JPH03157162A - Production of organic thin film - Google Patents

Production of organic thin film

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Publication number
JPH03157162A
JPH03157162A JP29501489A JP29501489A JPH03157162A JP H03157162 A JPH03157162 A JP H03157162A JP 29501489 A JP29501489 A JP 29501489A JP 29501489 A JP29501489 A JP 29501489A JP H03157162 A JPH03157162 A JP H03157162A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
organic thin
interface
producing
organic
Prior art date
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Pending
Application number
JP29501489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Kondo
誠一 近藤
Yasushi Tomioka
富岡 安
Shuji Imazeki
周治 今関
Morio Taniguchi
彬雄 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form a clean org. thin film having superior molecule orienting property and crystallinity by forming an org. thin film whose average thickness exceeds the thickness of a monomolecular film at the interface between vapor and liq. phases and transferring the thin film onto a solid substrate. CONSTITUTION:An org. substance forming a thin film is dissolved in a proper solvent to prepare a soln. This soln. is dropped on the interface between vapor and liq. phases or liq. and liq. phases enclosed with a barrier by an amt. required to form an org. thin film of a desired thickness or a monomolecular film is formed on the interface, the soln. is developed from the liq. phase at a proper temp. and the org. substance is diffused in the liq. phase or incorporated into the liq. phase to form an org. thin film at the interface. The resulting org. thin film is transferred onto a solid substrate by a horizontal sticking method.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野1 本発明は、有機薄膜の作製方法に係り、特に結晶性の優
れた有機薄膜を作製するのに好適で、気相と液相の界面
もしくは液相どうじの界面に形成された有機薄膜を、固
体基板上に移し取ることにより作製する有機薄膜の作製
方法に関する。 [従来の技術] 近年、有機物質を導電性材料、クロミズム材料、光電変
換材料、非線形光学材料、光記録材料などとして利用し
ようという試みが活発化しているが、このような試みの
成否は、これらの有機材料が、分子配向性の良好な膜(
分子が特定の方向に配向した膜)として安定かつ簡便に
供給できるか否かにかかっていると言っても過言ではな
い。 有機薄膜を作製する方法は数多く知られているが、気液
界面に単分子膜を形成して、固体裁板上に移し取ること
により有機薄膜を作製する方法は、ラングミュア ブロ
ジェット(Langmuir−Blodgett:以下
LB)法として一般によく知られている。 LB法に関して詳しくは、化学総説No、40. ”分
子集合体−その組織化と機能″日本化学会績、学会出版
センター(昭和58年5月25日発行)の82ページか
ら104ページにおいて論じられている。LB法により
有機薄膜を作製する場合、気液界面上にその有機分子よ
りなる単分子膜を形成し、ガラスなどの固体基板を水面
に対して垂直に呂し入れする、いわゆる垂直浸漬法で、
単分子膜を基板に移し取るという作業により、数十分子
層の有機薄膜を作製するという方法が採用されていた。
[Industrial Application Field 1] The present invention relates to a method for producing an organic thin film, and is particularly suitable for producing an organic thin film with excellent crystallinity, and is suitable for producing an organic thin film with excellent crystallinity, and is suitable for producing an organic thin film formed at the interface between a gas phase and a liquid phase or at an interface between a liquid phase. The present invention relates to a method for producing an organic thin film, which is produced by transferring the obtained organic thin film onto a solid substrate. [Prior Art] In recent years, attempts have been made to utilize organic substances as conductive materials, chromic materials, photoelectric conversion materials, nonlinear optical materials, optical recording materials, etc., but the success or failure of these attempts depends on the The organic material is a film with good molecular orientation (
It is no exaggeration to say that it depends on whether or not it can be stably and easily supplied as a film in which molecules are oriented in a specific direction. Many methods for producing organic thin films are known, but a method for producing organic thin films by forming a monomolecular film on a gas-liquid interface and transferring it onto a solid board was developed by Langmuir-Blodgett. It is generally well known as the LB method. For more information on the LB method, see Chemistry Review No. 40. Discussed on pages 82 to 104 of "Molecular Assemblies - Their Organization and Function", Reports of the Chemical Society of Japan, Society Publishing Center (published on May 25, 1988). When producing an organic thin film using the LB method, a monomolecular film made of the organic molecules is formed on the gas-liquid interface, and a solid substrate such as glass is poured perpendicularly to the water surface using the so-called vertical immersion method.
The method used was to transfer a monomolecular film onto a substrate to create an organic thin film with a thickness of several tens of nanometers.

