JPH055041A - Production of thin film of metal oxide - Google Patents

Production of thin film of metal oxide

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JPH055041A
JPH055041A JP18383691A JP18383691A JPH055041A JP H055041 A JPH055041 A JP H055041A JP 18383691 A JP18383691 A JP 18383691A JP 18383691 A JP18383691 A JP 18383691A JP H055041 A JPH055041 A JP H055041A
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thin film
polymerizable monomer
developing solution
metal oxide
radical
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Nobuo Tsutsumi
信夫 堤
Kanji Sakata
勘治 坂田
Toyoki Kunitake
豊喜 国武
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Abstract

PURPOSE:To obtain a stable uniform thin film of metal oxide preventing brittleness and cracks, having self-supporting properties by forming a thin film from a radicaly-polymerizable monomer-containing solution, polymerizing the radical- polymerizable monomer and cross-linking in a two-dimensional way to make an ultra-thin film. CONSTITUTION:A developing solution comprising an amphiphatic compound which contains a fluorocarbon chain and a group having no affinity for organic solvents and a polar group added to both ends of the molecule, a metal alkoxide and a radical-polymerizable monomer is prepared in a nonaqueous solvent. The developing solution is extended on the surface of a substrate, a multi-layer bimolecular film of the amphiphatic compound containing the radical- polymerizable monomer is formed and the radical-polymerizable monomer is polymerized to make a complex thin film containing an ultra-thin film layer polymer cross-linked in a two-dimensional way. 2-20C fluoroalkylcarboxylic acid is used as the amphiphatic compound.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、分子レベルで構造制御
された多層状で多孔質の金属酸化物薄膜を製造する方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a multilayered and porous metal oxide thin film whose structure is controlled at the molecular level.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゾル−ゲル法によって形成される金属酸
化物薄膜は、「ゾル−ゲル法の科学」(1988年アグ
ネ承風社発行,作花済夫著)第85〜153頁で、その
物性と共に製造方法や利用形態等が紹介されている。使
用される金属アルコキサイド溶液は、目的とする金属酸
化物をアルコール,水,酸,アンモニア等の溶媒に添加
して調製される。ゾル−ゲル法によって金属酸化物薄膜
を作製する場合、薄膜形成時に溶媒の蒸発やメタノキサ
ン結合(M−O−M)の生成による架橋反応に伴って体
積の収縮が起きるため、クラックが発生し易く、また均
一な組織及び膜厚をもつ薄膜を得ることが難しい。しか
も、加水分解性が非常に大きいため、溶液中に沈殿が生
じる場合もある。
2. Description of the Related Art A metal oxide thin film formed by the sol-gel method is described in "Science of the sol-gel method" (published by Agne Jofusha, 1988, by Sakuka Sao), pp. 85-153. In addition to physical properties, manufacturing methods and usage patterns are introduced. The metal alkoxide solution used is prepared by adding the target metal oxide to a solvent such as alcohol, water, acid or ammonia. When a metal oxide thin film is produced by the sol-gel method, cracks are likely to occur because volume shrinkage occurs due to a crosslinking reaction due to evaporation of a solvent or formation of a methanoxane bond (MOM) during thin film formation. Moreover, it is difficult to obtain a thin film having a uniform structure and film thickness. Moreover, since it is very hydrolyzable, precipitation may occur in the solution.

【0003】また、基板や支持膜を使用するため、コー
ティング膜と基板との密着性や、膜形成時の体積収縮に
耐える機械的強度が基板等に要求されることから、基板
や支持膜の材質に制約が加わる。しかも、コーティング
膜の膜厚も厚い場合で10〜20μm,薄い場合で0.
1μm程度が限度である。このような厚膜では、分子レ
ベルで構造制御された薄膜とすることができない。
Further, since the substrate and the supporting film are used, the adhesiveness between the coating film and the substrate and the mechanical strength to withstand the volume shrinkage during the film formation are required for the substrate and the like. Material is restricted. Moreover, the coating film has a thickness of 10 to 20 μm when it is thick, and a thickness of 0.
The limit is about 1 μm. Such a thick film cannot be a thin film whose structure is controlled at the molecular level.

