JPH03197400A - 有機薄膜 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は有機超薄膜に係り、特に反応性基を有し高度に
配向したことにより、光記録材料等に好適な有機超薄膜
に関するものである。
配向したことにより、光記録材料等に好適な有機超薄膜
に関するものである。
(従来の技術〕
ラングミュア−プロジェット(Langmuir Bl
odgett)法(以下LB法という)等によって形成
した単分子膜(Monolayer)および累積膜(M
ultllayer)は、有機分子が一次元的配向を持
ち且つ高密度に充填された超薄膜という性質を有し、こ
の性質がもたらす特徴的な機能が広い分野で利用されて
いる。
odgett)法(以下LB法という)等によって形成
した単分子膜(Monolayer)および累積膜(M
ultllayer)は、有機分子が一次元的配向を持
ち且つ高密度に充填された超薄膜という性質を有し、こ
の性質がもたらす特徴的な機能が広い分野で利用されて
いる。
単分子膜形成には、親水性基と疎水性基を分子中に同時
に持つ両親媒性の界面活性型化合物が用いられる。この
ような化合物を発揮性有機溶液から水面上に展開した後
適当な表面圧力に圧縮する操作により、親水性基を水面
下に向は疎水性基を水面上に向けた状態で分子が配向し
最密にバックされた単分子膜を形成することができる。
に持つ両親媒性の界面活性型化合物が用いられる。この
ような化合物を発揮性有機溶液から水面上に展開した後
適当な表面圧力に圧縮する操作により、親水性基を水面
下に向は疎水性基を水面上に向けた状態で分子が配向し
最密にバックされた単分子膜を形成することができる。
単分子膜は膜表面がすべて特定の親水性基もしくは疎水
性基の群で占められている。この点が配向をもたないキ
ャスト膜等と大きく異なる特徴である。この特徴によっ
て単分子膜は親水性もしくは疎水性の表面をもった基板
上に1層ずつ被覆していくことが可能となり、こうして
できる基板上の累積膜も最上層の表面が特定の親水性も
しくは疎水基の群で占められることになる。
性基の群で占められている。この点が配向をもたないキ
ャスト膜等と大きく異なる特徴である。この特徴によっ
て単分子膜は親水性もしくは疎水性の表面をもった基板
上に1層ずつ被覆していくことが可能となり、こうして
できる基板上の累積膜も最上層の表面が特定の親水性も
しくは疎水基の群で占められることになる。
このような有機超薄膜は通常、分子もしくは官能基の表
面密度が1単分子層当たり10”−101′分子/dに
達し、膜の厚さを最小20人程度の単位で任意に制御す
ることができるという特徴を有する。
面密度が1単分子層当たり10”−101′分子/dに
達し、膜の厚さを最小20人程度の単位で任意に制御す
ることができるという特徴を有する。
しかしながら、このような有機超薄膜は構造上の欠陥を
有すること及び低分子化合物の分子集合体であることか
ら、溶剤処理などによって容易に膜がはがれてしまう、
すなわち膜強度が低いという2つの問題点を有している
ことが指摘されている。これら問題点を解決する手段と
して重合性基や二量化基を分子内に組み込んで光又は熱
によって重合や架橋反応をさせて膜強度を向上させる方
法が種々検討されている。
有すること及び低分子化合物の分子集合体であることか
ら、溶剤処理などによって容易に膜がはがれてしまう、
すなわち膜強度が低いという2つの問題点を有している
ことが指摘されている。これら問題点を解決する手段と
して重合性基や二量化基を分子内に組み込んで光又は熱
によって重合や架橋反応をさせて膜強度を向上させる方
法が種々検討されている。
これらの重合性基や二量化基としてはたとえばジアセチ
レン基、ビニル基、ジエン基、ケイ皮酸誘導体、ジスチ
リルピラジン基等の導入及び他の重合法としてアミノ酸
エステルを用いてポリアミド化する方法やチオールを酸
化させてS−3結合で連結する方法などがたとえばジャ
ーナル・オプ・ポリマー・サイエンス、ポリマー・ケミ
ストリー・エデイジョン(Journal of Po
1ys+er 5cience 。
レン基、ビニル基、ジエン基、ケイ皮酸誘導体、ジスチ
リルピラジン基等の導入及び他の重合法としてアミノ酸
エステルを用いてポリアミド化する方法やチオールを酸
化させてS−3結合で連結する方法などがたとえばジャ
ーナル・オプ・ポリマー・サイエンス、ポリマー・ケミ
ストリー・エデイジョン(Journal of Po
1ys+er 5cience 。
Polymer Chemistry Eddit
ion)、1 7 巻、 1631頁(1979年)
、欧州特許0.057,207号、ポリマー・コミユニ
ケージ四ン(PolymerCommunicatio
n ) % 2 7 巻、 238 頁 (19
86年)、デイ−・マクロモレキエラー・ヘミ−(Di
eMacromolecular Chewie
) 、 187巻、 1843頁(1986年)、
ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエテ4
(Journal of AmericanChem
ical 5ociety) 、1094!!x 44
19頁(1987年)、米国特許4,830,952号
、特開昭62−201874号などに示されている。
ion)、1 7 巻、 1631頁(1979年)
、欧州特許0.057,207号、ポリマー・コミユニ
ケージ四ン(PolymerCommunicatio
n ) % 2 7 巻、 238 頁 (19
86年)、デイ−・マクロモレキエラー・ヘミ−(Di
eMacromolecular Chewie