【発明が解決しようとする課題1 従来のLB法により有機薄膜を作製すると、単分子膜自
身では結晶性が良好でも、それを累積して形成された薄
膜は、各分子層が相関なく形成された単分子膜の積層物
であるために、薄膜全体としての分子の配向性や結晶性
が良好ではなかった。 しかも、単分子膜を累積するたびに、有機分子が空気中
に長時間さらされるために、薄膜表面(薄膜作製後は分
子層界面になる)を清浄な状態に保つことが難しく、空
気中の酸素などと反応することもあった。 また、LB法は作業性という点で問題があり、累積層数
(膜厚)が多くなればなるほど、それに比例して作製に
時間がかかる方法であり、膜厚が薄い領域での使用に限
定されるという問題があった。すなわち、有機材料の応
用を工業的規模で実施しようとする際の障害となってい
た。 本発明の目的は、分子の配向性および結晶性に優れた清
浄な有機薄膜を作製することにある。 本発明の他の目的は、気液界面の有機薄膜作製の作業性
を向上させることにある。 【課題を解決するための手段1 上記目的は、気相と液相の界面もしくは液相どうしの界
面において、平均膜厚が単分子膜厚を越える有機薄膜を
形成した後、固体基板上に移し取り作製することにより
達成される。さらに詳しくは、有機物質を気相もしくは
液相中から有機物質を展開するか、または液相に有機物
質を含有させることにより達成される。 有機物質としては、LB膜の材料として利用されている
ものが適当である。その代表例として、ジアセチレン誘
導体、フタロシアニン誘導体、ステアリン酸などの脂肪
酸、アルコールやエステル類、メロシアニンやヘミシア
ニンなどの色素などを挙げることができる。ジアセチレ
ン誘導体は特に有効で、その例としては、2,4−ヘキ
サジインなどの炭化水素類、2,4−へキサジイン−1
゜6−ジオール、3.5−オクタジイン−1,8−ジオ
ールなどのアルコール類および、これらアルコール化合
物のカルボン酸、スルホン酸、並びにカルバミン酸エス
テル類、1,6−ジ(N−カルバゾイル)−2,4−へ
キサジイン、1,4−ジピリジル−1,3−ブタジイン
などの複素環化合物類、1.3−ブタジイン−カルボン
酸などの酸類およびこれらのエステル、アミド、ならび
に塩類などを挙げることができる。これらの有機物質は
、必要に応じて2種類以上併用することもできる。 特に配向性の良好な有機分子として、有機溶媒に可溶な
ブトキシカルボニルメチルウレタン系のポリジアセチレ
ンがある。この単分子膜を気相と液相の界面もしくは液
相どうしの界面に形成後、液相中から有機物質(他の種
類の有機分子でも構わない)を展開することにより、高
配向有機薄膜を作製することも可能である。 さらに、水とキシレンのような液相どうしによる界面を
形成して、それぞれの液相に異なる有機物質を混入させ
ることにより、該界面においてへテロ膜を作製すること
もできる。 (作用1 薄膜を作製する有機物質を適当な溶媒に溶かして溶液に
する。バリアによって囲まれた気相と液相の界面もしく
は液相どうしの界面に、所望の膜厚の有機薄膜を形成す
るのに必要な量の溶液を滴下する。または、該界面に単
分子膜を形成後、適当な温度の液相中から溶液を展開し
て、有機物質を液相中で拡散させるか、液相中に有機物
質を含有させることにより、該界面において有機薄膜を
形成する。最後に、水平付着法により固体基板上に該有
機薄膜を移し取る。 特に、結晶性に優れた有機物質としては、化学式 %式%) で示されるポリジアセチレン誘導体を挙げることができ
る。その中に、側鎖置換基R,R’がR,R””  (
CHz)−0CONHCHzC○○C4He、 n=3
で示されるウレタン部分を側鎖に含むポリジアセチレン
化合物、すなわち、P−3ブトキシカルボニルメチルウ
レタン(butoxycarbonylmethylu
rethane:以下BCMU)やp”iBCMU (
n=4)などがある。これらは、高配向単分子膜を該界
面に形成させることが可能で、液相中から有機分子を展
開して、該有機分子を液相中で拡散させることにより、
該界面において高配向多層膜を形成することができる。 有機物質は2種類以上のものを併用することも可能であ
り、異なる分子を混合して薄膜を形成したり、該界面で
異なる分子を別々に供給することによりヘテロ膜を作製
することもできる。これにより、ヘテロ膜も従来より効
率的に作製することができる。 さらに、必要に応じて、薄膜の厚さを均一にするために
、該界面に振動を与えたり、分子の配向性を上げるため
に、該界面で熱処理を行う。重合性を有する分子の場合
は、紫外線などを照射したり、電界により分子を重合さ
せる。このようにして、該界面で単分子膜の厚さを越え
る有機薄膜を形成する。これを、ガラスなどの同体基板
上に移し取ることにより、LB膜よりも分子の配向性。 結晶性に優れた有機薄膜を得る。しかも、有機分子が空
気中にさらされる時間および面積が最小限であるので、
薄膜を清浄な状態に保つことが可能である。 【実施例J 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。 (実施例1) 有機薄膜の材料としてポリジアセチレンで実施した。有
機薄膜作製用の装置は、−船釣なLB膜作製用の装置を
そのまま使用した。実験はすべてクリーンルーム内で実
施した。 まf、モノマー成膜分子であるジアセチレン誘導体へブ
タコサ10.12ジイノイツクアシツド(heptac
osa−10,12−diynoic acid)CH
,(CH,)、、−C≡C−(、EC−(CH2)、C
0OHのベンゼン溶液(濃度2.28 X 10−3M
 ’Iをget、た。 ’ M (1) L i OH水溶液にした。テフロン
製のバリアによって囲まれた約loam”の水面上に、
ジアセチレンのベンゼン溶液を滴下した。滴下量が多い
場合に、超音波振動を与えることは、膜厚を一定にする
のに有効であった。ベンゼンが蒸発した後、ジアセチレ
ン分子の配向性を上げるために、気相の温度を約50℃
に上昇させて、10分間、気液界面で熱処理を行った。 次に、超高圧水銀灯(200W)から発生する紫外線を
30分間照射することにより、ジアセチレン分子を同相
重合させた。このようにして、気液界面でポリジアセチ
レン薄膜を得た(ただし、基板上で重合させても構わな
い)。 化学吸着性のシラン系カップリング材であるヘキサメチ
ルジシラザン(hexamethyldisilaza
ne :以下HMDS ) (C:H3)aSiN)TSi(CH2)3をガラス基
板に吸着させて疎水化処理した後、水平付着法で気液界
面に形成されたポリジアセチレン薄膜をガラス基板上に
移し取った。 作製されたポリジアセチレン薄膜は、膜厚が約300人
で、ドメイン構造を有していたが、分光光度計により2
色比(ポリジアセチレンの主鎖方向の吸光度とそれと垂
