-alt-(3,3’ ,4,4’-tetramethylbithiophene-2,5’-diyl)](3,6-CTMT2)、下記の式(7)で表わされるpoly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-(3,4-ethylenedioxythiophene-2,5-diyl)](F8EDOT)、下記の式(8)で表わされるpoly[(N-(4-octylphenyl)iminoazobenzene-4,4’-diyl)](AZOANI)、下記の式(9)で表わされるpoly[(1,4-dioctylphenyl-2,5-diyl)-alt-(3,3’ ,4,4’-(tetramethylbithiophene-2,5’-diyl))(DOPTMT2)等が挙げられる。 Examples of the pi-conjugated polymer having low crystallinity in the present embodiment include poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-dyyl) -alt- (3,3') represented by the following formula (1). , 4,4'-tetramethylbiophene-2,5'-diyl)] (F8TMT2), poly [(N- (2-ethylhexyl) phenothiazine-3,7-diyl) -alt- (3,3', 4,4'-tetramethylbiophene-2,5'-dyyl)] (PTTMT2), poly [(9,9-dioctylfluorenyl-5-octylthieno] expressed by the following formula (3) -C] pyrrole-4,6-dione) (F8TPD), Poly [2-methoxy-5- (3', 7'-dimethyloxyloxy) -1,4-phenylenevinylene] (MDMPPV) represented by the following formula (4). ), Poly [(N-octadecylcarbazol-2,7-diyl) -alt- (3,3', 4,4'-tetramethylbithiophene-2,5'-diyl)] (2) represented by the following formula (5). , 7-CTMT2), poly [(N-octadecylcarbazol-3,6-diyl) -alt- (3,3', 4,4'-tetramethylbiophene-2, 5'-diyl) represented by the following formula (6). )] (3,6-CTMT2), poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-dyyl) -alt- (3,4-ethylenedioxythiophene-2,5-dyl) represented by the following formula (7). ] (F8EDOT), poly [(N- (4-octylphenyl) iminoazobeneze-4,4'-diyl)] (AZOANI) represented by the following formula (8), poly [((9)) represented by the following formula (9). 1,4-dioctylphenyl-2,5-diyl) -alt- (3,3', 4,4'-(tetramethylbithiophene-2, 5'-diyl)) (DOPTMT2) and the like can be mentioned.
本実施形態において、フォトクロミック分子とは、光反応により色が異なる2つの状態を可逆に生成することができる化合物である。フォトクロミック分子は、例えば、ある波長範囲Aの光を照射すると、光を照射する前とは異なる色に変化し、波長範囲Aとは異なる波長範囲Bの光を照射すると、波長範囲Aの光を照射する前の色に戻る性質を有する。2つの状態はともに同じ分子量をもち同じ原子から構成されているが、その結合様式が異なる。 In the present embodiment, the photochromic molecule is a compound capable of reversibly producing two states having different colors by a photoreaction. For example, when a photochromic molecule is irradiated with light in a certain wavelength range A, the color changes to a color different from that before the light is irradiated, and when light in a wavelength range B different from the wavelength range A is irradiated, the light in the wavelength range A is emitted. It has the property of returning to the color before irradiation. Both states have the same molecular weight and are composed of the same atoms, but their bonding modes are different.
本実施形態におけるフォトクロミック分子としては、例えば、下記の式(10)で表わされるジアリールエテン(1,2-ジチエニルエテンの誘導体群)、アゾベンゼン、スピロピラン、ヘキサアリールイミダゾール誘導体等が挙げられる。 Examples of the photochromic molecule in the present embodiment include diarylethene (derivative group of 1,2-dithienylethene) represented by the following formula (10), azobenzene, spiropyran, hexaarylimidazole derivative and the like.
半球状構造体40が、結晶性が低いパイ共役系高分子のみで構成される場合、半球状構造体40が紫外から近赤外領域の光を吸収すると、その吸収した光よりも長波長の光を発光する。したがって、本実施形態の有機マイクロディスクアレイ10を発光デバイスやディスプレイ等として利用することができる。
When the
半球状構造体40が、フォトクロミック分子のみで構成される場合、半球状構造体40に、ある波長範囲(A)の光を照射すると、半球状構造体40は波長範囲(A)の光を照射する前とは異なる色に変化する。また、半球状構造体40に、波長範囲(A)とは異なる波長範囲(B)の光を照射すると、半球状構造体40は波長範囲(A)の光を照射する前の色に戻る。したがって、本実施形態の有機マイクロディスクアレイ10を光メモリーデバイスやディスプレイ等として利用することができる。
When the
半球状構造体40が、結晶性が低いパイ共役系高分子とフォトクロミック分子で構成される場合、半球状構造体40に、ある波長範囲(C)の光を照射すると、半球状構造体40は波長範囲(C)の光を照射する前とは異なる波長範囲(D)の光(紫外から近赤外領域の光)を吸収し、その吸収した光よりも長波長の光を発光する。また、半球状構造体40に、波長範囲(C)とは異なる波長範囲(E)の光を照射すると、半球状構造体40は波長範囲(C)の光を照射する前と同じ波長範囲(F)の光(紫外から近赤外領域の光)を吸収し、その吸収した光よりも長波長の光を発光する。したがって、本実施形態の有機マイクロディスクアレイ10を発光デバイス、ディスプレイ、光メモリーデバイス等として利用することができる。
When the
本実施形態によれば、複数の半球状構造体40が、等間隔に形成された親液性領域31の一面31aに形成されるため、複数の半球状構造体40が、基板20の幅方向(図1に示すX方向)と基板20の長さ方向(図1に示すY方向)に沿って、等間隔かつ高密度に配置された有機マイクロディスクアレイ10が得られる。
According to the present embodiment, since the plurality of
本実施形態の有機マイクロディスクアレイ10は、結晶性が低いパイ共役系高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方からなる複数の半球状構造体40が等間隔かつ高密度に配置されているため、有機フォトニック結晶、光メモリーデバイス、発光デバイス、超高解像度ディスプレイ、網膜投影ディスプレイとして好適に用いられる。
In the
なお、本実施形態では、基板20の一方の面20aに、複数の半球状構造体40が形成されている場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態にあっては、基板20の一方の面20aに、複数の球状構造体が形成されていてもよい。
In this embodiment, a case where a plurality of
また、本実施形態では、自己組織化単分子膜30の親液性領域31内に、1つの半球状構造体40が形成されている場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態にあっては、親液性領域31の大きさ(面積)に応じて、親液性領域31内に複数の半球状構造体40が隣接して形成されていてもよい。
Further, in the present embodiment, a case where one
[有機マイクロディスクアレイの製造方法]
(第1の実施形態)
本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法は、基板と、基板の一面に等間隔かつ交互に形成された親液性領域と疎液性領域を有する自己組織化単分子膜と、自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に形成された、少なくとも結晶性が低いパイ共役系高分子からなる複数の球状構造体または半球状構造体と、を備えた有機マイクロディスクアレイの製造方法であって、基板の一面に、自己組織化単分子膜を形成する工程と、基板の一面に形成された自己組織化単分子膜に、親液性領域と疎液性領域を等間隔かつ交互に形成する工程と、自己組織化単分子膜の一面に、少なくともパイ共役系高分子を含む溶液を塗布して塗膜を形成し、その塗膜を乾燥させて、少なくともパイ共役系高分子からなる薄膜を形成する工程と、薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させることにより、自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に、少なくともパイ共役系高分子からなる複数の球状構造体または半球状構造体を形成する工程と、を有する。
[Manufacturing method of organic microdisk array]
(First Embodiment)
The method for manufacturing an organic microdisk array of the present embodiment includes a substrate, a self-assembled monomolecular film having a solubilized region and a leached region formed alternately at equal intervals on one surface of the substrate, and self-assembled. A method for producing an organic microdisk array comprising a plurality of spherical structures or hemispherical structures made of at least a pi-conjugated polymer having low crystallinity, which are formed on one surface of a solubilized region of a monomolecular film. Therefore, the step of forming a self-assembled monomolecular film on one surface of the substrate and the self-assembled monomolecular film formed on one surface of the substrate are alternately spaced with a liquor-friendly region and a sparsely liquefied region at equal intervals. The step of forming and one surface of the self-assembled monomolecular film are coated with a solution containing at least a pie-conjugated polymer to form a coating film, and the coating film is dried to consist of at least a pie-conjugated polymer. By contacting the thin film with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol, a plurality of spheres composed of at least a pi-conjugated polymer are formed on one surface of the arsenic region of the self-assembled monomolecular film. It comprises the steps of forming a structure or a hemispherical structure.
