JPH04184974A - 二分子膜の作製方法 - Google Patents

二分子膜の作製方法

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JPH04184974A
JPH04184974A JP2312602A JP31260290A JPH04184974A JP H04184974 A JPH04184974 A JP H04184974A JP 2312602 A JP2312602 A JP 2312602A JP 31260290 A JP31260290 A JP 31260290A JP H04184974 A JPH04184974 A JP H04184974A
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JP
Japan
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substrate
bilayer
bimolecular
films
interaction
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JP2312602A
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English (en)
Inventor
Hajime Yamaguchi
一 山口
Hiroshi Nakanishi
博 中西
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は二分子膜の作製方法に関する。
(従来の技術) 現在までのところ、シリコンを中心とした半導体技術に
よるトランジスタ、IC,LSI、超LSIの開発が行
われ、今日のエレクトロニクスの基礎が築かれてきた。
一方、生命又は生体現象の解明に伴い、新しい考え方に
基づいた材料や素子の開発への期待が高まっている。こ
れは、生体現象を模倣し、情報処理、認識、記憶などの
面でこれまでの考え方と異なる原理に基礎をおく材料や
素子によって、新しいエレクトロニクス技術を担うとい
う考え方に基づいている。
生体機能を発現する場としての生体膜は、外部からの情
報の認識と膜内への伝送、物質の変換、輸送など種々の
重要な役割を果たしている。このため、生体系を模倣し
た材料や素子の作製にとって、人工的な膜の開発が極め
て重要である。こうした人工的な膜として高分子キャス
ト膜、ラングミュア・プロジェット(LB)膜など種々
のものが考えられているが、生体膜モデルとしては二分
子膜系が最も生体膜に近い形態である。この二分子膜は
、水中において、基板に設けられた小孔内に、リン脂質
などの両親媒性分子を疎水部のアルキル鎖どうしを向け
たかたちで、二分子層配列させた超薄膜のことである。
ところで、二分子膜を用いて2次元的な情報変換のため
の集積素子を開発するには、同一基板上に2次元的に配
置された2個以上の小孔に二分子膜を形成し、任意に選
択された特定の領域の二分子膜のみに所定の機能を発現
させることが必要となる。このため、基板上の2個以上
の小孔に形成された二分子膜間の相互作用の範囲、強度
などを制御することが重要であり、その制御方法が要望
されている。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように、従来は基板の2個以上の小孔に形成され
た二分子股間の相互作用を制御することは困難であった
本発明は前述した問題点を解決するためになされたもの
であり、同一基板上に2次元的に配置された2個以上の
小孔に形成された二分子膜間の相互作用を自由に制御す
ることができる二分子膜の作製方法を提供することを目
的とする。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明の二分子膜の作製方法は、2次元的に配置された
2個以上の貫通された小孔を有する基板を用い、該基板
の小孔内に二分子膜を形成する方法において、前記基板
上に形成され、前記基板の小孔内に形成された二分子膜
間を連結する分子膜の一部に、選択的に電圧を印加する
ことにより化学反応を起こさせることを特徴とするもの
である。
本発明において、基板の材質は特に限定されるものでは
なく、テフロン、ポリイミドなどの高分子、鉄、とッケ
ル、銅、白金、金、銀、チタンなどの純金属、又はステ
ンレスなどの合金など種々のものを用いることができる
。また、その厚さも板としての強度を維持できる厚さで
あればよく、例えば数−〜数百−の種々のものを用いる
ことができる。
本発明において、基板に小孔を形成する方法としては、
以下のような方法が挙げられる。すなわち、高分子シー
トに対しては高圧放電によってシートを打ち抜く方法な
どが挙げられる。また、金属基板に対しては、レーザー
などの利用による熱的な方法、エツチングなどの通常の
方法のほかに、より制御された形状の小孔を得るために
レジストを用いたマイクロリソグラフィによる方法、電
解析出法により小孔がパターン化された基板を析出させ
る方法なども利用可能である。
本発明において、基板上に形成された分子膜の一部に選
択的に電圧を印加する手段は特に限定されない。例えば
、基板表面の一部に導体を設けて一方の電極とし、これ
に対向する他方の電極との間で電圧を印加する手段など
が挙げられる。選択的に電圧が印加される領域は、種々
のパターン形状とすることができる。基板表面の一部に
金属を用いる場合、その表面を疎水化することが望まし
い。その方法は、二分子膜を構成する材料が膜形成可能