直方向の吸光度の比)を測定した結果、ひとつのドメイ
ン内においては二色比が10以上であった。その測定結
果を第1図に示す。 試料全体の面積は2X2c■2である。 従来の方法により、ポリジアセチレン薄膜を作製すると
、単分子膜を累積するたびに主鎖の方向がずれるために
、分子の配向性が良好ではなかった。しかし、本発明に
よれば、ドメイン構造は有するものの、ひとつのドメイ
ン内において、各分子層の主鎖は同一方向に配向してお
り、結晶性に優れた薄膜を形成することが可能であった
。 (実施例2) ポリジアセチレン(polydiacetylene 
)誘導体の一つであるP−3BCMU = 〔CR−(、EC−CR’)。= (R,R’=−(CH,)30CONHCH2COOC
4H,)の高配向膜を作製した例について説明する。p
−4CMU (R,R’=−(CH,)40CONHCH,C00C
4H9)についても同様に実施したが、作製方法はほと
んど同じであるので、以下、p−3BCMUについて具
体的に述べる。 p−3BCMUをクロロホルム(chloroform
 :CHCl3)に溶かして、0.5g/ Qに調製し
、単分子膜が形成されるよりも過剰量を、バリアで囲ま
れた約10cm2の面積の気水界面に滴下した。水相は
超純水(抵抗率が約17MΩcI11)を使用し、温度
は室温である。バリアを対向する二方向に移動させて、
薄膜の面積を広げたり、狭めたりすることを繰り返すこ
とにより、バリアの移動方向と垂直な方向にポリジアセ
チレンの主鎖を配向させた。 実施例1と同様に、HMDSをガラス基板に吸着させて
疎水化処理した後、水平付着法で気液界面に形成された
p−3BCMUの薄膜をガラス基板上に移し取った。 作製された高配向ポリジアセチレン薄膜の特性は、膜厚
が約500人、2色比(分光光度計により測定した)は
約5.薄膜全体の面積は2X2cm2で、融点である1
70℃までは熱的に安定(p−4BCMUの場合は、融
点115℃まで熱的に安定)であった。 p−3BCMUを用いて、上記のように有機薄膜を作製
すると、ドメイン構造を有しない高配向膜を作製するこ
とが可能であった。また、この方法において、気液界面
の面積を1 cm2以下にすることにより、p−3BC
MUの単結晶を作製することも可能であった。 (実施例3) 液相中からの展開により、実施例2と同じP−3BCM
Uの高配向膜を作製した例について説明する。p−4B
CMUについても同様に実施したが、作製方法はほとん
ど同じであるので、以下、p−3BCMUについて具体
的に述べる。 p−3BCMUをクロロホルム(chloroform
 :CHCl3)に溶かして、0.5g/Qに調製し、
気水界面に滴下して、水面上に巷分子膜を作製した。 水相は超純水を使用し、温度は室温である。水面上の単
分子膜が破壊されないように、圧縮速度100cm” 
/winで、表面圧20mN#++まで膜をバリアによ
り対向する二方向から圧縮した。その時に、圧縮方向と
垂直な方向にポリジアセチレンの主鎖が配向した。 次に、3BCMUモノマーのアセトン溶液を、気液界面
上に形成された単分子膜の下、すなわち、水中までピペ
ットで導いて展開した。ジアセチレン分子は水中を拡散
して、気水界面の単分子膜に付着した。単分子膜の面積
が広い場合は、水温を上げるとジアセチレン分子の拡散
が容易であった。 気水界面にジアセチレン分子の多層膜が形成された後、
超高圧水銀灯から発生する紫外線を30分間照射して、
ジアセチレン分子を同相重合させることにより、ポリジ
アセチレン薄膜を得た(ただし、基板上で重合させても
構わない)。 実施例1と同様に、HMDSをガラス基板に吸着させて
疎水化処理した後、水平付着法で気水界面に形成された
p−3BCMUの薄膜をガラス基板上に移し取った。 作製された高配向ポリジアセチレン薄膜の特性は、膜厚
が約150人、2色比は約10.薄膜全体の面積は2χ
2cm2で、融点である170℃までは熱的に安定であ
った。P−3BCMUを用いて、上記のように有機薄膜
を作製すると、ドメイン構造を有しない高配向膜を作製
することが可能であった。 (実施例4) 液相どうしの界面において、異なる有機物質からなる薄
膜(ヘテロ膜)を作製した例について説明する。 LB膜作製用の水槽に、超純水とキシレン(xylen
e)を入れて満たした。水槽内において水とキシレンは
混合せずに、上部がキシレン相、下部が水相になり、そ
れぞれが分離して界面が形成される。@2図に作製時の
様子を示す。 3−アルキルピロール(pyrrole )をキシレン
相に0.1Mの濃度で混入させて、水相に0.8Mのパ
ラトルエンスルホン酸ナトリウム(sodiumρ−t
oluene 5ulfonate : TsONa)
を溶かした。水槽に設けられたptの電極により、電圧
約10Vを数時間印加した。電界重合により、界面にポ
リピロールの薄膜が形成された。 次に、ジアセチレンモノマー CH3(CH2)□、−C=C−C≡C−(CH,)、
C0OHのアセトン溶液を、ポリピロール薄膜の下、す
なわち、水相まてピペットで導いて展開した。ジアセチ
レン分子は水中を拡散して、界面のポリピロール薄膜に
付着した。水/キシレン界面にヘテロ膜が形成された後
、紫外線を30分間照射して、ジアセチレン分子を同相
重合させることにより、ポリジアセチレン薄膜を得た。 ガラス基板を水平にして液中に押し入れることにより、
薄膜を基板上に移し取った。最終的に、ガラス基板上に
ポリジアセチレン/ポリピロールへテロ暎が形成された
。 (実施例5) 実施例1で作製した膜厚約300人、2色比IOのポリ
ジアセチレン薄膜の三次の非線形光学特性を評価した。 実験は、上記薄膜に対して、Q−スイッチNd3”:Y
AGレーザの波長11064n、 10pps、数10
mJ/pulseの基本波を照射して、波長355nm
の第3高調波強度をオプティカルマルチチャネルディテ
クタ(Optical Multichannel D
etector :以下OMD)で検出することにより
、ポリジアセチレンの三次の非線形光学定数χ3を評価
した。レーザの入射光ビーム(φ〜1011111)は
直線偏光で、レンズにより試料に集光した。基本波は赤
外線カットフィルタで取り除かれて1.試料から発生し
た高調波はポリクロメータ(polychromato
r)により分光され、OMDで検出される実験系になっ
ている。メーカーフリンジ(Maker Fringe
)法により測定した結果、ポリジアセチレンの主鎖に平
行な方向のχff77は、約I X 10””’esu
であり、主鎖に垂直な方向のχ3□の10倍以上の大き
さであった。 実施例2.3および4で作製したポリジアセチレン薄膜
についても同様の結果を得た。 以上、本発明を特定の実施例について説明したが、本発
明の思想を逸脱しない範囲であれば、この実施例に限ら
