JPH04182309A - Production of porous silica thin film - Google Patents

Production of porous silica thin film

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JPH04182309A
JPH04182309A JP31073490A JP31073490A JPH04182309A JP H04182309 A JPH04182309 A JP H04182309A JP 31073490 A JP31073490 A JP 31073490A JP 31073490 A JP31073490 A JP 31073490A JP H04182309 A JPH04182309 A JP H04182309A
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silica
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multilayer
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ポール ラグ
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勘治 坂田
Toyoki Kunitake
豊喜 国武
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Abstract

PURPOSE:To obtain a porous silica thin film having such a pore structure as to be controlled to a nanometer level by preparing a multilayered two-molecule thin film comprising an amphiphilic material on a substrate, using this thin film as a die to impregnate with a silica compd. and then extracting and removing the amphiphilic material. CONSTITUTION:An extending liquid is prepared by dispersing a cation-type amphiphilic material which can form a two-molecule thin film in water, and for example, the amphiphilic material is dodecyloxyazobenzene oxypentyldimethylammonium bromide expressed by the formula. This extending liquid is spread on a substrate, from which water is removed by vaporization to prepare a multilayered two-molecule thin film comprising the amphiphilic material. Then, this thin film is brought into contact with a silica compd., and the multilayered two-molecule thin film is extracted and removed to obtain a porous silica thin film having a multilayered structure.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ナノメータレベルの超薄膜からなる多層構造
の多孔質シリカ薄膜を製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a porous silica thin film having a multilayer structure consisting of an ultra-thin film on the nanometer level.

[従来の技術] ケイ酸ソーダから作製された多孔質のシリカゲル、ホウ
ケイ酸ガラスの分相性を利用した方法やゾル−ゲル法等
により作製された多孔質ガラス。
[Prior Art] Porous silica gel made from sodium silicate, porous glass made by a method utilizing the phase separation property of borosilicate glass, a sol-gel method, etc.

層状ポリケイ酸塩等のシリカ関連化合物は、その多孔質
構造を利用し物質分離、触媒担体等の分野で使用されて
いる。
Silica-related compounds such as layered polysilicates are used in fields such as material separation and catalyst supports, taking advantage of their porous structure.

物質分離や触媒担体等の用途においては、被分離物質や
反応物質の透過量を大きくすることが必要である。そこ
で、膜強度を維持し、しかも膜厚を薄くして膜強度を下
げたフィルム状薄膜に製膜することが要求される。更に
、薄膜の細孔構造に起因する作用を効果的に発揮させる
上で、細孔構造をナノメータレベルで制御することが要
求される。
In applications such as substance separation and catalyst supports, it is necessary to increase the amount of permeation of substances to be separated and reactants. Therefore, it is required to form a film-like thin film that maintains the film strength and reduces the film thickness by reducing the film strength. Furthermore, in order to effectively exert the effects caused by the pore structure of the thin film, it is required to control the pore structure at the nanometer level.

しかし、従来のシリカ関連化合物原料は、その多くが粉
末状であるため薄膜化し難く、造粒して粒状、板状、塊
状等に成形した状態で使用されている。
However, most of the conventional silica-related compound raw materials are in the form of powder, which makes it difficult to form them into thin films, and they are used in the form of granules, plates, blocks, etc. after being granulated.

たとえば、シリカを薄膜化する代表的なゾル−ゲル法に
おいては、アルコキシシラン物質の加水分解溶液を基板
上に塗布し、加熱処理等によってゲルコーテイング膜を
形成することにより、シリカ薄膜を作製している。とこ
ろが、ゾル−ゲル法でシリカ薄膜を製造する場合、薄膜
形成時に溶媒の蒸発やシロキサン結合(Si−〇−3i
)の生成による架橋反応に伴って体積収縮が生じる。そ
のため、クラックが発生し易く、得られた薄膜が脆い構
造をもつ。この点から、フィルム状の薄膜を製造するこ
とは、現実的には非常に難しい。
For example, in the typical sol-gel method for forming silica into a thin film, a silica thin film is created by applying a hydrolyzed solution of an alkoxysilane substance onto a substrate and forming a gel coating film by heat treatment or the like. There is. However, when producing silica thin films using the sol-gel method, solvent evaporation and siloxane bonds (Si-〇-3i) occur during thin film formation.
) volume contraction occurs due to the crosslinking reaction. Therefore, cracks are likely to occur, and the obtained thin film has a brittle structure. From this point of view, it is actually very difficult to produce a film-like thin film.

また、基板や支持膜等を使用する場合、コーテイング膜
と基板等との密着性や、膜形成時の体積収縮に耐える機
械的強度が基板、支持膜等に要求されることから、基板
、支持膜等の材質に制約が加わる。更に、シリカコーテ
ィング薄膜の場合、基板、支持膜等としても、得られた
薄膜の目的用途から多孔体が使用される。しかし、この
多孔体の細孔構造に起因し、特にサブミクロンレベルの
超薄膜で、均一な膜厚をもつ薄膜が得られ難い。
In addition, when using a substrate, supporting film, etc., the substrate, supporting film, etc. are required to have good adhesion between the coating film and the substrate, etc., and mechanical strength to withstand volume shrinkage during film formation. Restrictions are added to the materials of membranes, etc. Furthermore, in the case of a silica-coated thin film, a porous body is used as a substrate, a support film, etc., depending on the intended use of the obtained thin film. However, due to the pore structure of this porous body, it is difficult to obtain a thin film with a uniform thickness, especially an ultra-thin film at the submicron level.

また、ゾル−ゲル法で作製されたシリカ薄膜は三次元架
橋体であるため、得られた薄膜は、無定形の細孔構造を
もつものになる。
Furthermore, since the silica thin film produced by the sol-gel method is a three-dimensional crosslinked product, the obtained thin film has an amorphous pore structure.

[発明が解決しようとする課題] このように、従来の粉末を成形する方法やゾル−ゲル法
等によるとき、物質分離や触媒担体等の目的用途に適し
た被分離物質や反応物質の透過量を大きくすることがで
きるフィルム状の多孔質シリカ薄膜を製造することが困
難であった。特に、膜厚をナノメータレベルの緻密さで
制御することは、不可能であった。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, when using conventional powder molding methods, sol-gel methods, etc., it is possible to determine the amount of permeation of substances to be separated or reactants that is suitable for the intended use, such as material separation or catalyst support. It has been difficult to produce a film-like porous silica thin film that can increase the size of the film. In particular, it has been impossible to precisely control the film thickness on a nanometer level.

そこで、本発明者等は、フィルム状のシリカ薄膜の製造
方法について、膜強度を維持しつつ、しかも膜抵抗を下
げるため、膜厚を薄くする方法について鋭意研究し、本
発明を完成するに至った。
Therefore, the inventors of the present invention have conducted intensive research on a method for manufacturing a film-like silica thin film to reduce the film thickness in order to maintain the film strength and reduce the film resistance, and have finally completed the present invention. Ta.