以下、図3および図4を参照しながら、本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法を説明する。
図3および図4は、本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法を示す断面図である。
Hereinafter, a method for manufacturing an organic microdisk array according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
3 and 4 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the organic microdisk array of the present embodiment.
基板20を、自己組織化単分子膜30を形成する有機化合物を含む溶液に浸漬して、図3(a)に示すように、基板20の一面20aに自己組織化単分子膜30を形成する(自己組織化単分子膜形成工程)。
The
上記の有機化合物を含む溶液の溶媒、すなわち、有機化合物を溶解するための溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、トルエン、クロロベンゼン等が挙げられる。
また、有機化合物を含む溶液における有機化合物の含有量(濃度)は、0.1mg/mL以上10mg/mL以下であることが好ましく、1mg/mL以上2mg/mL以下であることがより好ましい。
Examples of the solvent of the solution containing the above organic compound, that is, the solvent for dissolving the organic compound include chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran, toluene, chlorobenzene and the like.
The content (concentration) of the organic compound in the solution containing the organic compound is preferably 0.1 mg / mL or more and 10 mg / mL or less, and more preferably 1 mg / mL or more and 2 mg / mL or less.
図3(b)に示すように、自己組織化単分子膜30は、基板20の一面20aとは反対側の末端(基板20の一面20aと結合していない末端)に疎液性の官能基(図3(b)ではメチル基(CH3))を有する。
As shown in FIG. 3B, the self-assembled
次に、図3(c)および図3(d)に示すように、基板20の一面20aに形成された自己組織化単分子膜30に、親液性領域31と疎液性領域32を等間隔かつ交互に形成する(親液/疎液パターン形成工程)。
Next, as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), the self-assembled
親液/疎液パターン形成工程では、図3(c)に示すように、基板20の一面20aに形成された自己組織化単分子膜30に対向するように、フォトマスク100を配置した状態で、フォトマスク100を介して、自己組織化単分子膜30に紫外線αを照射し、自己組織化単分子膜30を露光する。
In the parent liquid / sparse liquid pattern forming step, as shown in FIG. 3C, the
フォトマスク100としては、フォトマスク100の厚さ方向に光を透過する透過部100aを有するものが用いられる。透過部100aは、フォトマスク100の幅方向とフォトマスク100の長さ方向に沿って等間隔に形成されている。また、透過部100aは、フォトマスク100の一方の面100bおよび他方の面100cにて開口している。透過部100aの幅W3は、目的とする親液性領域31の幅に応じて適宜調整される。なお、ここでは、説明を簡略化するために、透過部100aの幅W3を、フォトマスク100の幅方向に沿う幅およびフォトマスク100の長さ方向に沿う幅とする。その場合、透過部100aの幅W3は、上記の親液性領域31の幅(図1に示すX方向の長さ)W1と親液性領域31の長さ(図1に示すY方向の長さ)L1に応じて適宜調整される。すなわち、親液性領域31および疎液性領域32の面積や、親液性領域31および疎液性領域32を設ける間隔は、特に限定されず、親液性領域31に形成される半球状構造体40に求められる大きさ(直径)や高さ、半球状構造体40を設ける間隔等に応じて適宜調整される。
As the
紫外線αとしては、指向性が高い紫外線を用いる。このような紫外線としては、波長が150nm以上240nm以下の範囲に発光強度を有する光が用いられる。このような指向性が高い紫外線を用いることにより、フォトマスク100を介して、基板20の一面20aに形成された自己組織化単分子膜30に紫外線αを照射した際に、図3(c)に示すように、フォトマスク100に設けられた透過部100aの形状に沿って、自己組織化単分子膜30に紫外線αを照射することができる。その結果、図3(d)に示すように、自己組織化単分子膜30における紫外線αを照射した領域の疎液性の官能基を消失させて、自己組織化単分子膜30の目的の位置に、相対的に親液性を示す親液性領域31を形成することができる。また、自己組織化単分子膜30における紫外線αを照射していない領域は、疎液性の官能基が消失していないため相対的に疎液性を示す疎液性領域32となる。このようにして、基板20の一面20aに形成された自己組織化単分子膜30に、親液性領域31と疎液性領域32を等間隔かつ交互に形成する。
As the ultraviolet ray α, ultraviolet rays having high directivity are used. As such ultraviolet rays, light having an emission intensity in a wavelength range of 150 nm or more and 240 nm or less is used. By using ultraviolet rays having such high directivity, when the self-assembled
フォトマスク100を介して、基板20の一面20aに形成された自己組織化単分子膜30に紫外線αを照射する時間は、100秒以上150秒以下であることが好ましい。
The time for irradiating the self-assembled
基板20の一面20aに形成された自己組織化単分子膜30に指向性が高い紫外線を照射する手段としては、例えば、エキシマランプや真空紫外線ランプを用いる。
As a means for irradiating the self-assembled
次に、図4(a)に示すように、親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに、少なくともパイ共役系高分子を含む溶液を塗布して、少なくともパイ共役系高分子からなる薄膜50を形成する(薄膜形成工程)。
Next, as shown in FIG. 4A, a solution containing at least a pi-conjugated polymer is applied to one
少なくともパイ共役系高分子を含む溶液の溶媒、すなわち、少なくともパイ共役系高分子を溶解するための溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、トルエン、クロロベンゼン等が挙げられる。
なお、本実施形態では、薄膜50を形成するための溶液が、パイ共役系高分子のみを含む溶液、あるいは、パイ共役系高分子およびフォトクロミック分子を含む溶液である。
Examples of the solvent of the solution containing at least the pi-conjugated polymer, that is, the solvent for dissolving at least the pi-conjugated polymer include chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran, toluene, chlorobenzene and the like.
In this embodiment, the solution for forming the
また、少なくともパイ共役系高分子を含む溶液におけるパイ共役系高分子等の含有量(濃度)は、0.1mg/mL以上10mg/mL以下であることが好ましく、1mg/mL以上2mg/mL以下であることがより好ましい。 The content (concentration) of the pi-conjugated polymer or the like in the solution containing at least the pi-conjugated polymer is preferably 0.1 mg / mL or more and 10 mg / mL or less, and 1 mg / mL or more and 2 mg / mL or less. Is more preferable.