れることなく、他のジアセチレン誘導体や脂肪酸、色素
などLB膜の材料として採用されているものに適用され
る。 【発明の効果】 本発明によれば、分子の配向性および結晶性に優れた清
浄な有機薄膜を作製することができる。 かつ、気液界面の有機薄膜作製の作業性を向上させるこ
とができる。
[Problem to be solved by the invention 1] When an organic thin film is produced by the conventional LB method, even if the monomolecular film itself has good crystallinity, the thin film formed by accumulating the monomolecular films is formed without correlation between each molecular layer. Since the thin film was a laminate of monomolecular films, the molecular orientation and crystallinity of the thin film as a whole were not good. Moreover, each time a monomolecular film is accumulated, the organic molecules are exposed to the air for a long period of time, making it difficult to keep the thin film surface (which becomes the molecular layer interface after thin film formation) in a clean state. It may also react with oxygen. In addition, the LB method has problems in terms of workability, and as the number of cumulative layers (film thickness) increases, it takes proportionally more time to manufacture, so it is limited to use in areas where the film thickness is thin. There was a problem with being exposed. In other words, this has been an obstacle when attempting to apply organic materials on an industrial scale. An object of the present invention is to produce a clean organic thin film with excellent molecular orientation and crystallinity. Another object of the present invention is to improve the workability of producing an organic thin film at the gas-liquid interface. [Means for solving the problem 1] The above purpose is to form an organic thin film with an average film thickness exceeding a monomolecular film thickness at the interface between the gas phase and the liquid phase or at the interface between the liquid phases, and then transfer it onto a solid substrate. This is achieved by taking and preparing. More specifically, this is achieved by developing an organic substance from a gas phase or liquid phase, or by incorporating an organic substance into the liquid phase. Suitable organic substances are those used as materials for LB films. Typical examples include diacetylene derivatives, phthalocyanine derivatives, fatty acids such as stearic acid, alcohols and esters, and pigments such as merocyanine and hemicyanine. Diacetylene derivatives are particularly effective, examples include hydrocarbons such as 2,4-hexadiyne, 2,4-hexadiyne-1
Alcohols such as ゜6-diol and 3,5-octadiyn-1,8-diol, and carboxylic acids, sulfonic acids, and carbamate esters of these alcohol compounds, 1,6-di(N-carbazoyl)-2 , 4-hexadiyne, heterocyclic compounds such as 1,4-dipyridyl-1,3-butadiyne, acids such as 1,3-butadiyne-carboxylic acid, and their esters, amides, and salts. . Two or more of these organic substances can be used in combination, if necessary. As an organic molecule with particularly good orientation, there is butoxycarbonylmethylurethane-based polydiacetylene which is