すなわち、本発明は、ある種の両親媒性物質が分子レベ
ル、換言すればナノメータレベルで高い規則性をもつ多
層二分子膜薄膜を形成する性質を利用することにより、
ナノメータレベルで細孔構造を制御したシリカ薄膜を製
造することを目的とする。
That is, the present invention utilizes the property of certain amphiphilic substances to form a multilayer bilayer thin film with high regularity at the molecular level, in other words, at the nanometer level.
The aim is to manufacture silica thin films with controlled pore structures at the nanometer level.

[課題を解決するための手段] 本発明においては、二分子膜形成能をもつ両親媒性物質
の展開液を基板上に展開した後、基板上の液膜から溶媒
を除去することによって両親媒性物質の多層二分子膜薄
膜を調製する。そして、この多層二分子膜薄膜をシリカ
化合物を含有する溶液に接触させ、多層二分子膜薄膜を
鋳型として、その細孔空隙にシリカ化合物を浸透させる
。次いで、必要に応じて有機溶媒で両親媒性物質を抽出
除去することにより、フィルム状のシリカ薄膜を製造す
る。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, after a developing solution of an amphiphilic substance capable of forming a bilayer film is developed on a substrate, the amphiphilic substance is developed by removing the solvent from the liquid film on the substrate. Prepare a multilayer bilayer thin film of a chemical substance. Then, this multilayer bilayer thin film is brought into contact with a solution containing a silica compound, and the silica compound is infiltrated into the pore spaces using the multilayer bilayer thin film as a template. Then, if necessary, the amphipathic substance is extracted and removed using an organic solvent to produce a film-like silica thin film.

或いは、多層二分子膜薄膜をシリカ化合物含有溶液に接
触させた後、引き続き酸に接触させ、再びシリカ化合物
含有溶液に接触させる処理を1回或いは複数回繰り返す
ことによって、所定量のシリカ化合物を浸透させること
もできる。
Alternatively, a predetermined amount of the silica compound can be penetrated by repeating the process of bringing the multilayer bilayer thin film into contact with a silica compound-containing solution, then contacting an acid, and then contacting the silica compound-containing solution again once or multiple times. You can also do it.

本発明で使用される両親媒性物質は、同一分子内に極性
基及び疎水基の両方を同時に有する化合物である。
The amphiphilic substance used in the present invention is a compound that simultaneously has both a polar group and a hydrophobic group in the same molecule.

極性基としては、スルホン酸塩、硫酸塩、アンモニウム
塩、ポリアミン塩、カルボン酸塩、スルホニル塩、燐酸
塩、ホスホン酸塩7ホスホニウム塩、ポリエーテル類、
アルコール類、糖残基類を含むポリオール類及びこれら
の基の組合せを使用することができる。しかし、シリカ
化合物との反応性を考慮するとき、たとえばアンモニウ
ム塩のようにイオン対型で、特にカチオン性残基を有す
るものが好ましい。
Polar groups include sulfonates, sulfates, ammonium salts, polyamine salts, carboxylates, sulfonyl salts, phosphates, phosphonates, phosphonium salts, polyethers,
Alcohols, polyols containing sugar residues, and combinations of these groups can be used. However, when considering reactivity with silica compounds, ion pair type compounds such as ammonium salts, particularly those having cationic residues, are preferred.

他方、疎水基としては、アルキル基、アルキルアリル基
、脂環基、縮合多環基及びこれらの基の組合せを使用す
ることができる。ただし、生体膜と同様に安定な二分子
膜を形成する上では、ある特定の部分化学構造が要求さ
れる。たとえば、2本以上のアルキル長鎖、或いはアゾ
ベンゼン、ビフェニル等の剛いセグメントを含むアルキ
ル長鎖等である。この点、二分子膜構造を取る両親媒性
物質の化学構造上の特徴及びこれによる薄膜形成能が高
い理由や、代表的な化合物例等に関して、特願平1−5
8889号に詳しく説明しているので、ここでは省略す
る。
On the other hand, as the hydrophobic group, an alkyl group, an alkylaryl group, an alicyclic group, a fused polycyclic group, and a combination of these groups can be used. However, in order to form a stable bilayer membrane similar to biological membranes, a certain specific partial chemical structure is required. For example, the alkyl long chain has two or more alkyl chains, or an alkyl long chain containing a rigid segment such as azobenzene or biphenyl. In this regard, regarding the chemical structural characteristics of amphiphilic substances that have a bilayer membrane structure, the reason for their high ability to form thin films, and typical examples of compounds, patent application No. 1-5
Since it is explained in detail in No. 8889, it will be omitted here.

両親媒性物質の展開液は、所定量の両親媒性物質を溶媒
に溶解或いは分散して調製される。溶媒としては、多く
の場合、水が使用されるが、有機溶媒の使用も可能であ
る。
A developing solution of an amphipathic substance is prepared by dissolving or dispersing a predetermined amount of an amphiphilic substance in a solvent. Water is often used as the solvent, but it is also possible to use organic solvents.

展開液が展開される基板には、ガラス基板9石英板、フ
ロロボア、グラファイト板、シリコン基板、緻密ポリマ
ーフィルム、多孔質ポリマーフィルム等がある。基板の
表面に対しては、展開液の種類に応じて親・水化処理或
いは疎水化処理を施しても良い。たとえば、展開液が基
板表面上の所定面積に展開されるように、基板表面の一
部を親水化処理し、残りの表面部分を疎水化処理するこ
とも有効である。
The substrate on which the developing solution is developed includes a glass substrate 9, a quartz plate, a fluorobore, a graphite plate, a silicon substrate, a dense polymer film, a porous polymer film, and the like. The surface of the substrate may be subjected to a hydrophilic/hydrophobic treatment or a hydrophobic treatment depending on the type of developing solution. For example, it is also effective to make a part of the substrate surface hydrophilic and to make the remaining surface hydrophobic so that the developing solution is spread over a predetermined area on the substrate surface.