【0004】ゾル−ゲル法により作製される金属酸化物
薄膜は、三次元架橋体であるため、細孔径が10〜20
0オングストローム程度でしかも無定形の細孔構造をも
ったものとなる。細孔径をこれ以上大きくすることは難
しく、そのため触媒等の担体としては、不適当である。
また、表面活性基の配向性を制御することもできない。
Since the metal oxide thin film produced by the sol-gel method is a three-dimensional crosslinked body, it has a pore size of 10 to 20.
The pore structure is about 0 angstrom and has an amorphous pore structure. It is difficult to make the pore size larger than this, and therefore it is unsuitable as a carrier for catalysts and the like.
Further, it is not possible to control the orientation of the surface active groups.

【0005】このように、従来のゾル−ゲル法では、金
属酸化物薄膜の膜厚,細孔構造,表面活性基の配向性等
を分子レベルで制御することは困難である。
As described above, in the conventional sol-gel method, it is difficult to control the film thickness of the metal oxide thin film, the pore structure, the orientation of the surface active groups, etc. at the molecular level.

【0006】これらの欠陥を防止する手段として、バル
ク体の合成にあっては、ホルムアミド,ジメチルホルム
アミド等の有機溶媒を乾燥制御剤として添加する方法が
一部で採用されている。しかし、この方法はバルク体の
作製に留まり、フィルム状の薄膜をゾル−ゲル法によっ
て製造することは不可能とされている。たとえば、薄膜
のクラックを防止するため、有機溶媒等の乾燥制御剤を
添加しても、展開液が水であるとき、どのような親水性
の有機溶媒を使用しても、その添加量には限度がある。
そのため、乾燥制御剤としての効果を呈するまでには及
ばず、クラック発生を完全に抑制することができない。
As a means for preventing these defects, in the synthesis of the bulk body, a method of adding an organic solvent such as formamide or dimethylformamide as a drying control agent has been partially adopted. However, this method is limited to the production of a bulk body, and it is considered impossible to produce a film-shaped thin film by the sol-gel method. For example, in order to prevent cracking of the thin film, even if a drying control agent such as an organic solvent is added, when the developing solution is water, no matter what hydrophilic organic solvent is used, There is a limit.
Therefore, it does not reach the effect as a drying control agent, and the generation of cracks cannot be completely suppressed.

【0007】そこで、従来のゾル−ゲル法を改善するた
め、分子の両端に極性基及び疎水基が付加された両親媒
性化合物と金属アルコキサイドとを含有する展開液を調
製し、この展開液を基板上に展開した後、基板上に形成
された複合膜から溶媒を除去することにより、両親媒性
化合物及び薄膜前駆体としての金属アルコキシシラン物
質を含有する薄膜を作製することが特願平1−1314
78号で提案されている。得られた薄膜は、両親媒性化
合物の分子集合体を鋳型として金属アルコキシシラン物
質が分配されているため、両親媒性化合物を抽出すると
き、分子レベルで構造制御された多層状及び多孔質の金
属酸化物薄膜となる。また、溶媒が除去された複合膜か
らM (OR)n, M (OH)n等の加水分解重縮合反応を促
進させて、薄膜の改質を行うことも紹介されている。
Therefore, in order to improve the conventional sol-gel method, a developing solution containing an amphipathic compound having a polar group and a hydrophobic group at both ends of a molecule and a metal alkoxide is prepared, and this developing solution is prepared. Japanese Patent Application No. Hei 1 (1999) -109242 discloses that a thin film containing an amphipathic compound and a metal alkoxysilane substance as a thin film precursor is prepared by removing the solvent from the composite film formed on the substrate after spreading on the substrate. -1314
Proposed in No. 78. The obtained thin film, in which the metal alkoxysilane substance is distributed using the molecular assembly of the amphipathic compound as a template, has a multi-layered structure and a porous structure in which the structure is controlled at the molecular level when the amphipathic compound is extracted. It becomes a metal oxide thin film. It is also introduced that the thin film is modified by promoting the hydrolytic polycondensation reaction of M (OR) n , M (OH) n and the like from the composite film from which the solvent has been removed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この方法では、アルコ
キシシランが他の金属アルコキサイドに比較して加水分
解性が低いため、水性の展開液を使用することができ
る。しかし、加水分解性の高い金属アルコキサイドを薄
膜前駆体として使用するとき、展開液の調製時に沈殿が
生じ易い。この点で、先に提案された方法は、ポリシロ
キサンフィルム以外の金属酸化物薄膜の製造には適した
ものとはいえない。
In this method, since the alkoxysilane has a lower hydrolyzability than other metal alkoxides, an aqueous developing solution can be used. However, when a highly hydrolyzable metal alkoxide is used as a thin film precursor, precipitation tends to occur during preparation of the developing solution. In this respect, the previously proposed method is not suitable for producing a metal oxide thin film other than the polysiloxane film.