soluble in organic solvents. After forming this monomolecular film at the interface between the gas phase and the liquid phase or the interface between the liquid phases, a highly oriented organic thin film is created by developing an organic substance (other types of organic molecules are also acceptable) from the liquid phase. It is also possible to create one. Furthermore, by forming an interface between liquid phases such as water and xylene and mixing different organic substances into each liquid phase, a heterofilm can be produced at the interface. (Action 1: Dissolve the organic substance used to make the thin film in an appropriate solvent to make it into a solution. Form an organic thin film with a desired thickness at the interface between the gas phase and the liquid phase or between the liquid phases surrounded by a barrier. Alternatively, after forming a monomolecular film on the interface, the solution is developed in the liquid phase at an appropriate temperature to diffuse the organic substance in the liquid phase. An organic thin film is formed at the interface by incorporating an organic substance into the material.Finally, the organic thin film is transferred onto a solid substrate by a horizontal deposition method.In particular, as an organic substance with excellent crystallinity, chemical formula Polydiacetylene derivatives represented by the formula %) can be mentioned. In it, the side chain substituents R, R' are R, R"" (
Hz)-0CONHCHzC○○C4He, n=3
A polydiacetylene compound containing a urethane moiety shown in the side chain, that is, P-3 butoxycarbonylmethyl urethane (butoxycarbonylmethylurethane)
rethane: BCMU) and p”iBCMU (
n=4). These can form a highly oriented monomolecular film at the interface, and by developing organic molecules from the liquid phase and diffusing the organic molecules in the liquid phase,
A highly oriented multilayer film can be formed at the interface. It is also possible to use two or more types of organic substances in combination, and it is also possible to form a thin film by mixing different molecules, or to create a heterofilm by separately supplying different molecules at the interface. Thereby, a hetero film can also be produced more efficiently than before. Furthermore, if necessary, heat treatment is performed at the interface to impart vibration to the interface in order to make the thickness of the thin film uniform, or to increase the orientation of molecules. In the case of polymerizable molecules, the molecules are polymerized by irradiation with ultraviolet rays or by an electric field. In this way, an organic thin film exceeding the thickness of a monomolecular film is formed at the interface. By transferring this onto a similar substrate such as glass, the molecular orientation is better than that of the LB film. Obtain an organic thin film with excellent crystallinity. Moreover, the time and area that organic molecules are exposed to the air is minimal.