基板上に展開された展開液から溶媒が除去されると、両
親媒性の二分子膜薄膜が形成される。この溶媒が除去さ
れる過程で、両親媒性物質の分子集合体の規則性を確保
するため、溶媒の除去を徐々に行うことが好ましい。溶
媒除去の条件は、展開液の溶媒系にもよるが、水溶液系
の場合の一例を示すと、室温付近の25℃、相対湿度6
0%に設定された恒温恒湿層内で3日間をかけて行われ
る。このとき、展開される基板の表面積、展開液中の両
親媒性物質の濃度、展開液の液量等によって、調整され
る両親媒性物質の多層二分子膜薄膜の膜厚が決まり、最
終的に製造されるシリカ薄膜の膜厚も決まる。
When the solvent is removed from the developing solution spread on the substrate, an amphiphilic bilayer thin film is formed. In the process of removing the solvent, it is preferable to remove the solvent gradually in order to ensure the regularity of the molecular assembly of the amphiphilic substance. The conditions for solvent removal depend on the solvent system of the developing solution, but an example for an aqueous solution system is 25°C near room temperature, relative humidity 6
The test is carried out over three days in a constant temperature and humidity layer set at 0%. At this time, the thickness of the multilayer bilayer thin film of the amphiphilic substance to be adjusted is determined by the surface area of the substrate to be developed, the concentration of the amphiphilic substance in the developing solution, the volume of the developing solution, etc. The thickness of the silica thin film produced is also determined.

溶媒を除去した後に得られる両親媒性物質の多層二分子
膜薄膜は、基板から剥がしても十分な自己支持性を保持
している。しかし、操作性を考慮するとき、基板に付着
したままの多層二分子膜薄膜に対して、シリカ化合物含
有溶液への浸漬等の接触処理を行うことが好ましい。
The multilayer bilayer thin film of amphiphile obtained after removing the solvent retains sufficient self-supporting properties even when peeled from the substrate. However, when considering operability, it is preferable to perform a contact treatment such as immersion in a silica compound-containing solution to the multilayer bilayer thin film still attached to the substrate.

本発明におけるシリカ化合物とは、主として5i−0結
合を有する化合物をいう。このシリカ化合物を含有する
溶液は、両親媒性物質の多層二分子膜薄膜の有機溶媒に
対する溶解性を考慮するとき、水溶液系であることが好
ましい。また、シリカ化合物の溶解性を上げるために、
溶液を酸性或いは塩基性に調整したシリカ化合物含有溶
液を使用することもできる。本発明で使用可能なシリカ
化合物としては、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、
コロイダルシリカ等が例示されるが、特にこれらに限定
されるものではない。
The silica compound in the present invention mainly refers to a compound having a 5i-0 bond. The solution containing the silica compound is preferably an aqueous solution when considering the solubility of the multilayer bilayer thin film of the amphiphilic substance in an organic solvent. In addition, to increase the solubility of silica compounds,
A silica compound-containing solution adjusted to be acidic or basic can also be used. Silica compounds that can be used in the present invention include potassium silicate, sodium silicate,
Examples include colloidal silica, but are not particularly limited thereto.

シリカ化合物含有溶液は、シリカ化合物の濃度が高くな
るに従って粘度が高くなる。そのため、多層二分子膜薄
膜を浸漬放置している間に、溶媒の蒸発に起因し溶液表
面にシリカ化合物のゲル化膜が形成され、取扱いが困難
になる場合がある。
The viscosity of the silica compound-containing solution increases as the concentration of the silica compound increases. Therefore, while the multilayer bilayer thin film is left immersed, a gelled film of the silica compound is formed on the surface of the solution due to evaporation of the solvent, which may make handling difficult.

そこで、シリカ化合物の濃度を1〜15重量%の範囲に
することが適当である。
Therefore, it is appropriate that the concentration of the silica compound be in the range of 1 to 15% by weight.

シリカ化合物含有溶液に対する多層二分子膜薄膜の浸漬
時間は、後述する多層二分子膜薄膜中の両親媒性物質と
シリカ化合物とのイオン交換反応性により定まる。両親
媒性物質とシリカ化合物との反応は、多層二分子膜薄膜
中の両親媒性物質の種類に応じて若干の長短があるもの
の、多(の場合に、20℃前後の室温で1〜15重量%
のシリカ濃度範囲において、はぼ12時間以内に終了す
る。したがって、浸漬処理は、これ以上の時間で施せば
十分である。
The immersion time of the multilayer bilayer thin film in the silica compound-containing solution is determined by the ion exchange reactivity between the amphiphilic substance and the silica compound in the multilayer bilayer thin film, which will be described later. The reaction between an amphiphilic substance and a silica compound has some advantages and disadvantages depending on the type of amphiphilic substance in the multilayer bilayer thin film, but in the case of poly( weight%
In a range of silica concentrations, the process is completed within about 12 hours. Therefore, it is sufficient to perform the immersion treatment for a longer time than this.

シリカ化合物含有溶液に浸漬処理した両親媒性物質の多
層二分子膜薄膜を水で洗浄し、乾燥した後、両親媒性物
質の種類に応じて選択された有機溶媒を抽出剤として、
両親媒性物質を抽出除去する。この処理によって両親媒
性物質が除去され、ナノメータレベルの超薄膜からなる
多層膜状のシリカ薄膜が得られる。
After washing the multilayer bilayer thin film of an amphipathic substance immersed in a silica compound-containing solution with water and drying it, an organic solvent selected according to the type of amphiphilic substance is used as an extractant.
Extract and remove amphiphiles. This treatment removes the amphiphilic substance and yields a multilayered silica thin film consisting of an ultra-thin film on the nanometer level.

得られたシリカ薄膜は、後述の実施例で示すように表面
積が大きく、多孔質構造をもっている。
The obtained silica thin film has a large surface area and a porous structure, as shown in Examples below.

しかし、フィルムの膜厚が極めて小さなものであるため
、自己支持性に欠けたり、小片化する場合がある。そこ
で、本発明者等は、層面内におけるシリカ薄膜の成長を
促進させることによって、自己支持性のあるフィルム状
のシリカ薄膜を製造する方法を検討した。その結果、シ
リカ化合物含有溶液に浸漬処理した両親媒性物質の多層
二分子膜薄膜を、水洗・乾燥させた後、酸に接触させ、
再びシリカ含有化合物の溶液に浸漬する処理を1回又は
複数回繰り返す方法、或いは両親媒性の多層二分子膜薄
膜を調製する展開液にラジカル重合モノマーを添加し、
このモノマーを多層二分子膜薄膜中で重合処理して調製
される超薄層ポリマーを含む多層二分子膜薄膜を利用す
る方法等が有効であることを見い出した。
However, since the thickness of the film is extremely small, it may lack self-supporting properties or break into small pieces. Therefore, the present inventors investigated a method of producing a self-supporting film-like silica thin film by promoting the growth of the silica thin film within the layer plane. As a result, a multilayer bilayer thin film of an amphiphilic substance immersed in a silica compound-containing solution was washed with water and dried, and then brought into contact with an acid.
A method of repeating the treatment of immersion in a solution of a silica-containing compound once or multiple times, or a method of adding a radical polymerization monomer to a developing solution for preparing an amphiphilic multilayer bilayer thin film,
We have found that a method using a multilayer bilayer thin film containing an ultrathin polymer prepared by polymerizing this monomer in a multilayer bilayer thin film is effective.