) 、 187巻、 1843頁(1986年)、
ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエテ4
(Journal of AmericanChem
ical 5ociety) 、1094!!x 44
19頁(1987年)、米国特許4,830,952号
、特開昭62−201874号などに示されている。
しかしながらこれらの方法では、膜構造上の欠陥除去及
び膜強度の向上をともに解決することができず、将来光
記録材料などの実用デバイスに適用できるような上記問
題点を共に解決した有機超薄膜の提供が望まれている。
び膜強度の向上をともに解決することができず、将来光
記録材料などの実用デバイスに適用できるような上記問
題点を共に解決した有機超薄膜の提供が望まれている。
本発明の目的は、構造的欠陥がなく、かつ膜強度の高い
配向性の有機超薄膜を提供することにある。
配向性の有機超薄膜を提供することにある。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、
少なくとも、分子内に下記一般式〔I〕で表わされる基
を有する両親媒性有機分子の少なくとも一種を含むこと
を特徴とする単分子膜もしくは累積膜を用いることで上
記目的を達成することができた。
少なくとも、分子内に下記一般式〔I〕で表わされる基
を有する両親媒性有機分子の少なくとも一種を含むこと
を特徴とする単分子膜もしくは累積膜を用いることで上
記目的を達成することができた。
一般式(1)
一5O8−又は−CON−を表わし、Aは芳香族へテロ
環を表わし、Dは水素原子又はアルキル基を表わす。
環を表わし、Dは水素原子又はアルキル基を表わす。
Bは単独又はR2と共同して親水性を示す基を表わす、
) 本発明の有機薄膜はそれを構成する有機化合物として分
子中に活性ビニル基を2個有する芳香族へテロ環構造を
持ち、かつ親水性基と重合性基とをエステル又はアミド
連結した両親媒性化合物からなることに特徴を有する。
) 本発明の有機薄膜はそれを構成する有機化合物として分
子中に活性ビニル基を2個有する芳香族へテロ環構造を
持ち、かつ親水性基と重合性基とをエステル又はアミド
連結した両親媒性化合物からなることに特徴を有する。
この活性ビニル基を2コ有する芳香族へテロ環構造は紫
外線等の活性光線の照射によって固相状態で重合するい
わゆるトポケミカル重合性の構造であり、反応性が高く
、構造欠陥が極端に少ないことが知られている。
外線等の活性光線の照射によって固相状態で重合するい
わゆるトポケミカル重合性の構造であり、反応性が高く
、構造欠陥が極端に少ないことが知られている。
この活性ビニル基を2コ有する芳香族へテロ環構造を有
し、かつ親水性基と重合性基とをエステ(式中、R1は
アリーレン基、 ル又はアミド連結した両親媒性化合物を用いて、これを
配向させて重合させることにより、驚くべきことに有機
薄膜の構造欠陥及び膜強度が従来知られている重合性有
機薄膜に比べて著しく向上したものである。
し、かつ親水性基と重合性基とをエステ(式中、R1は
アリーレン基、 ル又はアミド連結した両親媒性化合物を用いて、これを
配向させて重合させることにより、驚くべきことに有機
薄膜の構造欠陥及び膜強度が従来知られている重合性有
機薄膜に比べて著しく向上したものである。
本発明で用いられる両親媒性有機化合物は一般式〔I〕
で表わされる重合性基を有し、下記一般式(n)で表わ
される。
で表わされる重合性基を有し、下記一般式(n)で表わ
される。
一般式(II)
(Y−+L’ −h−R’−CH−CH−A−CI=C
1l−[1”−)−i−(L”±T−X以下、一般式(
1)及び(II)について詳しく説明する。
1l−[1”−)−i−(L”±T−X以下、一般式(
1)及び(II)について詳しく説明する。
である、これらのうち芳香環はいずれも置換基を有して
いてもよく、置換基の例としては、炭素数1〜20のア
ルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子(例えば、フ
ッソ原子、塩素原子、臭素原子など)、ヒドロキシ基、
カルボキシ基、スルホ基、アシルアミノ基、スルホンア
ミド基、カルバモイル基、アシルオキシ基、アルコキシ
カルボニル基、アシル基、アルコキシ基、アリーロキシ
基、ニトロ基、ホルミル基、アルキル及びアリールスル
ホニル基などを挙げられる。これらの置換基は複数を有
してもよい。
いてもよく、置換基の例としては、炭素数1〜20のア
ルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子(例えば、フ
ッソ原子、塩素原子、臭素原子など)、ヒドロキシ基、
カルボキシ基、スルホ基、アシルアミノ基、スルホンア
ミド基、カルバモイル基、アシルオキシ基、アルコキシ
カルボニル基、アシル基、アルコキシ基、アリーロキシ
基、ニトロ基、ホルミル基、アルキル及びアリールスル
ホニル基などを挙げられる。これらの置換基は複数を有
してもよい。
1
Rzは−COI−−So、−又は−CON−を表わし、
Dは水素原子又はアルキル基である。Dとして好ましく
は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基である。Rz
として好ましくは−cot−−COIIII−である
。
Dは水素原子又はアルキル基である。Dとして好ましく
は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基である。Rz
として好ましくは−cot−−COIIII−である
。
Llは2僅の連結基を表わし、−0−−NR3R1R3