It is possible to keep the thin film clean. [Example J] Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples. (Example 1) Polydiacetylene was used as the material for the organic thin film. As the apparatus for producing the organic thin film, the same one used for producing the LB film on a boat was used as it was. All experiments were conducted in a clean room. Also, heptacosa 10.12 diacetylene derivative (heptac), which is a monomer film-forming molecule,
osa-10,12-diynoid acid)CH
,(CH,),, -C≡C-(,EC-(CH2),C
0OH benzene solution (concentration 2.28 x 10-3M
'I got it. ' M (1) Li OH was made into an aqueous solution. Above the water surface of approximately ``loam'' surrounded by a Teflon barrier,
A solution of diacetylene in benzene was added dropwise. Applying ultrasonic vibration was effective in keeping the film thickness constant when a large amount was dropped. After the benzene evaporates, the temperature of the gas phase is adjusted to about 50°C to increase the orientation of diacetylene molecules.
heat treatment was performed at the gas-liquid interface for 10 minutes. Next, the diacetylene molecules were subjected to in-phase polymerization by irradiation with ultraviolet rays generated from an ultra-high pressure mercury lamp (200 W) for 30 minutes. In this way, a polydiacetylene thin film was obtained at the gas-liquid interface (although polymerization may also be performed on the substrate). Hexamethyldisilazane (hexamethyldisilazane), a chemisorbent silane-based coupling material
ne:hereinafter referred to as HMDS) (C:H3)aSiN)TSi(CH2)3 was adsorbed onto a glass substrate and subjected to hydrophobization treatment, and then the polydiacetylene thin film formed at the gas-liquid interface was transferred onto the glass substrate using a horizontal deposition method. I took it. The produced polydiacetylene thin film had a thickness of about 300 nm and had a domain structure, but it was determined by spectrophotometer that it had a domain structure.
As a result of measuring the color ratio (the ratio of the absorbance in the main chain direction of polydiacetylene to the absorbance in the direction perpendicular to it), the dichroic ratio was 10 or more within one domain. The measurement results are shown in FIG. The area of the entire sample is 2×2c×2. When a polydiacetylene thin film is produced by a conventional method, the orientation of the molecules is not good because the direction of the main chain shifts each time a monomolecular film is accumulated. However, according to the present invention, although it has a domain structure, the main chains of each molecular layer are oriented in the same direction within one domain, making it possible to form a thin film with excellent crystallinity. . (Example 2) Polydiacetylene
) derivative, P-3BCMU = [CR-(, EC-CR'). = (R,R'=-(CH,)30CONHCH2COOC
An example of fabricating a highly oriented film of 4H, ) will be described. p
-4CMU (R,R'=-(CH,)40CONHCH,C00C
4H9) was carried out in the same manner, but since the production method is almost the same, p-3BCMU will be specifically described below. p-3BCMU was dissolved in chloroform (chloroform).
:CHCl3) and adjusted to 0.5 g/Q, and an amount in excess of that needed to form a monomolecular film was dropped onto the air-water interface in an area of about 10 cm2 surrounded by a barrier. Ultrapure water (resistivity: about 17 MΩcI11) is used as the aqueous phase, and the temperature is room temperature. Move the barrier in two opposite directions,
By repeatedly expanding and narrowing the area of the thin film, the main chains of polydiacetylene were oriented in a direction perpendicular to the direction of barrier movement. As in Example 1, after HMDS was adsorbed onto a glass substrate and subjected to hydrophobic treatment, the thin film of p-3BCMU formed at the gas-liquid interface was transferred onto the glass substrate by the horizontal deposition method. The characteristics of the highly oriented polydiacetylene thin film produced are that the film thickness is approximately 500 mm, and the dichroic ratio (measured with a spectrophotometer) is approximately 5. The area of the entire thin film is 2 x 2 cm2, and the melting point is 1
It was thermally stable up to 70°C (in the case of p-4BCMU, it was thermally stable up to a melting point of 115°C). When an organic thin film was produced using p-3BCMU as described above, it was possible to produce a highly oriented film without a domain structure. In addition, in this method, by reducing the area of the gas-liquid interface to 1 cm2 or less, p-3BC
It was also possible to produce single crystals of MU. (Example 3) The same P-3BCM as in Example 2 was produced by development from the liquid phase.
An example of producing a highly oriented U film will be described. p-4B
The same procedure was performed for CMU, but since the manufacturing method is almost the same, p-3BCMU will be specifically described below. p-3BCMU was dissolved in chloroform (chloroform).
:CHCl3) and adjusted to 0.5 g/Q,
By dropping it on the air-water interface, a thick molecular film was created on the water surface. Ultrapure water is used as the aqueous phase, and the temperature is room temperature. Compression speed: 100cm to prevent the monomolecular film on the water surface from being destroyed
/win, the membrane was compressed from two opposing directions by a barrier to a surface pressure of 20 mN#++. At this time, the main chain of polydiacetylene was oriented in a direction perpendicular to the compression direction. Next, an acetone solution of 3BCMU monomer was pipetted under the monomolecular film formed on the gas-liquid interface, that is, into the water. Diacetylene molecules diffused through the water and attached to the monomolecular film at the air-water interface. When the area of the monomolecular film was large, increasing the water temperature facilitated the diffusion of diacetylene molecules. After a multilayer film of diacetylene molecules is formed at the air-water interface,
By irradiating it with ultraviolet rays generated from an ultra-high pressure mercury lamp for 30 minutes,
A polydiacetylene thin film was obtained by in-phase polymerization of diacetylene molecules (although polymerization may be performed on the substrate). As in Example 1, after HMDS was adsorbed onto a glass substrate and subjected to hydrophobic treatment, the thin film of p-3BCMU formed at the air-water interface was transferred onto the glass substrate by the horizontal deposition method. The characteristics of the highly oriented polydiacetylene thin film produced are that the film thickness is approximately 150 mm, and the dichroic ratio is approximately 10. The area of the entire thin film is 2χ
2 cm2, and was thermally stable up to the melting point of 170°C. When an organic thin film was produced as described above using P-3BCMU, it was possible to produce a highly oriented film without a domain structure. (Example 4) An example will be described in which a thin film (heterofilm) made of different organic substances was produced at the interface between liquid phases. Ultrapure water and xylene were added to the water tank for LB film production.