たとえば、酸処理を採用する場合には、シリカ化合物含
有溶液に浸漬処理した多層二分子膜薄膜を水洗及び乾燥
した後、酸の気体、水溶液或いはその蒸気に接触させる
処理を施す。そして、水洗及び乾燥した後、再び多層二
分子膜薄膜をシリカ化合物含有溶液に浸漬する。この一
連の処理を両親媒性物質の多層二分子膜薄膜に対して1
回又は複数回繰り返して施し、最終的に両親媒性物質の
種類に応じて選択された有機溶媒を抽出剤として両親媒
性物質を抽出除去すると、ピンセット類でも十分に取扱
うことができる程度に自己支持性を備えたフィルム状の
シリカ薄膜が製造される。
For example, when acid treatment is employed, a multilayer bilayer thin film immersed in a silica compound-containing solution is washed with water and dried, and then subjected to a treatment of being brought into contact with an acid gas, an aqueous solution, or its vapor. After washing and drying, the multilayer bilayer thin film is again immersed in a silica compound-containing solution. This series of treatments is applied once to a multilayer bilayer thin film of an amphiphilic substance.
When the amphipathic substance is extracted and removed using an organic solvent selected according to the type of amphiphilic substance as an extractant after repeated application several times or more times, the amphiphilic substance is removed to the extent that it can be sufficiently handled with tweezers. A thin film of silica with supporting properties is produced.

使用される酸は、多くの場合にカチオン型の両親媒性物
質の対アニオン種が塩素、臭素、沃素等のハロゲンアニ
オンであるため、そのハロゲンアニオンを含むハロゲン
化水素酸が推奨される。しかし、硫酸、硝酸、リン酸、
カルボン酸等の他の酸を使用することもできる。
In most cases, the counter-anion species of the cationic amphiphilic substance is a halogen anion such as chlorine, bromine, or iodine, and therefore a hydrohalic acid containing a halogen anion is recommended as the acid used. However, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid,
Other acids such as carboxylic acids can also be used.

シリカ化合物含有溶液で処理した両親媒性物質の多層二
分子膜薄膜に対する接触方法としては、たとえば塩化水
素酸のように酸の蒸気圧が高い場合、気体状で、或いは
塩酸等の水溶液の蒸気に晒すのも効果的である。しかし
、多層二分子膜薄膜を酸の水溶液に浸漬する方法が簡便
で、しかも効果的である。
The method of contacting a multilayer bilayer thin film of an amphiphilic substance treated with a silica compound-containing solution is, for example, when the vapor pressure of the acid is high, such as hydrochloric acid, in the form of a gas, or with the vapor of an aqueous solution such as hydrochloric acid. Exposure is also effective. However, a method of immersing a multilayer bilayer thin film in an aqueous acid solution is simple and effective.

水溶液の酸濃度は、特に制限されるものではないが、0
.1〜IM程度が取扱い易さの面から好適である。この
浸漬処理は、シリカ化合物含有溶液を使用した処理と同
様に、0.1〜LM(7)濃度範囲で反応が終了する1
2時間以上あれば十分である。
The acid concentration of the aqueous solution is not particularly limited, but is 0.
.. A value of about 1 to IM is suitable from the viewpoint of ease of handling. This immersion treatment is similar to the treatment using a silica compound-containing solution, in which the reaction is completed in the 0.1 to LM(7) concentration range.
Two hours or more is sufficient.

酸処理に引き続いて行われるシリカ化合物含有溶液によ
る処理は、前工程におけるシリカ化合物含有溶液による
処理と同様な条件下で行うことができる。
The treatment with a silica compound-containing solution performed subsequent to the acid treatment can be performed under the same conditions as the treatment with a silica compound-containing solution in the previous step.

酸処理を含む一連の操作は、両親媒性物質の多層二分子
膜薄膜に対して繰り返し施すことができる。このときの
繰返し回数は、多層二分子膜薄膜を構成する両親媒性物
質の種類によって若干界なるものの、2〜5回以上で繰
返し処理の効果が飽和することがある。このように、両
親媒性物質の多層二分子膜薄膜をシリカ化合物含有溶液
及び酸に交互に接触処理することによって、得られたシ
リカ薄膜の自己支持性が向上する。
A series of operations including acid treatment can be repeatedly performed on a multilayer bilayer thin film of an amphiphilic substance. Although the number of repetitions at this time varies somewhat depending on the type of amphiphilic substance constituting the multilayer bilayer thin film, the effect of the repetition treatment may be saturated after 2 to 5 times or more. In this way, by contacting a multilayer bilayer thin film of an amphiphilic substance alternately with a silica compound-containing solution and an acid, the self-supporting properties of the obtained silica thin film are improved.

また、二分子膜形成能を有する両親媒性物質は、特願平
1−58885号で示したように、ラジカル重合性モノ
マーを多層二分子膜薄膜内に取り込むことができる。取
り込まれたラジカル重合性モノマーは、二次元的に架橋
した超薄膜積層体を形成する。そこで、この超薄膜積層
体を利用することによっても、自己支持性を備えたフィ
ルム状のシリカ薄膜を製造することが可能である。
Furthermore, amphiphilic substances capable of forming bilayer membranes can incorporate radically polymerizable monomers into multilayer bilayer thin films, as shown in Japanese Patent Application No. 1-58885. The incorporated radically polymerizable monomer forms a two-dimensionally crosslinked ultra-thin film laminate. Therefore, by using this ultra-thin film laminate, it is also possible to produce a film-like silica thin film with self-supporting properties.

すなわち、二分子膜形成能を有するカチオン型の両親媒
性物質にラジカル重合性モノマーを添加した展開液を、
同様の方法によって基板上に展開した後、溶媒を蒸発さ
せ、モノマーを含有する両親媒性の多層二分子膜薄膜を
調製する。そして、多層二分子膜薄膜に含まれているラ
ジカル重合性モノマーを、熱重合、光重合、放射線重合
等によって重合させ、二次元的に架橋した超薄層ポリマ
ーを含有する多層二分子膜複合薄膜を得る。この複合薄
膜に対して、同様にシリカ化合物含有溶液への浸漬処理
、或いは酸処理を組合せたシリカ化合物含有溶液への浸
漬処理を施し、シリカ薄膜を製造する。このとき、シリ
カ化合物含有溶液への浸漬処理及び酸処理は、ラジカル
重合性モノマーを含有しない展開液から調製された多層
二分子膜薄膜と同様の条件下で行うことができる。
That is, a developing solution in which a radically polymerizable monomer is added to a cationic amphiphilic substance capable of forming a bilayer membrane,
After spreading on a substrate using the same method, the solvent is evaporated to prepare an amphiphilic multilayer bilayer thin film containing the monomer. Then, the radically polymerizable monomer contained in the multilayer bilayer thin film is polymerized by thermal polymerization, photopolymerization, radiation polymerization, etc., and a multilayer bilayer film composite thin film containing a two-dimensionally crosslinked ultra-thin polymer is produced. get. This composite thin film is similarly immersed in a silica compound-containing solution, or immersed in a silica compound-containing solution combined with acid treatment to produce a silica thin film. At this time, the immersion treatment in a silica compound-containing solution and the acid treatment can be performed under the same conditions as for a multilayer bilayer thin film prepared from a developing solution that does not contain a radically polymerizable monomer.