薄膜形成工程において、まず、親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに、少なくともパイ共役系高分子を含む溶液を塗布して、この溶液からなる塗膜を形成する。
親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに、少なくともパイ共役系高分子を含む溶液からなる塗膜を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、バーコート法、フローコート法、ディップコート法、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、メニスカスコート法、はけ塗り法等、通常のウェットコート法が用いられる。
In the thin film forming step, first, a solution containing at least a pi-conjugated polymer is applied to one
The method for forming a coating film composed of a solution containing at least a pi-conjugated polymer on one
塗膜の厚さは、最終的に得られる有機マイクロディスクアレイ10の用途にて、半球状構造体40や球状構造体に求められる高さに応じて適宜調整される。
The thickness of the coating film is appropriately adjusted according to the height required for the
薄膜形成工程において、次いで、親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに形成した塗膜を乾燥させることにより、親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに少なくともパイ共役系高分子からなる薄膜50を形成する。
塗膜を乾燥する温度は、特に限定されず、溶媒の種類に応じて適宜調整されるが、例えば、30℃以上80℃以下であることが好ましい。
また、均一な大きさの半球状構造体40を形成するためには、薄膜50の厚さが均一であることが好ましい。
In the thin film forming step, the coating film formed on one
The temperature at which the coating film is dried is not particularly limited and is appropriately adjusted depending on the type of solvent, but is preferably 30 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, for example.
Further, in order to form the
次に、図4(b)に示すように、親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに形成された薄膜50を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気110に接触させることにより、親液性領域31に、少なくともパイ共役系高分子からなる半球状構造体40を形成する(構造体形成工程)。これにより、図4(c)に示すような有機マイクロディスクアレイ10が得られる。
Next, as shown in FIG. 4B, the
構造体形成工程において、薄膜50を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気110に接触させる方法としては、溶媒蒸気アニーリング(Solvent Vapor Annealing:SVA)法が用いられる。
SVA法によって、薄膜50を蒸気110に接触させる場合、混合溶媒が収容された、試薬瓶等の密閉容器内に、親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに薄膜50が形成された基板20を配置する。
In the structure forming step, a solvent vapor annealing (SVA) method is used as a method of contacting the
When the
クロロホルムとメタノールの混合溶媒におけるクロロホルムとメタノールの配合比は、体積比で1:0.5~1:1であることが好ましく、1:1であることがより好ましい。
クロロホルムとメタノールの配合比が、体積比で1:0.5未満では、少なくともパイ共役系高分子からなる不定形の突状の構造体が形成されるか、あるいは、薄膜50が全く変化しない。一方、クロロホルムとメタノールの配合比が、体積比で1:1を超えると、クロロホルムに薄膜50が溶解してしまい、薄膜50が破壊してしまう。
The mixing ratio of chloroform and methanol in the mixed solvent of chloroform and methanol is preferably 1: 0.5 to 1: 1 in volume ratio, and more preferably 1: 1.
When the blending ratio of chloroform and methanol is less than 1: 0.5 by volume, an amorphous protruding structure made of at least a pi-conjugated polymer is formed, or the
その後、恒温漕中に、薄膜50が形成された基板20を収容した密閉容器を配置して、所定温度にて、所定時間、その密閉容器を静置する。
恒温漕内の温度、すなわち、薄膜50を蒸気110に接触させるときの、蒸気110の温度は、30℃以上40℃以下であることが好ましく、30℃以上35℃以下であることがより好ましい。
蒸気110の温度が30℃未満では、半球状構造体40を形成することができない。一方、蒸気110の温度が40℃を超えても効果に差異がない。
After that, a closed container containing the
The temperature in the constant temperature bath, that is, the temperature of the
If the temperature of the
薄膜50を蒸気110に接触させる時間は、1.5時間以上であることが好ましい。
薄膜50を蒸気110に接触させる時間が1.5時間未満では、親液性領域31の一面30aに半球状構造体40を形成できない。
The time for contacting the
If the time for contacting the
SVA法により、薄膜50を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気110に接触させると、混合溶媒を構成するクロロホルムに、薄膜50を形成するパイ共役系高分子が少しずつ溶解し、クロロホルム中で、そのパイ共役系高分子が集まる。ここで、パイ共役系高分子は疎水性が高いので、パイ共役系高分子に、極性が高い(親水性)メタノールが近付くと、パイ共役系高分子は、メタノールと接したくないため、表面積を小さくして半球状構造体40を形成する。
薄膜50と蒸気110との接触を停止すれば、上述のような作用が生じなくなるので、半球状構造体40の形成も停止する。
When the
If the contact between the
本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法によれば、基板20の幅方向と基板20の長さ方向に沿って、複数の半球状構造体40が等間隔かつ高密度に配置された有機マイクロディスクアレイ10が得られる。
According to the method for manufacturing an organic microdisk array of the present embodiment, a plurality of
(第2の実施形態)
本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法は、基板と、基板の一面に等間隔かつ交互に形成された親液性領域と疎液性領域を有する自己組織化単分子膜と、自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に形成された、フォトクロミック分子からなる複数の球状構造体または半球状構造体と、を備えた有機マイクロディスクアレイの製造方法であって、基板の一面に、自己組織化単分子膜を形成する工程と、基板の一面に形成された自己組織化単分子膜に、親液性領域と疎液性領域を等間隔かつ交互に形成する工程と、自己組織化単分子膜の一面に、フォトクロミック分子を含む溶液を塗布し、溶液からなる塗膜を形成する工程と、塗膜を乾燥させて、自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に、フォトクロミック分子からなる複数の球状構造体または半球状構造体を形成する工程と、を有する。
(Second embodiment)
The method for manufacturing an organic microdisk array according to the present embodiment includes a substrate, a self-assembled monolayer having lyophilic regions and leached regions formed alternately at equal intervals on one surface of the substrate, and self-assembled monolayer. A method for manufacturing an organic microdisk array comprising a plurality of spherical structures or hemispherical structures composed of photochromic molecules formed on one surface of a self-assembled monolayer, wherein the organic microdisk array is formed on one surface of a substrate. A step of forming a self-assembled monolayer, a step of forming lyophilic regions and sparsely liquefied regions at equal intervals and alternately on the self-assembled monolayer formed on one surface of the substrate, and self-assembly. The process of applying a solution containing photochromic molecules to one surface of the monolayer to form a coating film consisting of the solution, and drying the coating film to apply photochromic to one surface of the self-assembled monolayer. It comprises a step of forming a plurality of spherical structures or hemispherical structures composed of molecules.
以下、図3および図5を参照しながら、本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法を説明する。
図3および図5は、本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法を示す断面図である。
Hereinafter, a method for manufacturing an organic microdisk array according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 5.
3 and 5 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the organic microdisk array of the present embodiment.