5−−GO−−5Oz−−CON−−N−CO−1−3
O1N−13 −N−5O鵞−−COt−−0CO−−503−−0−
5Ot−N)I−COI−1−0CO−NH−を表わす
、R3は水素原子、炭素数1〜lOのアルキル基、アル
ケニル基を表わし、アルキル基とアルケニル基は置換基
を有してもよく、置換基の例としてはハロゲン原子、シ
アノ基、スルホ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、ア
ルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル芽キシ基
、アシルアミノ基、アミノ基、スルホンアミド基、アル
コキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリール
チオ基、カルバモイル基、スルフ1モイル基、アルコキ
シカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキル
スルホニル基、アリールスルホニル基、アルコキシスル
ホニル基、アリーロキシスルホニル基、カルバモイルア
ミノ基、スルファモイルアミノ基、カルバモイルオキシ
基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリーロキシカル
ボニルアミノ基などが挙げられる。
O1N−13 −N−5O鵞−−COt−−0CO−−503−−0−
5Ot−N)I−COI−1−0CO−NH−を表わす
、R3は水素原子、炭素数1〜lOのアルキル基、アル
ケニル基を表わし、アルキル基とアルケニル基は置換基
を有してもよく、置換基の例としてはハロゲン原子、シ
アノ基、スルホ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、ア
ルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル芽キシ基
、アシルアミノ基、アミノ基、スルホンアミド基、アル
コキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリール
チオ基、カルバモイル基、スルフ1モイル基、アルコキ
シカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキル
スルホニル基、アリールスルホニル基、アルコキシスル
ホニル基、アリーロキシスルホニル基、カルバモイルア
ミノ基、スルファモイルアミノ基、カルバモイルオキシ
基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリーロキシカル
ボニルアミノ基などが挙げられる。
al及びlはそれぞれ独自に0又は1であり、nは1〜
3の整数である。
3の整数である。
3
Llとして好ましくは −0−−N−(R’は水素原子
または置換基を有してもよい炭素数1〜3のアルキル基
を表わす) 、−CO−1−coo−−oco−13 −CO−N−(R’は水素原子または置換基を有しても
よい炭素数1〜3のアルキル基を表わす)、3 −N−C0−(R3は水素原子または置換基を有してよ
い炭素vL1〜3のアルキル基を表わす)である。
または置換基を有してもよい炭素数1〜3のアルキル基
を表わす) 、−CO−1−coo−−oco−13 −CO−N−(R’は水素原子または置換基を有しても
よい炭素数1〜3のアルキル基を表わす)、3 −N−C0−(R3は水素原子または置換基を有してよ
い炭素vL1〜3のアルキル基を表わす)である。
L3は(n+1)価の連結基を表わす、n−1のときは
L3は炭素数l〜16のアルキレン基を表わし、好まし
くは炭素数1〜6のアルキレン基でYは水素原子、炭素
数1〜25のアルキル基、アルケニル基、炭素数6〜1
8のアリール基又はこれらの基を組合せた基を表わし、
好ましくは水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、ア
ルケニル基である。
L3は炭素数l〜16のアルキレン基を表わし、好まし
くは炭素数1〜6のアルキレン基でYは水素原子、炭素
数1〜25のアルキル基、アルケニル基、炭素数6〜1
8のアリール基又はこれらの基を組合せた基を表わし、
好ましくは水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、ア
ルケニル基である。
これらの基は置換基を有してもよく、アルキル基及びア
ルケニル基の置換基の例としてはR3の置換基の例とし
て述べたものが挙げられる。アリール基の置換基の例と
してはR・の芳香環の置換基として述べたものが挙げら
れる。
ルケニル基の置換基の例としてはR3の置換基の例とし
て述べたものが挙げられる。アリール基の置換基の例と
してはR・の芳香環の置換基として述べたものが挙げら
れる。
Xは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、などが好ま
しい。
しい。
Aは芳香族へテロ環を表わし、好ましくは5〜6員の含
窒素へテロ環であり、特に好ましくはR1、R+t、R
13及びR14はそれぞれ同じでも異なっていてもよ(
、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、アルケニル
基、炭素数6〜12のアリール基又はこれらの基を組み
合せた基を表ゎす、アルキル基、アルケニル基およびア
リール基は置換基を有していてもよく、アルキル基、ア
ルケニル基の置換基の例としてはR3の置換基の例とし
て述べたものが挙げられる。アリール基の置換基の例と
してはR1の芳香環の置換基として述べたものが挙げら
れる。