使用されるラジカル重合性モノマー及びこのモノマーを
重合させて超薄層ポリマーを含む多層二分子膜複合薄膜
を調製する方法は、特願平1−58885号で示されて
いるが、それに拘束されることなく他のモノマー及び調
製法も採用可能である。ラジカル重合性モノマーの一例
を示すと、次式の多官能モノマーの単独或いは複数を共
重合させて使用することもできる。なお、次式における
Rは、CH3又はHを示す。
The radically polymerizable monomer used and the method of polymerizing this monomer to prepare a multilayer bilayer composite thin film containing an ultra-thin polymer are disclosed in Japanese Patent Application No. 1-58885, but the invention is not limited thereto. Other monomers and preparation methods can also be employed. As an example of the radically polymerizable monomer, polyfunctional monomers of the following formula may be used alone or in combination. Note that R in the following formula represents CH3 or H.

(多官能モノマーの例) (n−2〜20) CH20COC=CHa ■ CH20(CH−CHzO)2COC=CH*CH,○
C0C=CH。
(Example of polyfunctional monomer) (n-2 to 20) CH20COC=CHa ■ CH20(CH-CHzO)2COC=CH*CH,○
C0C=CH.

また、これら多官能モノマーに単官能モノマーやエチレ
ングリコール、グリセリン等の希釈剤を混合することも
できる。使用可能な単官能モノマーとじては、次のもの
が例示される。
Furthermore, monofunctional monomers and diluents such as ethylene glycol and glycerin can be mixed with these polyfunctional monomers. Examples of usable monofunctional monomers include the following.

(単官能モノマーの例) CL =CC00(CH*CH*0)IICH−’ (
n=2−141■ CH2=CC00(CH,CH20)IIH(n=2〜
14)CH2=CC00CH,CH20H シリカ化合物含有溶液等による処理が施された多層二分
子膜複合薄膜は、最終的に酸化雰囲気下での熱処理を受
けてシリカ薄膜となる。具体的には、空気下或いは酸素
ガス流下で多層二分子膜複合薄膜を電気炉等で300°
C以上に加熱することにより、両親媒性物質及び超薄層
ポリマーを焼却除去する。
(Example of monofunctional monomer) CL = CC00 (CH*CH*0) IICH-' (
n=2-141■ CH2=CC00(CH,CH20)IIH(n=2~
14) CH2=CC00CH, CH20H The multilayer bilayer composite thin film that has been treated with a silica compound-containing solution etc. is finally subjected to heat treatment in an oxidizing atmosphere to become a silica thin film. Specifically, a multilayer bilayer composite thin film is heated at 300° in an electric furnace under air or under a flow of oxygen gas.
By heating above C, the amphiphile and the ultra-thin polymer are incinerated and removed.

[作 用] 分子の両末端に極性基及び疎水基を有する両親媒性物質
のうち、ある種のものは生体膜と同様の二分子膜構造を
有する分子集合体を形成する。この二分子膜を形成する
両親媒性物質は、水分散体として得られるだけでなく、
両親媒性物質の水分散液を固体基板上に展開した後で、
水を徐々に除くことによって透明性の自己支持性をもつ
フィルム状の多層二分子膜薄膜に成形できる。そして、
得られたフィルム状の多層二分子膜薄膜内においても、
両親媒性物質の規則的な二分子膜構造が維持されており
、二次元平面性の高いラメラ構造を取ることが知られて
いる[たとえば、Th1n SolidFilms、 
121. L89(1984)参照]。これに対して、
二分子膜形成能をもたない両親媒性物質、すなわち一般
の界面活性剤では、自己支持性があり、且つ規則的な分
子組織の構造をもつ薄膜の成形は困難である。
[Function] Among amphiphilic substances having a polar group and a hydrophobic group at both ends of the molecule, certain types form molecular aggregates having a bilayer membrane structure similar to biological membranes. The amphiphilic substance that forms this bilayer membrane can not only be obtained as an aqueous dispersion, but also
After spreading an aqueous dispersion of amphiphile on a solid substrate,
By gradually removing water, it can be formed into a transparent, self-supporting multilayer bilayer thin film. and,
Even within the obtained film-like multilayer bilayer thin film,
It is known that the regular bilayer membrane structure of amphiphilic substances is maintained and that it takes a lamellar structure with high two-dimensional planarity [for example, Th1n Solid Films,
121. See L89 (1984)]. On the contrary,
It is difficult to form a thin film that is self-supporting and has a regular molecular organization structure using an amphiphilic substance that does not have the ability to form a bilayer film, that is, a general surfactant.

そこで、本発明者等は、特に二分子膜形成能を有する両
親媒性物質から調製される多層二分子膜薄膜の分子レベ
ルで高度に規則的な組織構造に着目し、両親媒性物質が
作る二次元平面性の高いラメラ構造を鋳型にしてシリカ
層を形成するとき、分子レベル、すなわちナノメータ単
位の超薄膜からなるシリカ薄膜がフィルム状で得られる
と考えた。ここで、親木部がイオン対型の両親媒性物質
は、対イオンにイオン交換性があり、組織構造を維持し
つつ容易にイオン交換する。この性質を利用して、多層
二分子膜薄膜の親木部にシリカ化合物を層間化すること
を試みた。一般にSL−〇結合からなるシリカ化合物が
アニオン性であることから、両親媒性物質としては、カ
チオン性型を選んだ。
Therefore, the present inventors focused on the highly regular organizational structure at the molecular level of multilayer bilayer thin films prepared from amphiphilic substances that have the ability to form bilayer membranes, and When forming a silica layer using a lamellar structure with high two-dimensional planarity as a template, we thought that a silica thin film consisting of an ultra-thin film on the molecular level, that is, on the order of nanometers, could be obtained in the form of a film. Here, the amphiphilic substance whose parent xylem is an ion-pair type has ion-exchange properties in the counter ion, and easily exchanges ions while maintaining its tissue structure. Taking advantage of this property, we attempted to interlayer a silica compound in the parent wood of a multilayer bilayer thin film. Since silica compounds consisting of SL-〇 bonds are generally anionic, a cationic type was selected as the amphipathic substance.