第1の実施形態と同様にして、図3(a)および図3(b)に示すように、基板20の一面20aに自己組織化単分子膜30を形成する(自己組織化単分子膜形成工程)。
Similar to the first embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, a self-assembled
次に、第1の実施形態と同様にして、図3(c)および図3(d)に示すように、基板20の一面20aに形成された自己組織化単分子膜30に、親液性領域31と疎液性領域32を等間隔かつ交互に形成する(親液/疎液パターン形成工程)。
Next, in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), the self-assembled
次に、図5(a)に示すように、親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに、フォトクロミック分子を含む溶液を塗布し、その溶液からなる塗膜60を形成する(塗膜形成工程)。
Next, as shown in FIG. 5 (a), a solution containing a photochromic molecule is applied to one
フォトクロミック分子を含む溶液の溶媒、すなわち、フォトクロミック分子を溶解するための溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、トルエン、クロロベンゼン等が挙げられる。 Examples of the solvent of the solution containing the photochromic molecule, that is, the solvent for dissolving the photochromic molecule include chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran, toluene, chlorobenzene and the like.
また、フォトクロミック分子を含む溶液におけるフォトクロミック分子の含有量(濃度)は、0.1mg/mL以上10mg/mL以下であることが好ましく、1.0mg/mL以上2.0mg/mL以下であることがより好ましい。 The content (concentration) of the photochromic molecule in the solution containing the photochromic molecule is preferably 0.1 mg / mL or more and 10 mg / mL or less, and preferably 1.0 mg / mL or more and 2.0 mg / mL or less. More preferred.
親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに、フォトクロミック分子を含む溶液からなる塗膜60を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、バーコート法、フローコート法、ディップコート法、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、メニスカスコート法、はけ塗り法等、通常のウェットコート法が用いられる。
The method for forming the
塗膜60の厚さは、最終的に得られる有機マイクロディスクアレイ10の用途にて、半球状構造体40や球状構造体に求められる高さに応じて適宜調整される。
The thickness of the
次に、図5(b)に示すように、親液性領域31の一面31aと疎液性領域32の一面32aに形成した塗膜60を乾燥させることにより、自己組織化単分子膜30の親液性領域31の一面31aに、フォトクロミック分子からなる半球状構造体40を形成する(構造体形成工程)。これにより、図5(c)に示すような有機マイクロディスクアレイ10が得られる。
Next, as shown in FIG. 5 (b), the self-assembled
構造体形成工程において、塗膜60を乾燥する温度は、特に限定されず、溶媒の種類に応じて適宜調整されるが、例えば、30℃以上80℃以下であることが好ましい。構造体形成工程において、塗膜60を乾燥することにより、塗膜60を形成するフォトクロミック分子を含む溶液が親液性領域31の一面31aに移動して、最終的にフォトクロミック分子が半球状構造体40を形成する。
また、均一な大きさの半球状構造体40を形成するためには、塗膜60の厚さが均一であることが好ましい。
In the structure forming step, the temperature at which the
Further, in order to form the
本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法によれば、基板20の幅方向と基板20の長さ方向に沿って、複数の半球状構造体40が等間隔かつ高密度に配置された有機マイクロディスクアレイ10が得られる。
According to the method for manufacturing an organic microdisk array of the present embodiment, a plurality of
なお、本実施形態の有機マイクロディスクアレイの製造方法では、親液性領域31の一面31aに半球状構造体40を形成する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明の有機マイクロディスクアレイの製造方法にあっては、フォトクロミック分子を溶解するための溶媒の種類や、フォトクロミック分子を含む溶液におけるフォトクロミック分子の濃度等を調整することにより、フォトクロミック分子が集まる場所を制御して、半球状構造体が形成される位置を制御することができる。
In the method for manufacturing an organic microdisk array of the present embodiment, the case where the
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples, but the present invention is not limited to the following experimental examples.
[実験例1]
厚さ0.5μmのシリコン基板を、縦10mm×横10mmの大きさに切り出して、試験用基板とした。
この試験用基板を、UVオゾン洗浄により、10分間洗浄した。
次いで、硫酸(H2SO4)と過酸化水素(H2O2)の混合液中に、試験用基板を、50℃で30分間、静置した。混合液における硫酸と過酸化水素の配合比を、体積比で4:1とした。
その後、試験用基板を純水で洗浄し、試験用基板の洗浄を完了した。
パイ共役系高分子のF8TMT2をクロロホルムに溶解して、F8TMT2溶液を調製した。この溶液におけるF8TMT2の含有量(濃度)を1mg/mLとした。
次いで、試験用基板をスピンコーターに設置し、試験用基板を、1500rpmで10秒間、続いて、3000rpmで40秒間、回転させながら、試験用基板上に、F8TMT2溶液を10μL~50μL滴下して、この溶液からなる塗膜を形成した。
その後、塗膜を室温にて乾燥し、試験用基板の一方の面に、F8TMT2からなる薄膜を形成した。
次いで、薄膜が形成された試験用基板を、縦5mm×横5mmの大きさに切り出した。
次いで、薄膜が形成された試験用基板を、クロロホルムが収容された、50mLの試薬瓶内に配置した。
次いで、恒温漕中に、薄膜が形成された試験用基板を収容した試薬瓶を配置して、30℃で4時間、その試薬瓶を静置した。これにより、試験用基板の一方の面に形成された薄膜を、クロロホルムの蒸気に接触させた。
次いで、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、光学顕微鏡で観察した。その光学顕微鏡像を図6に示す。
図6の走査型電子顕微鏡像から、試験用基板上に、F8TMT2からなる半球状構造体が形成されていないことが確認された。
[Experimental Example 1]
A silicon substrate having a thickness of 0.5 μm was cut into a size of 10 mm in length × 10 mm in width to obtain a test substrate.
The test substrate was washed for 10 minutes by UV ozone washing.
Then, the test substrate was allowed to stand at 50 ° C. for 30 minutes in a mixed solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). The mixing ratio of sulfuric acid and hydrogen peroxide in the mixture was set to 4: 1 by volume.
After that, the test substrate was washed with pure water, and the cleaning of the test substrate was completed.
F8TMT2, a pi-conjugated polymer, was dissolved in chloroform to prepare an F8TMT2 solution. The content (concentration) of F8TMT2 in this solution was set to 1 mg / mL.
Next, the test substrate was placed on the spin coater, and 10 μL to 50 μL of the F8TMT2 solution was dropped onto the test substrate while rotating the test substrate at 1500 rpm for 10 seconds and then at 3000 rpm for 40 seconds. A coating film consisting of this solution was formed.
Then, the coating film was dried at room temperature to form a thin film made of F8TMT2 on one surface of the test substrate.
Next, the test substrate on which the thin film was formed was cut out into a size of 5 mm in length × 5 mm in width.
The test substrate on which the thin film was formed was then placed in a 50 mL reagent bottle containing chloroform.
Next, a reagent bottle containing the test substrate on which the thin film was formed was placed in a constant temperature bath, and the reagent bottle was allowed to stand at 30 ° C. for 4 hours. As a result, the thin film formed on one surface of the test substrate was brought into contact with the vapor of chloroform.
The test substrate was then vacuum dried.
Then, the test substrate after vacuum drying was observed with an optical microscope. The optical microscope image is shown in FIG.
From the scanning electron microscope image of FIG. 6, it was confirmed that the hemispherical structure made of F8TMT2 was not formed on the test substrate.