e) and filled it up. In the water tank, water and xylene do not mix, but form a xylene phase in the upper part and an aqueous phase in the lower part, and they separate to form an interface. Figure @2 shows the state during fabrication. 3-alkylpyrrole was mixed into the xylene phase at a concentration of 0.1M, and the aqueous phase was mixed with 0.8M sodium p-toluenesulfonate (sodium ρ-t).
oluene 5ulfonate: TsONa)
melted. A voltage of approximately 10 V was applied for several hours using a PT electrode provided in the water tank. A thin film of polypyrrole was formed at the interface by electric field polymerization. Next, the diacetylene monomer CH3(CH2)□, -C=C-C≡C-(CH,),
A solution of C0OH in acetone was developed by pipetting it under the polypyrrole thin film, ie into the aqueous phase. Diacetylene molecules diffused through the water and attached to the polypyrrole thin film at the interface. After a heterofilm was formed at the water/xylene interface, ultraviolet rays were irradiated for 30 minutes to cause in-phase polymerization of diacetylene molecules, thereby obtaining a polydiacetylene thin film. By holding the glass substrate horizontally and pushing it into the liquid,
The thin film was transferred onto a substrate. Finally, a polydiacetylene/polypyrrole heterolayer was formed on the glass substrate. (Example 5) The third-order nonlinear optical properties of the polydiacetylene thin film produced in Example 1 with a film thickness of approximately 300 mm and a dichroic ratio of IO were evaluated. The experiment was conducted using a Q-switch Nd3'':Y for the above thin film.
AG laser wavelength 11064n, 10pps, number 10
Irradiates the fundamental wave of mJ/pulse with a wavelength of 355 nm.
The intensity of the third harmonic is measured using an optical multichannel detector (Optical Multichannel D
The third-order nonlinear optical constant χ3 of polydiacetylene was evaluated by detecting with a detector (hereinafter referred to as OMD). The incident light beam (φ~1011111) of the laser was linearly polarized light and was focused on the sample by a lens. The fundamental wave is removed by an infrared cut filter.1. The harmonics generated from the sample are collected using a polychromator.
The experimental system uses spectroscopy using r) and detection using OMD. Maker Fringe
) method, χff77 in the direction parallel to the main chain of polydiacetylene is approximately I
, which was more than 10 times larger than χ3□ in the direction perpendicular to the main chain. Similar results were obtained for the polydiacetylene thin films prepared in Examples 2.3 and 4. Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and other diacetylene derivatives, fatty acids, dyes, etc. Applies to those adopted. Effects of the Invention According to the present invention, a clean organic thin film with excellent molecular orientation and crystallinity can be produced. Moreover, the workability of producing an organic thin film at the gas-liquid interface can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例により作製したポリジアセチ
レン配向膜のスペクトル図、第2図は本発明の他の実施
例の有機薄膜の作製方法を示す説明図である。
FIG. 1 is a spectrum diagram of a polydiacetylene alignment film produced according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for producing an organic thin film according to another embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、気相と液相の界面もしくは液相どうしの界面におい
て、平均膜厚が単分子膜厚を越える有機薄膜を形成した
後、該有機物質薄膜を同体基板上に移し取ることを特徴
とする有機薄膜の作製方法。 2、平均膜厚が単分子膜厚を越える有機薄膜を形成する
方法が、有機物質を該界面に展開する方法であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の有機薄膜の作製
方法。 3、平均膜厚が単分子膜厚を越える有機薄膜を形成する
方法が、液相中から有機物質を展開する方法、もしくは
液相に有機物質を含有させる方法であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の有機薄膜の作製方法。 4、平均膜厚が単分子膜厚を越える有機薄膜を形成する
方法が、該界面に展開した有機物質を圧縮することによ
る方法であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の有機薄膜の作製方法。 5、平均膜厚が単分子膜厚を越える有機薄膜を形成する
方法が、該界面を振動させることによる方法であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の有機薄膜の作
製方法。 6、該界面に形成する有機薄膜が、重合性を有する有機
化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の有機薄膜の作製方法。 7、該界面に形成する有機薄膜が、ジアセチレン誘導体
であることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の有
機薄膜の作製方法。 8、該界面に形成する有機薄膜が、一般式 CH_3(CH_2)_l−C≡C−C≡C−(CH_
2)_kCOOH(式中、l、kは1〜18のいずれか
の整数)で表されるジアセチレン誘導体であることを特
徴とする特許請求の範囲第7項記載の有機薄膜の作製方
法。 9、該界面に形成する有機薄膜が、一般式 =〔CR−C≡C−CR’〕_a= (式中、R及びR’は−(CH_2)_iOCONHC
H_2COO(CH_2)_jCH_3、i、jは1〜
12のいずれかの整数) で表されるポリジアセチレン誘導体であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の有機薄膜の作製方法。 10、該界面に形成した有機薄膜を、該界面または固体
基板上において重合させることを特徴とする特許請求の