【0009】また、分子レベルで構造制御された薄膜を
得る上で必要な分子集合体は、水溶液中においてのみ形
成され、非水系の溶媒中では形成されない。そのため、
薄膜前駆体としての金属アルコキサイドも、加水分解速
度が早く、空気中の水分に対しても反応する極めて不安
定なものである。しかも、Ti,Zr,Sn等を取り込
んだ薄膜を製造することが難しく、得られる薄膜の種類
に制約が加わる。更に、多量の水の存在下で金属アルコ
キサイドの加水分解重縮合反応が容易に進行するため、
重縮合の程度を制御することも困難である。
Further, the molecular assembly necessary for obtaining a thin film whose structure is controlled at the molecular level is formed only in an aqueous solution and not in a non-aqueous solvent. for that reason,
Metal alkoxide as a thin film precursor is also an extremely unstable substance which has a high hydrolysis rate and reacts with moisture in the air. Moreover, it is difficult to manufacture a thin film that incorporates Ti, Zr, Sn, etc., and the type of thin film obtained is restricted. Furthermore, the hydrolysis polycondensation reaction of metal alkoxide easily proceeds in the presence of a large amount of water,
It is also difficult to control the degree of polycondensation.

【0010】このような問題を解消する方法としては、
特願平3−68047号で提案した方法がある。この方
法では、溶媒中に存在する両親媒性化合物の集合状態を
利用して分子レベルで構造制御された薄膜を製造する方
法において、両親媒性化合物と薄膜前駆体としての金属
アルコキサイドとを含有する展開液を非水溶媒で調製す
ることにより、展開液調製時の金属アルコキサイドの沈
殿生成を防ぎ、更に調製した展開液から展開法で製膜す
るときクラックの発生が抑えられた金属酸化物薄膜を得
ることが可能とされている。
As a method of solving such a problem,
There is a method proposed in Japanese Patent Application No. 3-68047. In this method, a method for producing a thin film whose structure is controlled at the molecular level by utilizing the aggregated state of amphipathic compounds present in a solvent contains an amphipathic compound and a metal alkoxide as a thin film precursor. By preparing the developing solution with a non-aqueous solvent, it is possible to prevent the metal alkoxide from precipitating when the developing solution is prepared, and to prevent the occurrence of cracks when forming a film from the prepared developing solution by the developing method. It is possible to obtain.