両親媒性物質とシリカ化合物との間のイオン交換反応は
、はぼ化学量論的に進行し、両親媒性物質の親木部層間
がシリカ化合物で満たされる。そして、最終的に両親媒
性物質を適当な有機溶媒で抽出除去すると、ナノメータ
単位の超薄膜からなるシリカ薄膜がフィルム状で得られ
る。
The ion exchange reaction between the amphiphile and the silica compound proceeds in a nearly stoichiometric manner, and the interlayers of the parent xylem of the amphiphile are filled with the silica compound. Finally, when the amphiphilic substance is extracted and removed using a suitable organic solvent, a silica thin film consisting of an ultra-thin film on the order of nanometers is obtained in the form of a film.

このとき、イオン交換反応によって層間化されるシリカ
化合物と両親媒性物質の分子断面積等の違いに起因して
、多層二分子膜薄膜の層間がシリカ化合物で十分に満た
されない場合がある。このような場合、両親媒性物質を
抽出した後に得られるシリカ薄膜は、薄すぎるため、自
己支持性がなかったり、小片化することがある。そこで
、多層二分子膜薄膜の層間に多量のシリカ化合物を導入
することが必要になる。
At this time, the interlayers of the multilayer bilayer thin film may not be sufficiently filled with the silica compound due to the difference in molecular cross-sectional area, etc. between the silica compound and the amphiphilic substance that are interlayered by the ion exchange reaction. In such cases, the silica thin film obtained after extracting the amphiphile is so thin that it may not be self-supporting or may break into small pieces. Therefore, it is necessary to introduce a large amount of silica compound between the layers of the multilayer bilayer thin film.

このシリカ化合物の導入のために、本発明においては、
酸による処理で、多層二分子膜薄膜内にイオン交換サイ
!・を賦活させている。イオン交換で層間導入されたア
ニオン性シリカ化合物は、酸処理によってプロトン化さ
れて中性化し、電気的に中性を保つため、多層二分子膜
薄膜内に処理する酸の対アニオンが再び導入され、イオ
ン交換サイトが賦活する。この処理を繰り返すことによ
って、多層二分子膜薄膜に化学量論以上の多量のシリカ
化合物を層間化することができる。ただし、導入される
シリカ化合物の量には限度があって、繰返し回数に対し
飽和することがある。この原因は、現段階においては定
かでないが、多層二分子膜薄膜の親木部の空間的な制約
が起因しているものと推察される。
In order to introduce this silica compound, in the present invention,
Treatment with acid creates ion exchange within the multilayer bilayer thin film!・It is activated. The anionic silica compound introduced between the layers by ion exchange is protonated and neutralized by acid treatment, and in order to maintain electrical neutrality, the counter anion of the acid to be treated is reintroduced into the multilayer bilayer thin film. , ion exchange sites are activated. By repeating this process, a stoichiometric amount or more of the silica compound can be interlayered into the multilayer bilayer thin film. However, there is a limit to the amount of silica compound introduced, and it may become saturated with respect to the number of repetitions. Although the cause of this is not clear at this stage, it is presumed that it is due to the spatial constraints of the parent tree of the multilayer bilayer thin film.

ラジカル重合性モノマーを重合処理して調製された超薄
層ポリマーを含む両親媒性物質の多層二分子膜複合薄膜
においては、両親媒性物質のみから調製した多層二分子
膜薄膜に比較して、同程度の高い規則性をもつ両親媒性
物質の組織構造が形成されている。このことは、Che
m、 Lett、、 p2059−2062 (198
9)に示されているように、X線回折等の実験結果から
明らかである。また、超薄層ポリマーを含む多層二分子
膜複合薄膜を使用した場合には、超薄層ポリマーがイオ
ン交換で導入されたシリカ化合物のバインダーとして作
用し、酸化処理中のシリカ化合物の層平面成長性を促進
するものと推察される。
In a multilayer bilayer composite thin film of an amphiphilic substance containing an ultrathin polymer prepared by polymerizing a radically polymerizable monomer, compared to a multilayer bilayer thin film prepared only from an amphiphilic substance, A tissue structure of amphiphiles with similar high regularity is formed. This means that Che
m, Lett,, p2059-2062 (198
As shown in 9), this is clear from experimental results such as X-ray diffraction. In addition, when using a multilayer bilayer composite thin film containing an ultra-thin layer polymer, the ultra-thin layer polymer acts as a binder for the silica compound introduced by ion exchange, and the layer plane growth of the silica compound during oxidation treatment. It is assumed that it promotes sex.

[実施例] 以下、実施例によって、本発明を具体的に説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

一実施例1− 二分子膜形成能を有する両親媒性物質として、次式(1
)の構造をもつ化合物を使用した。
Example 1 - The following formula (1
) was used.

a+zm*ho<ΣN=NeOaiN’ (CIl、、
)3Br−・・・−< 1 )この両親媒性物質(1)
を純水に分散させて、20mMの展開液を調製した。得
られた展開液を酢酸セルロースフィルム枠で囲われたフ
ロロポアー(以下、これを単にフロロポアーという)上
に展開し、展開液をそのままの状態で温度25℃、相対
湿度60%の雰囲気下で3日間保持することにより、展
開液中の水分を蒸発させ、自己支持性のある半透明性で
黄色の多層二分子膜薄膜を得た。
a+zm*ho<ΣN=NeOaiN' (CIl,,
)3Br-...-<1) This amphipathic substance (1)
was dispersed in pure water to prepare a 20mM developing solution. The obtained developing solution was developed on a Fluoropore (hereinafter simply referred to as Fluoropore) surrounded by a cellulose acetate film frame, and the developing solution was left as it was in an atmosphere of 25°C and 60% relative humidity for 3 days. By holding, water in the developing solution was evaporated, and a self-supporting, translucent, yellow multilayer bilayer thin film was obtained.

作製された多層二分子膜薄膜を10重量%に希釈したケ
イ酸カリウム水溶液に浸漬し、12時間放置した後、水
溶液から取り出した。処理後の多層二分子膜薄膜は、若
干膨潤した状態を呈した。
The produced multilayer bilayer thin film was immersed in a potassium silicate aqueous solution diluted to 10% by weight, left for 12 hours, and then taken out from the aqueous solution. After the treatment, the multilayer bilayer thin film exhibited a slightly swollen state.

この多層二分子膜薄膜は、次いで純水で十分洗浄し乾燥
した後、メタノール溶媒に浸漬することによって両親媒
性物質(1)を抽出除去した。
This multilayer bilayer thin film was then thoroughly washed with pure water, dried, and then immersed in a methanol solvent to extract and remove the amphipathic substance (1).