[実験例2]
実験例1と同様にして、試験用基板の一方の面に、F8TMT2からなる薄膜を形成した。
次いで、薄膜が形成された試験用基板を、縦5mm×横5mmの大きさに切り出した。
次いで、F8TMT2からなる薄膜が形成された試験用基板を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒が収容された、50mLの試薬瓶内に配置した。
クロロホルムとメタノールの混合溶媒におけるクロロホルムとメタノールの配合比を、体積比で1:0.5とした。
次いで、実験例1と同様にして、試験用基板の一方の面に形成された薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させた。
次いで、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)で観察した。その光学顕微鏡を図7に示す。また、走査型電子顕微鏡像を図8に示す。
図7の光学顕微鏡および図8の走査型電子顕微鏡像から、試験用基板上に、F8TMT2からなる半球状構造体が形成されていることが確認された。また、平面視した場合、半球状構造体は、直径2μm以上6μm以下の円形であった。
[Experimental Example 2]
In the same manner as in Experimental Example 1, a thin film made of F8TMT2 was formed on one surface of the test substrate.
Next, the test substrate on which the thin film was formed was cut out into a size of 5 mm in length × 5 mm in width.
Next, the test substrate on which the thin film made of F8TMT2 was formed was placed in a 50 mL reagent bottle containing a mixed solvent of chloroform and methanol.
The mixing ratio of chloroform and methanol in the mixed solvent of chloroform and methanol was set to 1: 0.5 by volume.
Then, in the same manner as in Experimental Example 1, the thin film formed on one surface of the test substrate was brought into contact with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol.
The test substrate was then vacuum dried.
The test substrate after vacuum drying was then observed with an optical microscope and a scanning electron microscope (SEM). The optical microscope is shown in FIG. Further, a scanning electron microscope image is shown in FIG.
From the optical microscope of FIG. 7 and the scanning electron microscope image of FIG. 8, it was confirmed that a hemispherical structure made of F8TMT2 was formed on the test substrate. Further, when viewed in a plan view, the hemispherical structure was a circle having a diameter of 2 μm or more and 6 μm or less.
[実験例3]
実験例1と同様にして、試験用基板の一方の面に、F8TMT2からなる薄膜を形成した。
次いで、薄膜が形成された試験用基板を、縦5mm×横5mmの大きさに切り出した。
次いで、クロロホルムとメタノールの混合溶媒におけるクロロホルムとメタノールの配合比を、体積比で1:1としたこと以外は実験例1と同様にして、試験用基板の一方の面に形成された薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させた。
次いで、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観察した。その光学顕微鏡を図9に示す。また、走査型電子顕微鏡像を図10に示す。
図9の光学顕微鏡および図10の走査型電子顕微鏡像から、試験用基板上に、F8TMT2からなる半球状構造体が形成されていることが確認された。また、平面視した場合、半球状構造体は、直径1μm以上4μm以下の円形であった。
[Experimental Example 3]
In the same manner as in Experimental Example 1, a thin film made of F8TMT2 was formed on one surface of the test substrate.
Next, the test substrate on which the thin film was formed was cut out into a size of 5 mm in length × 5 mm in width.
Next, the thin film formed on one surface of the test substrate was formed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the mixing ratio of chloroform and methanol in the mixed solvent of chloroform and methanol was 1: 1. It was contacted with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol.
The test substrate was then vacuum dried.
Then, the test substrate after vacuum drying was observed with an optical microscope and a scanning electron microscope. The optical microscope is shown in FIG. Further, a scanning electron microscope image is shown in FIG.
From the optical microscope of FIG. 9 and the scanning electron microscope image of FIG. 10, it was confirmed that a hemispherical structure made of F8TMT2 was formed on the test substrate. Further, when viewed in a plan view, the hemispherical structure was a circle having a diameter of 1 μm or more and 4 μm or less.
[実験例4]
実験例1と同様にして、試験用基板の一方の面に、F8TMT2からなる薄膜を形成した。
次いで、薄膜が形成された試験用基板を、縦5mm×横5mmの大きさに切り出した。
次いで、クロロホルムとメタノールの混合溶媒におけるクロロホルムとメタノールの配合比を、体積比で1:2としたこと以外は実験例1と同様にして、試験用基板の一方の面に形成された薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させた。
次いで、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、光学顕微鏡像で観察した。その光学顕微鏡像像を図11に示す。
図11の光学顕微鏡像像から、試験用基板上に、F8TMT2からなる半球状構造体が形成されていないことが確認された。
[Experimental Example 4]
In the same manner as in Experimental Example 1, a thin film made of F8TMT2 was formed on one surface of the test substrate.
Next, the test substrate on which the thin film was formed was cut out into a size of 5 mm in length × 5 mm in width.
Next, the thin film formed on one surface of the test substrate was formed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the mixing ratio of chloroform and methanol in the mixed solvent of chloroform and methanol was 1: 2. It was contacted with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol.
The test substrate was then vacuum dried.
Next, the test substrate after vacuum drying was observed with an optical microscope image. The optical microscope image is shown in FIG.
From the optical microscope image image of FIG. 11, it was confirmed that the hemispherical structure made of F8TMT2 was not formed on the test substrate.
[実験例5]
厚さ0.5μmのシリコン基板を、縦10mm×横10mmの大きさに切り出して、試験用基板とした。
この試験用基板を、UVオゾン洗浄により、10分間洗浄した。
次いで、硫酸(H2SO4)と過酸化水素(H2O2)の混合液中に、試験用基板を、50℃で30分間、静置した。混合液における硫酸と過酸化水素の配合比を、体積比で4:1とした。
その後、試験用基板を純水で洗浄し、試験用基板の洗浄を完了した。
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)をクロロホルムに溶解して、HMDS液を調製した。この溶液におけるHMDSの含有量(濃度)を2mg/mLとした。
次いで、洗浄後の試験用基板を、HMDS溶液に24時間、浸漬して、試験用基板の一面に自己組織化単分子膜を形成した。
次いで、試験用基板の一面に形成された自己組織化単分子膜に対向するように、フォトマスクを配置し、フォトマスクを介して、自己組織化単分子膜に紫外線を照射し、自己組織化単分子膜を露光した。
フォトマスクとしては、その全面に複数の透過部が等間隔に形成されたものを用いた。透過部におけるフォトマスクの幅方向に沿う幅およびフォトマスクの長さ方向に沿う幅を2μmとした。また、透過部同士の間隔を2μmとした。
自己組織化単分子膜に照射する紫外線は、ピーク発光波長が200nm、ピーク発光波長の半値幅が10nmであった。
また、自己組織化単分子膜に対して、紫外線を照射する時間を130秒、紫外線を照射する周期を151Hzとした。
パイ共役系高分子のF8TMT2をクロロホルムに溶解して、F8TMT2溶液を調製した。この溶液におけるF8TMT2の含有量(濃度)を1mg/mLとした。
次いで、自己組織化単分子膜が形成された試験用基板をスピンコーターに設置し、試験用基板を、1500rpmで10秒間、続いて、3000rpmで40秒間、回転させながら、試験用基板上に、F8TMT2溶液を10μL~50μL滴下して、この溶液からなる塗膜を形成した。
その後、塗膜を室温にて乾燥し、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜上に、F8TMT2からなる薄膜を形成した。
次いで、薄膜が形成された試験用基板を、縦5mm×横5mmの大きさに切り出した。
次いで、薄膜が形成された試験用基板を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒が収容された、50mLの試薬瓶内に配置した。
クロロホルムとメタノールの混合溶媒におけるクロロホルムとメタノールの配合比を、体積比で1:1とした。
次いで、恒温漕中に、薄膜が形成された試験用基板を収容した試薬瓶を配置して、30℃で4時間、その試薬瓶を静置した。これにより、試験用基板の一方の面上に形成された薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させた。
次いで、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、走査型電子顕微鏡で観察し、その走査型電子顕微鏡像を図12に示す。
図12の走査型電子顕微鏡像から、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜における紫外線で露光した領域(親液性領域)上に、F8TMT2からなる半球状構造体が形成されていることが確認された。
また、試験用基板上に形成されたF8TMT2からなる半球状構造体に、波長400nmの光を照射したところ、半球状構造体が発光していることが確認された(図13)。半球状構造体の発光スペクトルを、光学顕微鏡の顕微鏡レンズにより集光されたレーザーにて、半球状構造体を励起することによりにして測定した。半球状構造体の発光スペクトルを図14に示す。
図14の結果から、半球状構造体は、波長400nmの光を吸収し、その吸収した光よりも長波長の波長470nmの光を発光していることが確認された。
[Experimental Example 5]
A silicon substrate having a thickness of 0.5 μm was cut into a size of 10 mm in length × 10 mm in width to obtain a test substrate.