【0011】すなわち、フルオロカーボン鎖を有し、有
機溶媒に対する親和性がない基と極性基とが分子の両端
に負荷された両親媒性化合物と金属アルコキサイドとを
含有する展開液を非水溶媒で調製し、この展開液を基板
表面に展開した後、基板上に形成された複合薄膜から溶
媒を除去して金属酸化物薄膜を得ている。しかし、新し
く提案された方法によるとき、金属アルコキサイドM
(OR)nの種類や添加量が極めて少ない場合等では、均
一な薄膜が得られない場合がある。たとえば、Cu (O
CH3)2 ,Ca (OCH3)2 ,Ba (OC25)2 ,Z
n (OC25)2等の官能性が低い金属アルコキサイド
では、それ自身単独の酸化物薄膜を得ようとしても、架
橋が一次元的或いは二次元的にしか進行せず、薄膜にな
りにくい場合がある。
That is, a developing solution containing an amphipathic compound having a fluorocarbon chain and having no affinity for an organic solvent and a polar group at both ends of the molecule and a metal alkoxide was prepared in a non-aqueous solvent. Then, after the developing solution is spread on the surface of the substrate, the solvent is removed from the composite thin film formed on the substrate to obtain a metal oxide thin film. However, when using the newly proposed method, metal alkoxide M
If the type and amount of (OR) n are extremely small, a uniform thin film may not be obtained. For example, Cu (O
CH 3) 2, Ca (OCH 3) 2, Ba (OC 2 H 5) 2, Z
With metal alkoxides having low functionalities such as n (OC 2 H 5 ) 2 , even if one attempts to obtain an oxide thin film by itself, cross-linking proceeds only one-dimensionally or two-dimensionally, and it is difficult to form a thin film. There are cases.

【0012】また、超薄膜の多層状からなる金属酸化物
薄膜を得ようとする場合等では、金属アルコキサイドの
添加量を極少量にすることによって、目標とする超薄膜
が得られる。しかし、取扱いが容易な自己支持性をもっ
た薄膜にはなり難く、脆い金属酸化物薄膜になりがちで
ある。
Further, in the case of obtaining a metal oxide thin film having a multi-layered ultra thin film, the target ultra thin film can be obtained by setting the addition amount of metal alkoxide to an extremely small amount. However, it is difficult to form a self-supporting thin film that is easy to handle, and tends to be a brittle metal oxide thin film.

【0013】更に、金属アルコキサイドの他に、第2,
第3成分として添加する金属に適当なアルコキサイドが
ない場合、すなわち使用したい溶媒に溶解しにくい場合
や合成が困難な場合には、In(CH3 COCH2 CO
CH3),Zn(CH3 COCH2 COCH3)2 等の金属
アセチルアセトネートやPb(CH3 COO)2,Y(C
1735COO)3,Ba(HCOO)2等の金属カルボキシ
レートを始めとする金属有機酸塩を添加して、2種以上
の金属元素からなる金属酸化物薄膜を得ることも考えら
れる。しかし、このような場合では、アルコキサイドと
アセチルアセトネート等との加水分解速度や重縮合後の
クラック度等が大きく異なるため、均一な超薄膜からな
る金属酸化物薄膜を得ることができない。
In addition to the metal alkoxide,
If the metal added as the third component does not have a suitable alkoxide, that is, if it is difficult to dissolve in the solvent to be used or if the synthesis is difficult, In (CH 3 COCH 2 CO
CH 3 ), Zn (CH 3 COCH 2 COCH 3 ) 2 and other metal acetylacetonates, Pb (CH 3 COO) 2 , Y (C
It is also conceivable to add a metal organic acid salt such as a metal carboxylate such as 17 H 35 COO) 3 or Ba (HCOO) 2 to obtain a metal oxide thin film composed of two or more kinds of metal elements. However, in such a case, since the hydrolysis rate of alkoxide and acetylacetonate or the like, the crack degree after polycondensation, and the like are greatly different, a metal oxide thin film having a uniform ultrathin film cannot be obtained.