得られたシリカ薄膜は、若干脆さがある白色透明な膜厚
的10μmのフィルムであった。このシリカ薄膜を走査
型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、その微細構
造は、ナノメータオーダの超薄膜からなる多層膜構造で
あった。また、窒素吸着量から求めたシリカ薄膜の表面
積は、260m2/gであった。
The obtained silica thin film was a white transparent film with a thickness of 10 μm and was slightly brittle. When this silica thin film was observed using a scanning electron microscope (SEM), its microstructure was found to be a multilayer film structure consisting of ultra-thin films on the order of nanometers. Further, the surface area of the silica thin film determined from the amount of nitrogen adsorption was 260 m2/g.

一実施例2− 二分子膜形成能をもつ両親媒性物質として、次式(2)
の構造をもつ化合物を使用した。
Example 2 - As an amphipathic substance with bilayer membrane forming ability, the following formula (2) is used.
A compound with the structure was used.

この両親媒性物質(2)から調製した20mM水分散展
開液を、フロロボアー上に展開し、実施例1と同じ条件
下で水分を蒸発させ、半透明性の多層二分子膜薄膜を作
製した。
A 20mM aqueous dispersion solution prepared from this amphiphilic substance (2) was spread on Fluorobor, and water was evaporated under the same conditions as in Example 1 to produce a translucent multilayer bilayer thin film.

得られた多層二分子膜薄膜を10重量%に希釈したケイ
酸カリウム水溶液に浸漬し、実施例1と同様に処理した
。得られたシリカ薄膜は、白色の小片であった。
The obtained multilayer bilayer thin film was immersed in a potassium silicate aqueous solution diluted to 10% by weight, and treated in the same manner as in Example 1. The obtained silica thin film was white pieces.

そこで、両親媒性物質(2)の多層二分子膜薄膜をケイ
酸カリウム水溶液に浸漬した後、0.2Mの臭化水素酸
水溶液に12時間浸漬処理し、再びケイ酸カリウム水溶
液に12時間浸漬する操作を3回繰り返し、最終的にメ
タノール溶液で両親媒性物質(2)を抽出除去した。そ
の結果、十分に自己支持性のあるフィルム状を呈し、膜
厚が約30μmのシリカ薄膜が得られた。
Therefore, a multilayer bilayer thin film of amphiphilic substance (2) was immersed in a potassium silicate aqueous solution, then immersed in a 0.2M hydrobromic acid aqueous solution for 12 hours, and then immersed again in a potassium silicate aqueous solution for 12 hours. This operation was repeated three times, and finally the amphipathic substance (2) was extracted and removed with a methanol solution. As a result, a silica thin film having a film thickness of about 30 μm and having sufficient self-supporting properties was obtained.

このシリカ薄膜の断面をSEMで調査したところ、第1
図に示すように数ナノメータ単位の超薄膜がシリカ薄膜
のフィルム面に平行に並んだ多層膜構造が観察された。
When we investigated the cross section of this silica thin film using SEM, we found that the first
As shown in the figure, a multilayer film structure was observed in which ultra-thin films of several nanometers were aligned parallel to the film surface of the silica thin film.

また、窒素吸着量から求めた表面積は、210m2/g
であった。
In addition, the surface area calculated from the amount of nitrogen adsorption is 210 m2/g
Met.

一実施例3− 二分子膜形成能をもつ両親媒性物質として、次式(3)
に示す化合物を使用した。
Example 3 - As an amphiphilic substance with bilayer membrane forming ability, the following formula (3) is used.
The compound shown in was used.

この両親媒性物質(3)から調製した50mMの水分散
展開液を、フロロボアー上に展開し、実施例1と同様に
して水分を蒸発させ、半透明性で白色の多層二分子膜薄
膜を得た。
A 50mM aqueous dispersion solution prepared from this amphiphilic substance (3) was spread on Fluorobor, and water was evaporated in the same manner as in Example 1 to obtain a translucent white multilayer bilayer thin film. Ta.

作製された多層二分子膜薄膜に対して、実施例2のケイ
酸カリウムに代えて、ケイ酸ナトリウムの10重量%水
溶液を使用し、0.2Mの臭化水素酸水溶液と交互に1
2時間ごとに浸漬する処理を4回繰り返して、最後にメ
タノール溶媒で両親媒性物質(3)を抽出除去した。得
られたシリカ薄膜は、自己支持性をもつ白色のフィルム
状であった。また、窒素吸着量から求めたシリカ薄膜の
表面積は、200m2/gであった。
For the prepared multilayer bilayer thin film, a 10% by weight aqueous solution of sodium silicate was used in place of the potassium silicate in Example 2, and 10% by weight of an aqueous solution of sodium silicate was added alternately with a 0.2M aqueous solution of hydrobromic acid.
The immersion process was repeated 4 times every 2 hours, and finally the amphipathic substance (3) was extracted and removed using a methanol solvent. The obtained silica thin film was in the form of a white film with self-supporting properties. Further, the surface area of the silica thin film determined from the amount of nitrogen adsorption was 200 m2/g.

一実施例4− 両親媒性物質(2)を純水に分散させた20mM水分散
液に、両親媒性物質(2)と等モル量の2官能モノマー
(4)及び重合開始剤として2官能モノマー(4)に対
して2モル%の4(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル
−(2−ヒドロキシエトキシ−2−プロピル)ケトンを
混合して展開液を調整した。この展開液をフロロポアー
上に展開し、実施例1と同様に水分を蒸発させた後、超
高圧水銀ランプで紫外線照射して2官能千ツマ−(4)
を架橋重合させた。
Example 4 - A 20 mM aqueous dispersion of amphiphilic substance (2) in pure water was added with an equimolar amount of bifunctional monomer (4) as amphiphilic substance (2) and bifunctional monomer (4) as a polymerization initiator. A developing solution was prepared by mixing 2 mol% of 4(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxyethoxy-2-propyl)ketone with respect to monomer (4). This developing solution was developed on Fluoropore, the water was evaporated in the same manner as in Example 1, and then the bifunctional mercury (4)
was crosslinked and polymerized.

作製された透明フィルム状の多層二分子膜複合薄膜を実
施例1と同様にケイ酸カリウム水溶液に浸漬処理した。
The prepared multilayer bilayer composite thin film in the form of a transparent film was immersed in an aqueous potassium silicate solution in the same manner as in Example 1.

そして、純水で洗浄し乾燥させた後、箱型電気炉に投入
し、昇温速度10℃/分で昇温し、500℃に10時間
放置した。
After washing with pure water and drying, it was placed in a box-type electric furnace, heated at a rate of 10° C./min, and left at 500° C. for 10 hours.