The test substrate was washed for 10 minutes by UV ozone washing.
Then, the test substrate was allowed to stand at 50 ° C. for 30 minutes in a mixed solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). The mixing ratio of sulfuric acid and hydrogen peroxide in the mixture was set to 4: 1 by volume.
After that, the test substrate was washed with pure water, and the cleaning of the test substrate was completed.
Hexamethyldisilazane (HMDS) was dissolved in chloroform to prepare an HMDS solution. The content (concentration) of HMDS in this solution was set to 2 mg / mL.
Then, the washed test substrate was immersed in the HMDS solution for 24 hours to form a self-assembled monolayer on one surface of the test substrate.
Next, a photomask is placed so as to face the self-assembled monolayer formed on one surface of the test substrate, and the self-assembled monolayer is irradiated with ultraviolet rays via the photomask to self-assemble. The monolayer was exposed.
As the photomask, a photomask in which a plurality of transmissive portions were formed at equal intervals on the entire surface thereof was used. The width of the transmissive portion along the width direction of the photomask and the width along the length direction of the photomask were set to 2 μm. Further, the distance between the transmissive portions was set to 2 μm.
The ultraviolet rays irradiating the self-assembled monolayer had a peak emission wavelength of 200 nm and a half width of the peak emission wavelength of 10 nm.
Further, the time for irradiating the self-assembled monolayer with ultraviolet rays was set to 130 seconds, and the period for irradiating the self-assembled monolayer with ultraviolet rays was set to 151 Hz.
F8TMT2, a pi-conjugated polymer, was dissolved in chloroform to prepare an F8TMT2 solution. The content (concentration) of F8TMT2 in this solution was set to 1 mg / mL.
Next, the test substrate on which the self-assembled monolayer was formed was placed on the spin coater, and the test substrate was rotated at 1500 rpm for 10 seconds and then at 3000 rpm for 40 seconds on the test substrate. 10 μL to 50 μL of the F8TMT2 solution was added dropwise to form a coating film composed of this solution.
Then, the coating film was dried at room temperature to form a thin film made of F8TMT2 on the self-assembled monolayer formed on one surface of the test substrate.
Next, the test substrate on which the thin film was formed was cut out into a size of 5 mm in length × 5 mm in width.
The test substrate on which the thin film was formed was then placed in a 50 mL reagent bottle containing a mixed solvent of chloroform and methanol.
The mixing ratio of chloroform and methanol in the mixed solvent of chloroform and methanol was set to 1: 1 by volume.
Next, a reagent bottle containing the test substrate on which the thin film was formed was placed in a constant temperature bath, and the reagent bottle was allowed to stand at 30 ° C. for 4 hours. As a result, the thin film formed on one surface of the test substrate was brought into contact with the vapor of the mixed solvent of chloroform and methanol.
The test substrate was then vacuum dried.
Next, the test substrate after vacuum drying is observed with a scanning electron microscope, and the scanning electron microscope image is shown in FIG.
From the scanning electron microscope image of FIG. 12, a hemispherical structure made of F8TMT2 is formed on a region (parental liquid region) exposed to ultraviolet rays in a self-assembled monolayer formed on one surface of a test substrate. It was confirmed that it was formed.
Further, when the hemispherical structure made of F8TMT2 formed on the test substrate was irradiated with light having a wavelength of 400 nm, it was confirmed that the hemispherical structure emitted light (FIG. 13). The emission spectrum of the hemispherical structure was measured by exciting the hemispherical structure with a laser focused by a microscope lens of an optical microscope. The emission spectrum of the hemispherical structure is shown in FIG.
From the results of FIG. 14, it was confirmed that the hemispherical structure absorbs light having a wavelength of 400 nm and emits light having a wavelength of 470 nm, which is longer than the absorbed light.
[実験例6]
パイ共役系高分子として、PTTMT2を用いたこと以外は実験例5と同様にして、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜における紫外線で露光した領域(親液性領域)上に、PTTMT2からなる薄膜を形成した。
次いで、実験例5と同様にして、試験用基板の一方の面上に形成された薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させた。
次いで、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、光学顕微鏡で観察し、その光学顕微鏡像を図15に示す。
図15の光学顕微鏡像から、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜における紫外線で露光した領域(親液性領域)上に、PTTMT2からなる半球状構造体が形成されていることが確認された。
また、半球状構造体の発光スペクトルを、実験例5と同様にして測定した。半球状構造体の発光スペクトルを図16に示す。
その結果、半球状構造体は、波長400nmの光を吸収し、その吸収した光よりも長波長の波長470nmの光を発光していることが確認された。
[Experimental Example 6]
Similar to Experimental Example 5 except that PTTMT2 was used as the pi-conjugated polymer, the region exposed to ultraviolet rays in the self-assembled monolayer formed on one surface of the test substrate (parental liquid region). ), A thin film made of PTTMT2 was formed.
Then, in the same manner as in Experimental Example 5, the thin film formed on one surface of the test substrate was brought into contact with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol.
The test substrate was then vacuum dried.
Next, the test substrate after vacuum drying is observed with an optical microscope, and the optical microscope image thereof is shown in FIG.
From the optical microscope image of FIG. 15, a hemispherical structure made of PTTMT2 is formed on a region (parental liquid region) exposed to ultraviolet rays in the self-assembled monolayer formed on one surface of the test substrate. It was confirmed that
Moreover, the emission spectrum of the hemispherical structure was measured in the same manner as in Experimental Example 5. The emission spectrum of the hemispherical structure is shown in FIG.
As a result, it was confirmed that the hemispherical structure absorbs light having a wavelength of 400 nm and emits light having a wavelength of 470 nm, which is longer than the absorbed light.