【0014】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、展開液としてラジカル重合性モノ
マーを添加した溶液を使用し、薄膜形成後にラジカル重
合性モノマーを重合させて二次元的に架橋した超薄膜ポ
リマーを含む複合薄膜を形成することにより、金属酸化
物の超薄膜化に伴った脆さや異種の出発原料に由来する
架橋速度の差に起因してクラックが金属酸化物薄膜に発
生すること等を防ぎ、自己支持性のある安定した均一な
金属酸化物薄膜を得ることを目的とする。
The present invention has been devised in order to solve such a problem. A solution containing a radical-polymerizable monomer is used as a developing solution, and the radical-polymerizable monomer is polymerized after forming a thin film. By forming a composite thin film containing a dimensionally cross-linked ultra-thin film polymer, cracks are caused by the brittleness accompanying the ultra-thinning of metal oxides and the difference in the cross-linking rate derived from different starting materials. It is an object of the present invention to obtain a stable and uniform metal oxide thin film having self-supporting property by preventing the thin film from being generated.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の金属酸化物薄膜
製造方法は、その目的を達成するため、フルオロカーボ
ン鎖を有し、有機溶媒に対する親和性がない基と極性基
とが分子の両端に付加された両親媒性化合物,金属アル
コキサイド及びラジカル重合性モノマーを含有する展開
液を非水溶媒で調製し、該展開液を基板表面に展開して
ラジカル重合性モノマーを含有する両親媒性化合物の多
層二分子膜を調製した後、前記ラジカル重合性モノマー
を重合させて二次元的に架橋した超薄層ポリマーを含む
複合薄膜を形成することを特徴とする。
In order to achieve the object, the method for producing a metal oxide thin film of the present invention has a fluorocarbon chain and a group having no affinity for an organic solvent and a polar group at both ends of the molecule. A developing solution containing the added amphipathic compound, metal alkoxide and radically polymerizable monomer is prepared in a non-aqueous solvent, and the developing solution is spread on the substrate surface to obtain an amphiphilic compound containing a radically polymerizable monomer. After the multilayer bilayer membrane is prepared, the radical-polymerizable monomer is polymerized to form a composite thin film containing a two-dimensionally cross-linked ultrathin layer polymer.

【0016】展開液には、特願平3−68047号と同
様に、金属アルコキサイドの部分的な加水分解重縮合反
応を積極的に行わせるため、少量の水を添加することも
できる。また、溶媒を除去した後の複合薄膜に対して分
解重縮合反応を促進させる化学的処理又は熱的処理を施
した後、両親媒性化合物を抽出することもできる。
As in Japanese Patent Application No. 3-68047, a small amount of water can be added to the developing solution in order to positively carry out a partial hydrolysis polycondensation reaction of metal alkoxide. Further, the amphipathic compound can be extracted after subjecting the composite thin film after removing the solvent to a chemical treatment or a thermal treatment for promoting the decomposition polycondensation reaction.

【0017】本発明で使用される両親媒性化合物は、同
一分子内に極性基及び疎水基の両方を有する化合物であ
る。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,ホスホニウム塩,ポリエーテル
類,アルコール類,スルホニウム塩,糖残基類等を含め
た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。他方、有機溶媒に対する親和性がない基(以
下、疎溶媒基という)としては、フルオロカーボンを含
むアルキル基,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。
The amphipathic compound used in the present invention is a compound having both a polar group and a hydrophobic group in the same molecule. As the polar group, sulfonate, sulfate, ammonium salt, polyamine salt, carboxylate, sulfonyl salt,
Polyols including phosphates, phosphonates, phosphonium salts, polyethers, alcohols, sulfonium salts, sugar residues and the like and combinations of these groups can be used. On the other hand, as a group having no affinity for an organic solvent (hereinafter referred to as a solvent-phobic group), an alkyl group containing a fluorocarbon, an alkylallyl group, an alicyclic group, a condensed polycyclic group or a combination of these groups may be used. it can.