であれば特に限定されるものではない。例えば、ヘキサ
デシルトリクロロシランなどのモノアルキルトリクロロ
シラン類、ジアルキルジクロロシラン類、トリアルキル
モノクロロシラン類、ヘキサメチルジシラザンなどによ
る基板の表面処理や、ステアリン酸カドミウム塩などの
単分子膜をLB法によって基板上に累積する方法などが
挙げられる。
本発明において、二分子膜形成材料としては、小孔内に
二分子膜を形成することができ、かつ外部からの電圧の
印加により分子間の相互作用に影響を及ぼす化学反応が
生起する部位を有するものであれば特に限定されるもの
ではない。例えば、電圧を印加することにより重合反応
が生起される物質を用いることができる。二分子膜を作
製する方法としては、周知の張り合わせ法(センタール
法)、又は刷毛塗り法のいずれも用いることができる。
二分子膜間の相互作用の強さを評価する手段としては、
赤外吸収分光測定、ラマン散乱分光測定、紫外・可視吸
収分光測定、蛍光分光測定などが挙げられる。
(作用) 本発明方法では、2次元的に配置された2個以上の貫通
された小孔を有する基板を用い、該基板上に分子膜を形
成するとともに小孔内に二分子膜を形成し、前記基板上
の分子膜の一部に選択的に電圧を印加することにより、
その領域で重合などの化学反応を起こさせて、その領域
の基板上の分子膜を介して連結している二分子膜間の相
互作用を生じさせるか又は変化させる。この場合、電圧
を印加する範囲を調整することにより、二分子膜間の相
互作用が働く範囲を制御することができる。また、電圧
の印加時間、強さなどを調整することにより、重合度な
どの反応率を制御できるので、相互作用の強度も制御す
ることができる。以上のような電圧を印加する範囲、電
圧の印加時間、強さなどは任意に調整することができる
ので、二分子膜間の相互作用の範囲及び強度を自由に制
御することができる。
(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。
実施例1 以下のようにして第1図に示す二分子膜作製基板を作製
した。電界析出法により、直径15 oaの小孔2が縦
横に形成された厚さ10nのニッケルからなる基板1を
作製した。高周波スパッタ法により、基板1の両面に厚
さ0 、5I1mの5in2膜を形成シた。5i02膜
上にマスクを形成し、露出した基板1上の領域3に厚さ
0.11の金を蒸着した。
ヘキサメチルジシラザンを用いた気相処理によりこの基
板の表面を疎水化処理して二分子膜基板とした。
この二分子膜作製基板を用い、以下のようにして二分子
膜を作製した。25℃の室温下で、15cmX50cm
のトラフ中に0.02M過塩素酸リチウム水溶液を満た
して24℃に維持し、この溶液表面に3,4−ジオクタ
デコキシカルボニルビロールのトルエン溶液を展開した
。溶媒を蒸発させた後、バリアーによって単分子膜を圧
縮し、表面圧を30mN/mとした。前記二分子膜作製
基板をLB法と同じ要領で水面に垂直に浸漬させること
により、基板に単分子膜を移しとって小孔2に二分子膜
を形成した。
次に、トラフ中の溶液に浸した白金線を対極として、二
分子膜作製基板上の金との間に0.9vの直流定電圧を
1時間印加した。 。
基板上に移しとられた単分子膜の反射吸収スペクトルを
測定したところ、金電極が蒸着された領域3のみで重合
反応による分子間の結合が生じていた。電圧印加部(領
域3)の重合した単分子膜を介して連結している二分子
膜間と、重合した単分子膜を介して連結されていない二
分子膜間とで、相互作用の大きさを調べたところ、前者
の方が大きな相互作用が働いていることが確認された。
実施例2 以下のようにして、第1図に示す二分子膜作製基板を作
製した。厚さ50−のポリイミドのシートからなる基板
1に、高圧放電によって直径15 oaの小孔2を縦横
に形成した。この基板1上の領域3に厚さ0.08μs
の銅を蒸着した。オクタデシルトリクロロシランのクロ
ロホルム溶液を用い、この基板1の表面を疎水化処理し
、二分子膜作製基板とした。
この二分子膜作製基板を用い、以下のようにして二分子
膜を作製した。25℃の室温下で、15cmX50cm
のトラフ中に0.02M過塩素酸リチウム水溶液を満た
して24℃に維持し、この溶液表面に3.4−ジオクタ
デコキシ力ルポニルピロールのトルエン溶液を展開した
。溶媒を蒸発させた後、バリアーによって単分子膜を圧
縮し、表面圧を30mN/mとした。前記二分子膜作製
基板をLB法と同じ要領で水面に垂直に浸漬させること
により、基板に単分子膜を移しとって小孔2に二分子膜
を形成した。
次に、トラフ中の溶液に浸した白金線を対極として、二
分子膜作製基板上の銅との間に0.9■の直流定電圧を
1時間印加した。
基板上に移しとられた単分子膜の反射吸収スペクトルを
測定したところ、銅電極が蒸着された領域3のみで重合
反応による分子間の結合が生じていた。電圧印加部(領
域3)の重合した単分子膜を介して連結している二分子
膜間と、重合した単分子膜を介して連結されていない二
分子膜間とで、相互作用の大きさを調べたところ、前者
の方が大きな相互作用が働いていることが確認された。
実施例3 以下のようにして第2図に示す二分子膜作製基板を作製
した。厚さ50−のポリイミドの一シートからなる基板
1に、高圧放電によって直径15 onの小孔2を縦横
に形成した。この基板1上の領域4に厚さ5−のニッケ
ルを電解析出させた。オクタデシルトリクロロシランの
クロロホルム溶液を用い、この基板1の表面を疎水化処
理し、二分子膜作製基板とした。
この二分子膜作製基板を用い、以下のようにして二分子
膜を作製した。25℃の室温下で、15cmX50cm