[実験例7]
パイ共役系高分子として、F8TPDを用いたこと以外は実験例5と同様にして、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜における紫外線で露光した領域(親液性領域)上に、F8TPDからなる薄膜を形成した。
次いで、実験例5と同様にして、試験用基板の一方の面上に形成された薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させた。
次いで、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、光学顕微鏡で観察し、その光学顕微鏡像を図17に示す。
図17の光学顕微鏡像から、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜における紫外線で露光した領域(親液性領域)上に、F8TPDからなる半球状構造体が形成されていることが確認された。
また、半球状構造体の発光スペクトルを、実験例5と同様にして測定した。半球状構造体の発光スペクトルを図18に示す。
その結果、半球状構造体は、波長400nmの光を吸収し、その吸収した光よりも長波長の波長530nmの光を発光していることが確認された。
[Experimental Example 7]
Similar to Experimental Example 5 except that F8TPD was used as the pi-conjugated polymer, the region exposed to ultraviolet rays in the self-assembled monolayer formed on one surface of the test substrate (parental liquid region). ), A thin film made of F8TPD was formed.
Then, in the same manner as in Experimental Example 5, the thin film formed on one surface of the test substrate was brought into contact with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol.
The test substrate was then vacuum dried.
Next, the test substrate after vacuum drying is observed with an optical microscope, and the optical microscope image thereof is shown in FIG.
From the optical microscope image of FIG. 17, a hemispherical structure made of F8TPD is formed on a region (parental liquid region) exposed to ultraviolet rays in the self-assembled monolayer formed on one surface of the test substrate. It was confirmed that
Moreover, the emission spectrum of the hemispherical structure was measured in the same manner as in Experimental Example 5. The emission spectrum of the hemispherical structure is shown in FIG.
As a result, it was confirmed that the hemispherical structure absorbs light having a wavelength of 400 nm and emits light having a wavelength of 530 nm, which is longer than the absorbed light.
[実験例8]
パイ共役系高分子として、MDMOPPVを用いたこと以外は実験例5と同様にして、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜上に、MDMOPPVからなる薄膜を形成した。
次いで、実験例5と同様にして、試験用基板の一方の面上に形成された薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させた。
次いで、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、光学顕微鏡で観察し、その光学顕微鏡像を図19に示す。
図19の光学顕微鏡像から、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜における紫外線で露光した領域(親液性領域)上に、MDMOPPVからなる半球状構造体が形成されていることが確認された。
また、試験用基板上に形成されたMDMOPPVからなる半球状構造体に、波長400nmの光を照射したところ、半球状構造体が発光していることが確認された。
また、半球状構造体の発光スペクトルを、実験例5と同様にして測定した。半球状構造体の発光スペクトルを図20に示す。
図20の結果から、半球状構造体は、波長400nmの光を吸収し、その吸収した光よりも長波長の波長600nmの光を発光していることが確認された。
[Experimental Example 8]
A thin film made of MDMOPPV was formed on the self-assembled monolayer formed on one surface of the test substrate in the same manner as in Experimental Example 5 except that MDMOPPV was used as the pi-conjugated polymer.
Then, in the same manner as in Experimental Example 5, the thin film formed on one surface of the test substrate was brought into contact with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol.
The test substrate was then vacuum dried.
Next, the test substrate after vacuum drying is observed with an optical microscope, and the optical microscope image thereof is shown in FIG.
From the optical microscope image of FIG. 19, a hemispherical structure made of MDMOPPV is formed on a region (parental liquid region) exposed to ultraviolet rays in a self-assembled monolayer formed on one surface of a test substrate. It was confirmed that
Further, when the hemispherical structure made of MDMOPPV formed on the test substrate was irradiated with light having a wavelength of 400 nm, it was confirmed that the hemispherical structure emitted light.
Moreover, the emission spectrum of the hemispherical structure was measured in the same manner as in Experimental Example 5. The emission spectrum of the hemispherical structure is shown in FIG.
From the results of FIG. 20, it was confirmed that the hemispherical structure absorbs light having a wavelength of 400 nm and emits light having a wavelength of 600 nm longer than the absorbed light.
[実験例9]
実験例5と同様にして、試験用基板の一方の面に自己組織化単分子膜を形成し、自己組織化単分子膜を露光した。
フォトクロミック分子のジアリールエテンをクロロホルムに溶解して、ジアリールエテン溶液を調製した。この溶液におけるジアリールエテンの含有量(濃度)を1.5mg/mLとした。
次いで、自己組織化単分子膜が形成された試験用基板上に、ジアリールエテン溶液を10μL~30μL直接滴下して、試験用基板を真空乾燥させた。
次いで、真空乾燥後の試験用基板を、光学顕微鏡で観察し、その光学顕微鏡を図21に示す。また、試験用基板上に形成されたジアリールエテンからなる半球状構造体に、波長450nm~490nmの光を照射した際に、蛍光顕微鏡で観察し、その蛍光顕微鏡像を図22に示す。また、真空乾燥後の試験用基板を、走査型電子顕微鏡で観察し、その走査型電子顕微鏡像を図23に示す。
図21の光学顕微鏡像、図22の蛍光顕微鏡像および図23の走査型電子顕微鏡像から、試験用基板の一方の面に形成された自己組織化単分子膜における紫外線で露光した領域(親液性領域)上に、ジアリールエテンからなる半球状構造体が形成されていることが確認された。
また、試験用基板上に形成されたジアリールエテンからなる半球状構造体に、波長450nm~490nmの光を60分間照射したところ、半球状構造体が徐々に暗くなることから消光が確認された。
また、実験例5と同様にして、試験用基板上に形成されたジアリールエテンからなる半球状構造体に、波長450nm~490nmの光を照射した際に、半球状構造体の吸収スペクトルと発光スペクトルを測定した結果を図24に示す。図24において、一点鎖線は開環状態のジアリールエテンの吸収スペクトルを示し、破線は閉環状態のジアリールエテンの吸収スペクトルを示し、実線は閉環状態のジアリールエテンの発光スペクトルを示す。
図24の結果から、半球状構造体は、波長450nmの光を吸収し、その吸収した光よりも長波長の波長530nmの光を発光していることが確認された。
さらに、黒くなった半球状構造体に、波長350nm~390nmの光を1分間照射したところ、半球状構造体が発光していることが確認された。
図25に、半球状構造体に波長450nm~490nmの光を照射した際の蛍光顕微鏡像(図25(a))、黒くなった半球状構造体の蛍光顕微鏡像(図25(b))、半球状構造体に波長350nm~390nmの光を照射した際の蛍光顕微鏡像(図25(c))を示す。
また、図26に示すように、試験用基板上に形成されたジアリールエテンからなる半球状構造体のうち、所定の位置の半球状構造体に波長355nmの光を照射すると、光を照射した半球状構造体のみを発光させることができる。その後、発光している半球状構造体に波長450nm~490nmの光を照射することにより、消光することができる。なお、図26(a)は光を照射する前の半球状構造体の蛍光顕微鏡像、図26(b)は波長355nmの光を照射した際の半球状構造体の蛍光顕微鏡像、図26(c)は波長450nm~490nmの光を照射した後の半球状構造体の蛍光顕微鏡像である。
[Experimental Example 9]
In the same manner as in Experimental Example 5, a self-assembled monolayer was formed on one surface of the test substrate, and the self-assembled monolayer was exposed.
The photochromic molecule diarylethene was dissolved in chloroform to prepare a diarylethene solution. The content (concentration) of diarylethene in this solution was 1.5 mg / mL.
Then, 10 μL to 30 μL of the diarylethene solution was directly dropped onto the test substrate on which the self-assembled monolayer was formed, and the test substrate was vacuum-dried.