窒素へテロ環であり、特に好ましくはR1、R+t、R
13及びR14はそれぞれ同じでも異なっていてもよ(
、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、アルケニル
基、炭素数6〜12のアリール基又はこれらの基を組み
合せた基を表ゎす、アルキル基、アルケニル基およびア
リール基は置換基を有していてもよく、アルキル基、ア
ルケニル基の置換基の例としてはR3の置換基の例とし
て述べたものが挙げられる。アリール基の置換基の例と
してはR1の芳香環の置換基として述べたものが挙げら
れる。
R11、R11、R1及びR14として好ましくは水素
原子及び炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基であ
り、さらに好ましくは水素原子及び炭素数1〜4のアル
キル基である。
原子及び炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基であ
り、さらに好ましくは水素原子及び炭素数1〜4のアル
キル基である。
R4は炭素数1−12のアルキレン基を表わし、R4は
置換基を有してもよく、置換基の例としてはR1の置換
基の例として述べたものがあげられる。し4として好ま
しくは炭素数1〜8のアルキレン基であり、さらに好ま
しくは炭素数1〜4のアルキレン基である。
置換基を有してもよく、置換基の例としてはR1の置換
基の例として述べたものがあげられる。し4として好ま
しくは炭素数1〜8のアルキレン基であり、さらに好ま
しくは炭素数1〜4のアルキレン基である。
2 はアニオンを表わし、ハロゲンイオン(Br0、c
i〜ど)、c x o、? BFa。、PF6゜、R’
−Cot”、 R’−50s?などが好ましい、Xの好
ましい例としては水素原子、ヒドロキシ基、メチル基、
エチル基、プロビル基、 Φ Nus Br” N(C)Is)i Bre N(CIls) s CIP% No(CHりg Br”。
i〜ど)、c x o、? BFa。、PF6゜、R’
−Cot”、 R’−50s?などが好ましい、Xの好
ましい例としては水素原子、ヒドロキシ基、メチル基、
エチル基、プロビル基、 Φ Nus Br” N(C)Is)i Bre N(CIls) s CIP% No(CHりg Br”。
\の
/N (CIls)t Bre
\Φ
/NH!I”
Φ
−N(C山)3BrO
■
N(n−CsHt)s Bre
Hs
などがあげられる。
e
諏 4
+4−啼一一
1! −4
為コ −一
1コ N1
1コ N−
1^
−
CO。
享 ω
ト 、
不 ト
ロ 八
享 ω
■ 6
0、
一〇
ココ −ノ
ムコ −ノ
本発明の有機薄膜は一般式CM)で表わされる両親媒性
化合物を複数用いて形成してもよいが、好ましくは一般
式(II)の中の1種のみの両親媒性化合物から形成さ
れる。
化合物を複数用いて形成してもよいが、好ましくは一般
式(II)の中の1種のみの両親媒性化合物から形成さ
れる。
また、本発明の有機薄膜は一般式(II)で表わされる
両親媒性化合物の他に他の両親媒性化合物を有してもよ
くそれらはG、 1.に1ines Jr、著In5
oluble Monolayers at Liqu
id−Gas Interfacesノ、夏nters
cience、 New York (1966年)な
どに述へられている。たとえば長鎖アルキル(−殻皮素
数16以上)を持ったカルボン酸、エステル、アミド、
アルコール、チオール、アルデヒド、エーテル、アミン
、アンモニウム塩あるいは金属キレートなどが挙げられ
るが、好ましくは本発明の有機薄膜は一般式(If)で
表わされる両親媒性化合物のみから形成される。
両親媒性化合物の他に他の両親媒性化合物を有してもよ
くそれらはG、 1.に1ines Jr、著In5
oluble Monolayers at Liqu
id−Gas Interfacesノ、夏nters
cience、 New York (1966年)な
どに述へられている。たとえば長鎖アルキル(−殻皮素
数16以上)を持ったカルボン酸、エステル、アミド、
アルコール、チオール、アルデヒド、エーテル、アミン
、アンモニウム塩あるいは金属キレートなどが挙げられ
るが、好ましくは本発明の有機薄膜は一般式(If)で
表わされる両親媒性化合物のみから形成される。
本発明の有機薄膜は一般式(II)で表わされる七ツマ
−からなる単分子膜もしくは累積膜または、この単分子
膜もしくは累積膜に紫外線や可視光線などの活性光線を
照射して重合させることにより形成させたものの双方を
含む。
−からなる単分子膜もしくは累積膜または、この単分子
膜もしくは累積膜に紫外線や可視光線などの活性光線を
照射して重合させることにより形成させたものの双方を
含む。
本発明の有機薄膜は一般式(II)で表わされる七ツマ
−による単分子膜が水面上に形成された状態で活性光線
を照射して重合してもよいし、また基板に累積した後に
同様の方法で重合してもよい。
−による単分子膜が水面上に形成された状態で活性光線
を照射して重合してもよいし、また基板に累積した後に
同様の方法で重合してもよい。
この場合、単分子膜又は累積膜の温度を30〜70℃(
七ツマー分子の融点以下の温度)に温めて光照射する方
法が重合反応を速やかに進行させる上で好ましい。
七ツマー分子の融点以下の温度)に温めて光照射する方
法が重合反応を速やかに進行させる上で好ましい。
また、水面上の重合においては単分子膜中でモノマーが
十分に密に配向していることが均一な重合膜を得る上で
好ましく、この目的で単分子膜はそのπ−A特性におい
て少なく七も5dyn/cm以上、好ましくはl 0d