得られたシリカ薄膜は、十分に自己支持性があり、半透
明のフィルム状を呈していた。このシリカ薄膜の表面積
は170m2/gで若干低い傾向にあったが、SEMに
よるフィルム断面の観察ではナノメータオーダ超薄膜か
らなる多層膜構造が認められた。
The obtained silica thin film had sufficient self-supporting properties and was in the form of a translucent film. Although the surface area of this silica thin film was 170 m2/g, which tended to be slightly low, observation of the cross section of the film by SEM revealed a multilayer film structure consisting of an ultra-thin film on the order of nanometers.

一比較例一 アルコキシシランを出発原料としたゾル−ゲル法によっ
て、シリカ薄膜を調製した。すなわち、エタノール50
重量部に対し、20重量部のアルコキシシランSi(O
CH3)4及び加水分解用として10重量部の0.05
N希塩酸水溶液を加え、1分間撹拌した後、ガラスシャ
ーレ上に展開して放置した。展開液は、1昼夜後に溶媒
のほとんどが蒸発し、無色透明な非常に脆いシリカ薄片
となった。その断面をSEMで観察したところ、第2図
に示すように特徴のない微細構造をもつものであった。
Comparative Example 1 A silica thin film was prepared by a sol-gel method using an alkoxysilane as a starting material. That is, ethanol 50
20 parts by weight of alkoxysilane Si(O
CH3)4 and 10 parts by weight of 0.05 for hydrolysis
After adding N dilute aqueous hydrochloric acid solution and stirring for 1 minute, the mixture was spread on a glass petri dish and left to stand. Most of the solvent in the developing solution evaporated after one day and night, and it became a colorless and transparent very brittle silica flake. When the cross section was observed using a SEM, it was found to have a featureless microstructure as shown in FIG.

また、窒素吸着量から求めた表面積も、1m2/g以下
の低い値を示した。
Furthermore, the surface area determined from the amount of nitrogen adsorption also showed a low value of 1 m2/g or less.

[発明の効果] 以上に説明したように、本発明においては、両親媒性物
質が形成する二分子膜集合体の特異な構造を利用し、多
層二分子膜薄膜の層間にシリカ化合物を含有させた後、
両親媒性物質を適宜の溶媒で抽出除去している。このよ
うにして作製されたシリカ薄膜は、両親媒性物質の多層
二分子膜構造を鋳型として形成されたものであるため、
ナノメータオーダで構造制御され、非常に表面積の大き
なものとなる。また、自己支持性を備えているため、シ
リカ薄膜の取扱いも容易である。したがって、このシリ
カ薄膜を物質分離膜、触媒担体等として使用するとき、
その大きな表面積に起因して高機能の材料として使用さ
れる。
[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, a silica compound is contained between the layers of a multilayer bilayer thin film by utilizing the unique structure of a bilayer membrane assembly formed by amphiphilic substances. After
The amphipathic substance is extracted and removed using an appropriate solvent. The silica thin film produced in this way was formed using the multilayer bilayer structure of an amphiphilic substance as a template.
The structure is controlled on the order of nanometers, and the surface area is extremely large. Moreover, since it has self-supporting properties, handling of the silica thin film is easy. Therefore, when using this silica thin film as a substance separation membrane, catalyst carrier, etc.
It is used as a highly functional material due to its large surface area.

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

第1図は実施例2で作製されたシリカ薄膜の多層構造を
示すSEM写真であり、第2図は比較例のゾル−ゲル法
によって作製されたシリカ薄膜の特徴のない緻密な構造
を示すSEM写真である。
Fig. 1 is an SEM photograph showing the multilayer structure of the silica thin film produced in Example 2, and Fig. 2 is an SEM photograph showing the featureless and dense structure of the silica thin film produced by the sol-gel method as a comparative example. It's a photo.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)二分子膜形成能を有するカチオン型の両親媒性物
質の展開液を基板上に展開した後、前記基板上の液膜か
ら溶媒を除去することによって前記両親媒性物質の多層
二分子膜薄膜を調製し、シリカ化合物を含有する溶液に
前記多層二分子膜薄膜を接触させ、次いで前記多層二分
子膜薄膜を抽出除去することを特徴とする多孔質シリカ
薄膜の製造方法。
(1) After developing a developing solution of a cationic amphiphilic substance capable of forming a bilayer film on a substrate, a multilayer bilayer of the amphiphilic substance is formed by removing the solvent from the liquid film on the substrate. A method for producing a porous silica thin film, which comprises preparing a membrane thin film, bringing the multilayer bilayer thin film into contact with a solution containing a silica compound, and then extracting and removing the multilayer bilayer thin film.
(2)請求項1記載のシリカ化合物の溶液に接触させた
後、両親媒性物質の多層二分子膜薄膜を更に酸に接触さ
せ、再びシリカ化合物の溶液に接触させる処理を1回又
は複数回繰り返し行うことを特徴とする多孔質シリカ薄
膜の製造方法。
(2) After contacting with the solution of the silica compound according to claim 1, the multilayer bilayer thin film of the amphiphilic substance is further brought into contact with an acid, and then brought into contact with the solution of the silica compound again one or more times. A method for producing a porous silica thin film characterized by repeated steps.
(3)請求項1記載の展開液としてラジカル重合モノマ
ーを添加した溶液を使用し、ラジカル重合性モノマーを
含有する両親媒性物質の多層二分子膜薄膜を調製した後
、前記ラジカル重合性モノマーを重合して二次元的に架
橋した超薄層ポリマーを含む多層二分子膜複合薄膜を形
成し、シリカ化合物を含有する溶液を前記多層二分子膜
複合薄膜に接触させ、次いで前記多層二分子膜複合薄膜
を焼却除去することを特徴とする多孔質シリカ薄膜の製
造方法。
(3) After preparing a multilayer bilayer thin film of an amphiphilic substance containing a radically polymerizable monomer by using a solution to which a radically polymerizable monomer is added as a developing solution according to claim 1, the radically polymerizable monomer is added to the solution. A multilayer bilayer composite thin film containing an ultrathin polymer that is polymerized and two-dimensionally crosslinked is formed, a solution containing a silica compound is brought into contact with the multilayer bilayer composite thin film, and then the multilayer bilayer composite thin film is A method for producing a porous silica thin film, which comprises removing the thin film by incineration.
(4)請求項3記載のシリカ化合物を含有する溶液に接
触させた後、重合したラジカル重合性モノマーを含有す
る両親媒性物質の多層二分子膜薄膜を更に酸に接触させ
、再びシリカ化合物の溶液に接触させる処理を1回又は
複数回繰り返し行うことを特徴とする多孔質シリカ薄膜
の製造方法。
(4) After being brought into contact with the solution containing the silica compound according to claim 3, the multilayer bilayer thin film of the amphiphilic substance containing the polymerized radically polymerizable monomer is further brought into contact with an acid, and the silica compound is again brought into contact with the solution containing the silica compound. A method for producing a porous silica thin film, the method comprising repeating the process of bringing it into contact with a solution once or multiple times.
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