範囲第6項記載の有機薄膜の作製方法。 11、ポリジアセチレン誘導体からなる膜の形成法が、
下の一般式で表されるポリジアセチレン化合物を、バリ
アで仕切られた該界面に単分子膜状に展開して、一方向
または対向する二方向からバリヤにより該単分子膜を圧
縮した後、液相中から有機物質を展開することにより、
もしくは液相に有機物質を含有させることにより、該界
面に平均膜厚が単分子膜厚を越える有機薄膜を形成して
、固体基板上に該有機薄膜を移し取る方法であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の有機薄膜の作製
方法。 =〔CR−C≡C−CR’〕_n= (式中、R及びR’は−(CH_2)_iOCONHC
H_2COO(CH_2)_jCH_3、i、jは1〜
12のいずれかの整数) 12、該界面に形成する有機薄膜が、ヘテロ膜であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の有機薄膜の
作製方法。 13、該界面に形成された有機薄膜の温度を、20℃以
上に上げることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の有機薄膜の作製方法。 14、有機薄膜が非線形光学特性を有することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の有機薄膜の作製方法。
[Claims] 1. After forming an organic thin film with an average film thickness exceeding a monomolecular film thickness at the interface between a gas phase and a liquid phase or an interface between liquid phases, the organic substance thin film is transferred onto the same substrate. A method for producing an organic thin film, characterized by the step of removing the organic thin film. 2. The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the method for forming an organic thin film whose average thickness exceeds the monolayer thickness is a method of spreading an organic substance on the interface. . 3. A patent claim characterized in that the method for forming an organic thin film with an average film thickness exceeding a monomolecular film thickness is a method of developing an organic substance from a liquid phase or a method of incorporating an organic substance into a liquid phase. A method for producing an organic thin film according to item 1. 4. The organic thin film according to claim 1, wherein the method for forming an organic thin film having an average film thickness exceeding a monomolecular film thickness is a method by compressing an organic substance developed at the interface. Method for producing thin films. 5. The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the method for forming an organic thin film having an average film thickness exceeding a monomolecular film thickness is a method of vibrating the interface. 6. The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the organic thin film formed at the interface is a polymerizable organic compound. 7. The method for producing an organic thin film according to claim 6, wherein the organic thin film formed at the interface is a diacetylene derivative. 8. The organic thin film formed on the interface has the general formula CH_3(CH_2)_l-C≡C-C≡C-(CH_
2) The method for producing an organic thin film according to claim 7, wherein the organic thin film is a diacetylene derivative represented by _kCOOH (where l and k are integers of 1 to 18). 9. The organic thin film formed on the interface has the general formula = [CR-C≡C-CR']_a= (wherein R and R' are -(CH_2)_iOCONHC
H_2COO(CH_2)_jCH_3, i, j are 1~
12) The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the organic thin film is a polydiacetylene derivative represented by: 10. The method for producing an organic thin film according to claim 6, characterized in that the organic thin film formed on the interface is polymerized on the interface or on the solid substrate. 11. A method for forming a film made of a polydiacetylene derivative is
A polydiacetylene compound represented by the general formula below is spread in the form of a monomolecular film on the interface partitioned by a barrier, the monomolecular film is compressed by the barrier from one direction or two opposing directions, and then a liquid By developing organic substances from the phase,
Alternatively, the method is characterized in that by incorporating an organic substance into the liquid phase, an organic thin film having an average thickness exceeding the monomolecular film thickness is formed at the interface, and the organic thin film is transferred onto a solid substrate. A method for producing an organic thin film according to claim 1. =[CR-C≡C-CR']_n= (wherein, R and R' are -(CH_2)_iOCONHC
H_2COO(CH_2)_jCH_3, i, j are 1~
12. The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the organic thin film formed at the interface is a hetero film. 13. The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the temperature of the organic thin film formed at the interface is raised to 20° C. or higher. 14. The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the organic thin film has nonlinear optical properties.
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