yn 15以上で且つ破壊圧力より小さい表面圧の範囲
で重合が開始されることが必要である。
十分に密に配向していることが均一な重合膜を得る上で
好ましく、この目的で単分子膜はそのπ−A特性におい
て少なく七も5dyn/cm以上、好ましくはl 0d
yn 15以上で且つ破壊圧力より小さい表面圧の範囲
で重合が開始されることが必要である。
本発明に使用する単分子膜用展開溶媒としては、クロロ
ホルム、ジクロルメタン、ベンゼン、トルエン、エーテ
ルなどの常用の揮発性非極性有機溶媒の他、これらとア
ルコール、水などの極性親木性溶媒との混合物も用いら
れる。
ホルム、ジクロルメタン、ベンゼン、トルエン、エーテ
ルなどの常用の揮発性非極性有機溶媒の他、これらとア
ルコール、水などの極性親木性溶媒との混合物も用いら
れる。
本発明の単分子膜作成用の水相(subphase)に
は各種のpHの緩衝液のほか、カルシウム、バリウム、
カドミウム、カリウム、ナトリウムなど各種の金属の塩
溶液を用いてもよい、必要に応じて水相の温度を低温あ
るいは高温に制御することもできる。また、単分子膜を
構成する分子を水相中の化合物と反応させるために水相
に攪拌等の流動を行わせるか、あるいは振動を与えるこ
ともできる。単分子膜の製造において水相上の気体をN
寞、Arなとの不活性ガスに置換して単分子膜の酸化、
劣化を防止することもできる。
は各種のpHの緩衝液のほか、カルシウム、バリウム、
カドミウム、カリウム、ナトリウムなど各種の金属の塩
溶液を用いてもよい、必要に応じて水相の温度を低温あ
るいは高温に制御することもできる。また、単分子膜を
構成する分子を水相中の化合物と反応させるために水相
に攪拌等の流動を行わせるか、あるいは振動を与えるこ
ともできる。単分子膜の製造において水相上の気体をN
寞、Arなとの不活性ガスに置換して単分子膜の酸化、
劣化を防止することもできる。
水面上の単分子膜を基板や支持体の表面上へ被覆するに
は、L−B法を含める種々の累積方法を用いることがで
きる。垂直式付着法であるL−B法については例えば、
ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ
(J、^閣、 Chew、 Soc、)第57巻、10
07頁(1935年)、ゲインズ(G、 L、 Ga1
as、 Jr)著「インソルブル・モル−ヤーズ・アッ
ト・リキッド−ガス・インターフエイスJ (Ins
oluble Monolayers at Liqu
id−GasInLer4aces) J 、(In
terscience)、New York (196
6年)、あるいは襦田清成著、材料技術、第4巻、26
1頁(1986年)などに説明されている。
は、L−B法を含める種々の累積方法を用いることがで
きる。垂直式付着法であるL−B法については例えば、
ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ
(J、^閣、 Chew、 Soc、)第57巻、10
07頁(1935年)、ゲインズ(G、 L、 Ga1
as、 Jr)著「インソルブル・モル−ヤーズ・アッ
ト・リキッド−ガス・インターフエイスJ (Ins
oluble Monolayers at Liqu
id−GasInLer4aces) J 、(In
terscience)、New York (196
6年)、あるいは襦田清成著、材料技術、第4巻、26
1頁(1986年)などに説明されている。
被覆の方法としては、この他水平付着法、回転付着法(
例えば特開昭60−189929号、同61−4239
4号など)等の様々な方法が適用される。累積膜は、単
分子膜を基板上に被覆する操作を繰り返し行うことによ
って得られる。特開昭60−209245号などに記載
の連続式累積法を用いることもできる。液相上の単分子
膜を基板上に移しとる場合に、膜の構造には次の3種類
のものがある。
例えば特開昭60−189929号、同61−4239
4号など)等の様々な方法が適用される。累積膜は、単
分子膜を基板上に被覆する操作を繰り返し行うことによ
って得られる。特開昭60−209245号などに記載
の連続式累積法を用いることもできる。液相上の単分子
膜を基板上に移しとる場合に、膜の構造には次の3種類
のものがある。
(1)すべての膜分子が疎水基を基板に向け、親水基を
外側に向けて付着した膜による累積膜。
外側に向けて付着した膜による累積膜。
(X膜)
(2)膜分子が交互に親水基同士、疎水基同士を向かい
合せた二分子層の重なりからなる累積膜(Y膜) (3)すべての膜分子が親水基を基板に向け、疎水基を
外側に向けて付着した膜による累積膜(Zlり 本発明の有機薄膜には先に述べた累積方法の選択によっ
て得られる上記いずれの構造の累積膜も含まれる。
合せた二分子層の重なりからなる累積膜(Y膜) (3)すべての膜分子が親水基を基板に向け、疎水基を
外側に向けて付着した膜による累積膜(Zlり 本発明の有機薄膜には先に述べた累積方法の選択によっ
て得られる上記いずれの構造の累積膜も含まれる。
本発明において、LB法によって単分子膜または累積膜
を形成する際の支持体(基板)としては、各種金属等の
導電体、ガラス状無機物(ガラス、石英など)やその他
の無機絶縁体、各種の無機および有機の結晶、無機半導
体(SnO□、I n、o、、ZnO1T i Ot
%W Os 、G a A a % S iなど)、有
機半導体、有機電導体、有機重合物、および上記素材の
複合材料など各種の材料が得られる。材料は外部の電気
的回路に接続された電極やその他のセンサー(電界効果
トランスジューサーなど)であってもよい、材料の表面
は、各種の物理的、化学的処理によって親水性もしくは