のトラフ中に0.02M過塩素酸リチウム水溶液を満た
して24℃に維持し、この溶液表面に3.4−ジオクタ
デコキシ力ルポニルビロールのトルエン溶液を展開した
。溶媒を蒸発させた後、バリアーによって単分子膜を圧
縮し、表面圧を30mN/mとした。前記二分子膜作製
基板をLB法と同じ要領で水面に垂直に浸漬させること
により、基板に単分子膜を移しとって小孔2に二分子膜
を形成した。
次に、トラフ中の溶液に浸した白金線を対極として、二
分子膜作製基板上のニッケルとの間に0.9Vの直流定
電圧を1時間印加した。
基板上に移しとられた単分子膜の反射吸収スペクトルを
測定したところ、ニッケル電極が蒸着された領域4のみ
で重合反応による分子間の結合が生じていた。電圧印加
部(領域4)の重合した単分子膜を介して連結している
二分子膜間と、重合した単分子膜を介して連結されてい
ない二分子股間とで、相互作用の大きさを調べたところ
、前者の方が大きな相互作用が働いていることが確認さ
れた。
実施例4 実施例1と同様な方法により、第1図に示す二分子膜作
製基板を作製した。
この二分子膜作製基板を用い、0.02M過塩素酸リチ
ウム水溶液中において3.4−ジオクタデコキシ力ルポ
ニルピロールのn−デカン溶液を刷毛で塗り、小孔2に
二分子膜を形成した。
次に、水溶液に浸した白金線を対極として、二分子膜作
製基板上の金との間に0.9vの直流定電圧を1時間印
加した。
基板上に移しとられた単分子膜の反射吸収スペクトルを
測定したところ、金電極が蒸着された領域3のみで重合
反応による分子間の結合が生じていた。電圧印加部(領
域3)の重合した単分子膜を介して連結している二分子
膜間と、重合した単分子膜を介して連結されていない二
分子膜間とで、相互作用の大きさを調べたところ、前者
の方が大きな相互作用が働いていることが確認された。
実施例5 実施例3と同様な方法により、第3図に示す二分子膜作
製基板を作製した。ニッケルを電解析出させた領域5と
領域6とは互いに接触していない。
実施例3と同様な方法により、この基板に二分子膜を形
成した。
次に、トラフ中の溶液に浸した白金線を対極として、0
.9vの直流定電圧を、二分子膜作製基板上の領域5の
ニッケルとの間に30分間、領域6のニッケルとの間に
1時間印加した。
基板上に移しとられた単分子膜の反射吸収スペクトルを
測定したところ、領域5.6でそれぞれ50%、100
%の反応率で重合反応が起き、これにより分子間の結合
が生じていた。領域5の重合した単分子膜を介して連結
している二分子膜間と、領域6の重合した単分子膜を介
して連結している二分子膜間とて、相互作用の大きさを
調べたところ、後者の方が大きな相互作用が働いている
ことが確認された。
実施例6 実施例1〜3の方法でそれぞれ二分子膜作製基板を作製
した。これらの二分子膜作製基板を用い、3.4−ジヘ
キサデコキシ力ルポニルチオフエンのn−デカン溶液を
シリンジで吹き付けて小孔2に二分子膜を形成した。
次に、水溶液に浸した白金線を対極として、二分子膜作
製基板上の金属との間に0.9vの直流定電圧を1時間
印加した。
基板上に移しとられた単分子膜の反射吸収スペクトルを
測定したところ、金属が形成された領域のみで重合反応
による分子間の結合が生じていた。
電圧印加部の重合した単分子膜を介して連結している二
分子膜間と、重合した単分子膜を介して連結されていな
い二分子膜間とで、相互作用の大きさを調べたところ、
前者の方が大きな相互作用が働いていることが確認され
た。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明の二分子膜の作製方法を用い
れば、二分子膜間の相互作用を範囲だけでなくその強度
も含めて自由に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1.2及び4における二分子膜
作製基板の部分平面図、第2図は本発明の実施例3にお
ける二分子膜作製基板の部分平面図、第3図は本発明の
実施例5における二分子膜作製基板の部分平面図である
。 1・・・基板、2・・・小孔、3.4.5.6・・・電
圧が印加される領域。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 2次元的に配置された2個以上の貫通された小孔を有す
    る基板を用い、該基板の小孔内に二分子膜を形成する方
    法において、前記基板上に形成され、前記基板の小孔内
    に形成された二分子膜間を連結する分子膜の一部に、選
    択的に電圧を印加することにより化学反応を起こさせる
    ことを特徴とする二分子膜の作製方法。
JP2312602A 1990-11-20 1990-11-20 二分子膜の作製方法 Pending JPH04184974A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005507319A (ja) * 2001-03-02 2005-03-17 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ 分子デバイスの電圧アシスト組立て

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005507319A (ja) * 2001-03-02 2005-03-17 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ 分子デバイスの電圧アシスト組立て

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