Next, the test substrate after vacuum drying is observed with an optical microscope, and the optical microscope is shown in FIG. Further, when a hemispherical structure made of diarylethene formed on a test substrate is irradiated with light having a wavelength of 450 nm to 490 nm, it is observed with a fluorescence microscope, and the fluorescence microscope image is shown in FIG. 22. Further, the test substrate after vacuum drying is observed with a scanning electron microscope, and the scanning electron microscope image is shown in FIG. 23.
From the optical microscope image of FIG. 21, the fluorescence microscope image of FIG. 22, and the scanning electron microscope image of FIG. 23, the region exposed to ultraviolet rays in the self-assembled monolayer formed on one surface of the test substrate (parent liquid). It was confirmed that a hemispherical structure composed of diarylethene was formed on the sex region).
Further, when the hemispherical structure made of diarylethene formed on the test substrate was irradiated with light having a wavelength of 450 nm to 490 nm for 60 minutes, the hemispherical structure gradually darkened, so that quenching was confirmed.
Further, in the same manner as in Experimental Example 5, when the hemispherical structure made of diarylethene formed on the test substrate is irradiated with light having a wavelength of 450 nm to 490 nm, the absorption spectrum and the emission spectrum of the hemispherical structure are obtained. The measurement results are shown in FIG. In FIG. 24, the alternate long and short dash line shows the absorption spectrum of the diarylethene in the open ring state, the broken line shows the absorption spectrum of the diarylethene in the closed ring state, and the solid line shows the emission spectrum of the diarylethene in the closed ring state.
From the results shown in FIG. 24, it was confirmed that the hemispherical structure absorbs light having a wavelength of 450 nm and emits light having a wavelength of 530 nm, which is longer than the absorbed light.
Further, when the blackened hemispherical structure was irradiated with light having a wavelength of 350 nm to 390 nm for 1 minute, it was confirmed that the hemispherical structure was emitting light.
FIG. 25 shows a fluorescence microscope image when the hemispherical structure is irradiated with light having a wavelength of 450 nm to 490 nm (FIG. 25 (a)), and a fluorescence microscope image of the blackened hemispherical structure (FIG. 25 (b)). The fluorescence microscope image (FIG. 25 (c)) when the hemispherical structure is irradiated with light having a wavelength of 350 nm to 390 nm is shown.
Further, as shown in FIG. 26, among the hemispherical structures made of diarylethene formed on the test substrate, when the hemispherical structure at a predetermined position is irradiated with light having a wavelength of 355 nm, the hemispherical structure irradiated with light is irradiated. Only the structure can emit light. After that, the light emitting hemispherical structure can be extinguished by irradiating it with light having a wavelength of 450 nm to 490 nm. 26 (a) is a fluorescence microscope image of the hemispherical structure before irradiation with light, and FIG. 26 (b) is a fluorescence microscope image of the hemispherical structure when light with a wavelength of 355 nm is irradiated, FIG. 26 (b). c) is a fluorescence microscope image of the hemispherical structure after irradiation with light having a wavelength of 450 nm to 490 nm.
本発明の有機マイクロディスクアレイは、結晶性が低いパイ共役系高分子およびフォトクロミック分子の少なくとも一方からなる複数の半球状構造体が等間隔かつ高密度に配置されているため、有機フォトニック結晶としての用途、光メモリーデバイスとしての用途、発光デバイスとしての用途、超高解像度ディスプレイとしての用途、網膜投影ディスプレイとしての用途等に適用することができる。 The organic microdisk array of the present invention can be used as an organic photonic crystal because a plurality of hemispherical structures consisting of at least one of a pi-conjugated polymer having low crystallinity and a photochromic molecule are arranged at equal intervals and at high density. It can be applied to applications such as, as an optical memory device, as a light emitting device, as an ultra-high resolution display, as a retinal projection display, and the like.
10・・・有機マイクロディスクアレイ、20・・・基板、30・・・自己組織化単分子膜、31・・・親液性領域、32・・・疎液性領域、40・・・半球状構造体、50・・・薄膜、60・・・塗膜、100・・・フォトマスク、110・・蒸気。 10 ... Organic microdisk array, 20 ... Substrate, 30 ... Self-assembled monolayer, 31 ... Hydrophilic region, 32 ... Leaky region, 40 ... Hemispherical Structure, 50 ... thin film, 60 ... coating film, 100 ... photomask, 110 ... steam.
Claims (7)
前記パイ共役系高分子は、poly[(9,9-dioctylfluorenyl-5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione)、Poly[2-methoxy-5-(3′,7′-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene]であることを特徴とする有機マイクロディスクアレイ。 On one surface of the substrate, a self-assembled monolayer having lyophilic regions and sparsely formed regions formed at equal intervals and alternately on one surface of the substrate, and on one surface of the self-assembled monolayer. A plurality of spherical or hemispherical structures made of at least a pie-conjugated polymer having low crystallinity formed .
The py-conjugated polymer is poly [(9,9-dioctylfluoreneyl-5-octylthiono [3,4-c] pyrrole-4,6-dione)), Poly [2-methoxy-5 (3', 7'). -Dimethyloctyloxy) -1,4-phenylene vinylene], which is an organic microdisk array.
前記基板の一面に、前記自己組織化単分子膜を形成する工程と、
前記基板の一面に形成された前記自己組織化単分子膜に、前記親液性領域と前記疎液性領域を等間隔かつ交互に形成する工程と、
前記自己組織化単分子膜の一面に、少なくとも前記パイ共役系高分子を含む溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を乾燥させて、少なくとも前記パイ共役系高分子からなる薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を、クロロホルムとメタノールの混合溶媒の蒸気に接触させることにより、前記自己組織化単分子膜の親液性領域の一面に、少なくとも前記パイ共役系高分子からなる複数の球状構造体または半球状構造体を形成する工程と、を有し、
前記パイ共役系高分子は、poly[(9,9-dioctylfluorenyl-5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione)、Poly[2-methoxy-5-(3′,7′-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene]であることを特徴とする有機マイクロディスクアレイの製造方法。 On one surface of the substrate, a self-assembled monolayer having lyophilic regions and sparsely formed regions formed at equal intervals and alternately on one surface of the substrate, and on one surface of the self-assembled monolayer. A method for producing an organic microdisk array comprising a plurality of spherical structures or hemispherical structures formed of at least a pie-conjugated polymer having low crystallinity.
A step of forming the self-assembled monolayer on one surface of the substrate,
A step of forming the wicking region and the leaching region alternately at equal intervals on the self-assembled monolayer formed on one surface of the substrate.
A solution containing at least the pi-conjugated polymer is applied to one surface of the self-assembled monolayer to form a coating film, and the coating film is dried to form a thin film composed of at least the pi-conjugated polymer. The process of forming and
By contacting the thin film with the vapor of a mixed solvent of chloroform and methanol, a plurality of spherical structures or hemispheres composed of at least the pi-conjugated polymer are placed on one surface of the arsenic region of the self-assembled monolayer. It has a step of forming a shaped structure and
The py-conjugated polymer is poly [(9,9-dioctylfluorenyl-5-octylthiono [3,4-c] pyrrole-4,6-dione)), Poly [2-methoxy-5 (3', 7'). -A method for manufacturing an organic microdisk array, characterized in that it is (dimethyloctyloxy) -1,4-phenylenevinylene] .
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