疎水性に処理することができる。疎水性処理として好ま
しい方法は、たとえばアルキルシラン誘導体をカンプリ
ング剤として基板表面に反応させる方法である。
を形成する際の支持体(基板)としては、各種金属等の
導電体、ガラス状無機物(ガラス、石英など)やその他
の無機絶縁体、各種の無機および有機の結晶、無機半導
体(SnO□、I n、o、、ZnO1T i Ot
%W Os 、G a A a % S iなど)、有
機半導体、有機電導体、有機重合物、および上記素材の
複合材料など各種の材料が得られる。材料は外部の電気
的回路に接続された電極やその他のセンサー(電界効果
トランスジューサーなど)であってもよい、材料の表面
は、各種の物理的、化学的処理によって親水性もしくは
疎水性に処理することができる。疎水性処理として好ま
しい方法は、たとえばアルキルシラン誘導体をカンプリ
ング剤として基板表面に反応させる方法である。
本発明の薄膜材料の構造において、基板もしくは支持体
材料の表面はそれと接触する有機物の累積膜を構成する
分子と化学的に結合していてもよい、このような結合は
基板表面の反応基(たとえば水酸基など)と累積膜構成
分子の末端の反応基(たとえば活性シランなと)と熱的
に化学反応させることによって達成できる。
材料の表面はそれと接触する有機物の累積膜を構成する
分子と化学的に結合していてもよい、このような結合は
基板表面の反応基(たとえば水酸基など)と累積膜構成
分子の末端の反応基(たとえば活性シランなと)と熱的
に化学反応させることによって達成できる。
本発明で液相上の単分子膜を基板に累積する工程におい
ては、より密で均一な重合膜を得る目的から、液相上の
単分子膜の表面圧力は十分に高く保つことが好ましい。
ては、より密で均一な重合膜を得る目的から、液相上の
単分子膜の表面圧力は十分に高く保つことが好ましい。
十分に高くとは、その単分子膜の表面圧カー面積(π−
A)特性において、破壊圧力(πC)より低(かつ圧力
が顕著な立ち上りを示すいわゆる凝固体膜もしくは固体
膜の形成が開始する圧力より高い領域である。
A)特性において、破壊圧力(πC)より低(かつ圧力
が顕著な立ち上りを示すいわゆる凝固体膜もしくは固体
膜の形成が開始する圧力より高い領域である。
このような圧力は分子に依存するが一般に5 dyne
/cvから60dyne/αの範囲である3表面圧力は
特に基板の引上げの工程で一定圧力に保持することが好
ましい、圧力のIIIIiは表面圧力センサーの装着し
たトラフにおいて圧力のモニターと同時に圧力の変化に
対応して膜のバリアーを連動させる方法で、一定値に制
御することができる。
/cvから60dyne/αの範囲である3表面圧力は
特に基板の引上げの工程で一定圧力に保持することが好
ましい、圧力のIIIIiは表面圧力センサーの装着し
たトラフにおいて圧力のモニターと同時に圧力の変化に
対応して膜のバリアーを連動させる方法で、一定値に制
御することができる。
本発明の方法に用いる単分子膜製造用トラフとしては通
常用いられるトラフ(浮子型バリアー式、ベルトバリア
ー式のものなど)の他、特開昭60−183724号及
び同60−209245号に示されるような連続累積用
トラフや同60−196934号、同60−19720
8号に示されるような振動印加型トラフ、あるいは高粘
性の膜の被覆に適したムービングウオール式(宮田の方
法)によるトラフなど各種の改良型のトラフを用いるこ
とができる。
常用いられるトラフ(浮子型バリアー式、ベルトバリア
ー式のものなど)の他、特開昭60−183724号及
び同60−209245号に示されるような連続累積用
トラフや同60−196934号、同60−19720
8号に示されるような振動印加型トラフ、あるいは高粘
性の膜の被覆に適したムービングウオール式(宮田の方
法)によるトラフなど各種の改良型のトラフを用いるこ
とができる。
以下に一般式(II)で表わされる両親媒性化合物や代
表的な合成例について述べる。
表的な合成例について述べる。
合成例 化合物例1 (C−1)の合成(1) 2−
メチル−5+2−ヒドロキシ−3−トリクロロ)プロピ
ルピラジン(D−1)の合成市販の2.5−ジメチルピ
ラジン40g(0,37 mol)クロラール10 g
(0,06EI+ol)をピリジン150aiに溶解
させ、90〜95℃にて700時間反応せた0反応後ピ
リジン及び過剰の2,5−ジメチルピラジンを減圧下に
留去して除き、残金を水から2回再結晶した。
メチル−5+2−ヒドロキシ−3−トリクロロ)プロピ
ルピラジン(D−1)の合成市販の2.5−ジメチルピ
ラジン40g(0,37 mol)クロラール10 g
(0,06EI+ol)をピリジン150aiに溶解
させ、90〜95℃にて700時間反応せた0反応後ピ
リジン及び過剰の2,5−ジメチルピラジンを減圧下に
留去して除き、残金を水から2回再結晶した。
白色粉末 収量 12.5g(収率72%)化学構造
はNMR,IR1元素分析にて確認した。
はNMR,IR1元素分析にて確認した。
(2)β+2−メチル−5−ピラジン)アクリルM(D
−2)の合成 化合物D−112g(0,047mol)をエタノール
60M1に溶解させ、50%水酸化ナトリウム水溶液2
0mを加えて、室温で1時間攪拌した。このとき反応温
度は70°Cまで発熱した。
−2)の合成 化合物D−112g(0,047mol)をエタノール
60M1に溶解させ、50%水酸化ナトリウム水溶液2
0mを加えて、室温で1時間攪拌した。このとき反応温
度は70°Cまで発熱した。
反応後、エタノールを減圧留去し、残金に希塩酸を加え
てpH−4〜5とした。この溶液を活性炭処理した後、
目的物をベンゼンで抽出した。
てpH−4〜5とした。この溶液を活性炭処理した後、
目的物をベンゼンで抽出した。
(200solX3)さらに活性炭処理した後、残金に
石油エーテルを加えて析出した結晶を集めた。
石油エーテルを加えて析出した結晶を集めた。
収量 4.7g(収率59.5%)
化学構造はNMR,IR1元素分析にてi1認した。
(3) C−1の合成
化合物D−24,7g (0,028*ol)、p−ブ
チルベンズアルデヒド10 g (0,056*ol)
及び5%水酸化ナトリウム水溶液1M1をエタノール4
0−に溶解し、窒素ガス雰囲気下60〜70℃で72時
間反応させた0反応後、溶媒を減圧留去し、残金をクロ
ロホルム/メタノール混合溶媒にてシリカゲルカラム処
理にて目的物を得た。
チルベンズアルデヒド10 g (0,056*ol)
及び5%水酸化ナトリウム水溶液1M1をエタノール4
0−に溶解し、窒素ガス雰囲気下60〜70℃で72時
間反応させた0反応後、溶媒を減圧留去し、残金をクロ
ロホルム/メタノール混合溶媒にてシリカゲルカラム処
理にて目的物を得た。
収量 4.0g(収率46%)
化学構造はNMR,IR1元素分析、マススペクトルに
て確認した。
て確認した。
以下、実施例を用いて詳細に説明するが、これらに限定
されるものではない。
されるものではない。
実施例!
化合物例1 (C−1)をクロロホルムに溶解し、10
−’M溶液とし、これを6X10−’Mの塩化カドミウ
ム及びlXl0”4Mの炭酸水素ナトリウムを含む水溶
液上に展開して単分子膜を作成した。
−’M溶液とし、これを6X10−’Mの塩化カドミウ
ム及びlXl0”4Mの炭酸水素ナトリウムを含む水溶
液上に展開して単分子膜を作成した。
水面上の単分子膜をベルトドライブ式バリアーで徐々に
圧縮し、表面圧−分子占有面積(π−A)特性を測定し
た結果、第1図のような曲線が得られた。
圧縮し、表面圧−分子占有面積(π−A)特性を測定し
た結果、第1図のような曲線が得られた。
別に作製した化合物例1 (C−1)の単分子膜を30
dyn /csまで圧縮して表面圧を一定に制御した後
、この膜を垂直式付着法によって、シリコンウェハー基
板(2,6X2.6C1l)上にY膜を形成するように
4層移し取った。基板は十分に自然乾燥させた。
dyn /csまで圧縮して表面圧を一定に制御した後
、この膜を垂直式付着法によって、シリコンウェハー基
板(2,6X2.6C1l)上にY膜を形成するように
4層移し取った。基板は十分に自然乾燥させた。
こうして累積膜を形成した基板を30℃に保温し、基板
に対して20°の傾きを持たせ、10cmの距離から4
00W高圧水銀灯を10分間照射して重合有機薄膜■を
得た。
に対して20°の傾きを持たせ、10cmの距離から4
00W高圧水銀灯を10分間照射して重合有機薄膜■を
得た。
またシリコンウェハー基板を石英基板に変更した他は上
述の方法と全く同様にして重合有機薄膜■を得た。
述の方法と全く同様にして重合有機薄膜■を得た。
この重合有機薄膜■のスペクトルを測定したところ、吸
収最大波長(λ−ax)は475nmであった。
収最大波長(λ−ax)は475nmであった。
また光照射前のλ■axは560n−であった。
比較例として米国特許4,830.952号に記載され
ている下記の化合物(D−1)の重合体からなる重合有
機薄膜■(シリコンウェハース基板)、■(石英基板)
を得た。
ている下記の化合物(D−1)の重合体からなる重合有
機薄膜■(シリコンウェハース基板)、■(石英基板)
を得た。
(D−1)
この有機薄膜■のλ−axは286n−であった。
さらに比較例としてポリマー・コミエニケーシツ ン
(Polymer Communication
) 、 2 7 @、 2 38買(1986年)
に記載されている化合物(D−2)の重合体からなる重
合有機薄膜■(シリコンウェハー基盤)、■(石英基板
)を得た。
(Polymer Communication
) 、 2 7 @、 2 38買(1986年)
に記載されている化合物(D−2)の重合体からなる重
合有機薄膜■(シリコンウェハー基盤)、■(石英基板
)を得た。
(D−2)
この重合有機薄膜■のλwaxは295fl−であうた
。
。
このようにして得た有機薄膜の構造上の欠陥及び膜強度
について以下に示す方法で評価した。
について以下に示す方法で評価した。
(1)構造上の欠陥
得られた有機薄膜■、■、■について走査型電子顕微m
(以下SEMと略す)を用いて目視にて膜の構造欠陥(
亀裂、不均一性など)を以下の4段階に分けて評価した
。
(以下SEMと略す)を用いて目視にて膜の構造欠陥(
亀裂、不均一性など)を以下の4段階に分けて評価した
。
A、はとんど膜の欠陥が認められない。
B、多少の欠陥が認められる。
C0かなり欠陥が認められる。
D、著しく多くの欠陥が認められる。
(2)膜強度
得られた有機薄膜■、■、■を濃塩酸1dを含むエタノ
ール50af中に30°Cで20分間浸漬し、エタノー
ル次いでクロロホルムで洗浄した後、十分に自然乾燥し
た。こうして溶媒処理した有Ii薄膜について吸収スペ
クトルを測定し、そのλ−axにおける吸光度を溶媒処
理前のものと比較した。
ール50af中に30°Cで20分間浸漬し、エタノー
ル次いでクロロホルムで洗浄した後、十分に自然乾燥し
た。こうして溶媒処理した有Ii薄膜について吸収スペ
クトルを測定し、そのλ−axにおける吸光度を溶媒処
理前のものと比較した。
なお、吸収スペクトルは各薄膜について5点測定し、各
吸光度の平均値をもって評価した。結果を表1に示す。
吸光度の平均値をもって評価した。結果を表1に示す。
表1かられかるように、本発明の実施例1の重合有機薄
膜■及び■は比較例■〜■に比べて構造上の欠陥が同等
または少なく、かつ溶媒処理に対する膜強度が優れてい
ることが明らかである。
膜■及び■は比較例■〜■に比べて構造上の欠陥が同等
または少なく、かつ溶媒処理に対する膜強度が優れてい
ることが明らかである。
実施例2
実施例1の化合物例1 (C−1)のかわりに化合物例
3 (C−3)を使用した以外は実施例1と全く同様に
して重合有機薄膜■、■を得た。
3 (C−3)を使用した以外は実施例1と全く同様に
して重合有機薄膜■、■を得た。
また、比較としてジャーナル・オブ・ポリマー・サイエ
ンス・ポリマー・ケミストリー・エデイシラン(Jou
rnal of Polymer 5cience+
PolymerChemistry Eddition
) 、17巻、1631頁(1979年)に記載されて
いる以下の化合物(D−3)について実施例1と同様に
して重合有機薄膜■、■を得た。
ンス・ポリマー・ケミストリー・エデイシラン(Jou
rnal of Polymer 5cience+
PolymerChemistry Eddition
) 、17巻、1631頁(1979年)に記載されて
いる以下の化合物(D−3)について実施例1と同様に
して重合有機薄膜■、■を得た。
(D−3)
C1□Hzs C=CC=C+C[I寥−)−画−
C0OHさらに、比較として特開昭62−201874
号に記載されている以下の化合物(D−4)についても
実施例1と同様にして重合有機薄膜■、■を得た。
C0OHさらに、比較として特開昭62−201874
号に記載されている以下の化合物(D−4)についても
実施例1と同様にして重合有機薄膜■、■を得た。
(D−4)
このようにして得られた有機薄膜について実施例1と同
様にして構造上の欠陥及び膜強度を評価した。結果を表
2に示した。
様にして構造上の欠陥及び膜強度を評価した。結果を表
2に示した。
表2かられかるように本発明の実施例2の重合有機薄膜
■及び■は比較例■、■、■、■に比べて構造上の欠陥
がきわめて少ないのが明らかである。
■及び■は比較例■、■、■、■に比べて構造上の欠陥
がきわめて少ないのが明らかである。
本発明によると、構造上の欠陥がほとんどなく、かつ膜
強度も優れた有機薄膜を得ることが出来る。
強度も優れた有機薄膜を得ることが出来る。
第1図は実施例1の塩化カドミウム及び炭酸水素ナトリ
ウムを含む水溶液上に展開された化合物例1 (C−1
)の単分子膜の20℃における表面圧−分子占有面積特
性を表わす。
ウムを含む水溶液上に展開された化合物例1 (C−1
)の単分子膜の20℃における表面圧−分子占有面積特
性を表わす。
Claims (2)
- (1)分子内に下記一般式〔 I 〕で表わされる基を有
する両親媒性有機化合物の少なくとも一種を含む単分子
膜もしくは累積膜からなる有機薄膜。 一般式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^1はアリ−レン基、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 −CO_2−又は−SO_3−を表わし、R^2は−C
O_2−、−SO_3−又は−CON−を表わし、Aは
芳香族ヘテロ環を表わし、Dは水素原子又はアルキル基
を表わす。 Bは単独又はR^2と共同して親水性を示す基を表わす
。) - (2)請求項1記載の単分子膜もしくは累積膜を重合し
てなる有機薄膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2198540A JPH03197400A (ja) | 1989-08-14 | 1990-07-26 | 有機薄膜 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1-209948 | 1989-08-14 | ||
JP20994889 | 1989-08-14 | ||
JP2198540A JPH03197400A (ja) | 1989-08-14 | 1990-07-26 | 有機薄膜 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03197400A true JPH03197400A (ja) | 1991-08-28 |
Family
ID=26511038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2198540A Pending JPH03197400A (ja) | 1989-08-14 | 1990-07-26 | 有機薄膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03197400A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005529734A (ja) * | 2002-06-17 | 2005-10-06 | ロディア・シミ | 重付加によって架橋され、互いに堅く接着したいくつかのシリコーン部材を備えた組立品の製造方法 |
-
1990
- 1990-07-26 JP JP2198540A patent/JPH03197400A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005529734A (ja) * | 2002-06-17 | 2005-10-06 | ロディア・シミ | 重付加によって架橋され、互いに堅く接着したいくつかのシリコーン部材を備えた組立品の製造方法 |
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