【0018】本発明で使用される両親媒性化合物とし
て、炭素数2〜20のフルオロアルキルカルボン酸,炭
素数7〜13のパーフルオロアルキルカルボン酸,N−
プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロ
オクタンスルホンアミド等のフッ素系界面活性剤や、特
願平2−59019号公報で紹介されているフルオロカ
ーボン鎖とより分子配向性の高い炭化水素鎖を組合せた
両親媒性化合物が例示される。これらの両親媒性化合物
は、水ばかりでなく、種々の溶媒中でも集合状態を形成
し、展開法による製膜で規則的な配向性をもった薄膜を
得ることができる。また、ラジカル重合性モノマーを取
り込むことができ、取り込まれたラジカル重合性モノマ
ーが二次元的に架橋した超薄層積層体を形成するため、
より自己支持性を備えたフィルム状の金属酸化物薄膜を
製造することが可能となる。
As the amphipathic compound used in the present invention, fluoroalkylcarboxylic acid having 2 to 20 carbon atoms, perfluoroalkylcarboxylic acid having 7 to 13 carbon atoms, N-
Fluorine-based surfactants such as propyl-N- (2-hydroxyethyl) perfluorooctanesulfonamide and fluorocarbon chains introduced in Japanese Patent Application No. 2-59019 and hydrocarbon chains having a higher molecular orientation are used. A combination of amphipathic compounds is illustrated. These amphipathic compounds form an aggregated state not only in water but also in various solvents, and a thin film having a regular orientation can be obtained by the film formation by the expansion method. In addition, a radically polymerizable monomer can be incorporated, and the incorporated radically polymerizable monomer forms a two-dimensionally crosslinked ultrathin layer laminate,
It becomes possible to manufacture a film-shaped metal oxide thin film having more self-supporting properties.

【0019】金属酸化物薄膜の前駆体となる金属アルコ
キサイドは、M (OR)nの一般式で表される。ただし、
Mは金属元素,Rはアルキル基,nは金属元素Mの酸化
数をそれぞれ示す。
The metal alkoxide serving as the precursor of the metal oxide thin film is represented by the general formula of M (OR) n . However,
M represents a metal element, R represents an alkyl group, and n represents the oxidation number of the metal element M.

【0020】金属元素Mとしては、Ti,Al,Zr,
Si等が掲げられる。これら金属元素Mのアルコキサイ
ドの例としては、Ti(iso−OC37)4 ,Al(is
o−OC37)3 ,Zr(OCH3)4 ,Si(OCH3)4
Si(OC49)4 ,Si(OC25)4 ,Ba(OC25)
2 等がある。また、これらの金属アルコキサイドの外に
も、Ge,B,Li,Na,Fe,Ga,Mg,P,S
b,Sn,Ta,V等の金属アルコキサイドが使用され
る。その他の金属アルコキサイドに関しても、一般的に
ゾル−ゲル法で使用可能とされているものであれば、全
て本発明の製造方法に使用することができる。
As the metal element M, Ti, Al, Zr,
Si etc. are listed. Examples of alkoxides of these metal elements M include Ti (iso-OC 3 H 7 ) 4 and Al (is
o-OC 3 H 7) 3 , Zr (OCH 3) 4, Si (OCH 3) 4,
Si (OC 4 H 9 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , Ba (OC 2 H 5 )
There is 2 mag. In addition to these metal alkoxides, Ge, B, Li, Na, Fe, Ga, Mg, P, S
Metallic alkoxides such as b, Sn, Ta and V are used. As for other metal alkoxides, any metal alkoxide generally usable in the sol-gel method can be used in the production method of the present invention.

【0021】金属アルコキサイドM (OR)nが加水分解
を受けてM (OH)n基を生成し、M(OH)n相互の脱水
反応或いはM (OH)nとM (OR)nとの間の脱アルコー
ル反応により重縮合反応が行われ、メタノキサン結合M
−O−Mの生成によって架橋し、薄膜が形成される。
[0021] between the metal alkoxide M (OR) n is subjected to hydrolysis to produce the M (OH) n group, M (OH) n mutual dehydration reaction or M (OH) n and M (OR) n The polycondensation reaction is carried out by the dealcoholization reaction of
The formation of -OM crosslinks to form a thin film.

【0022】このときの反応を式で表すと、次の通りで
ある。 加水分解反応:M (OR)n+xH2 O→M (OH)x (OR)n-x+xROH 重縮合反応:(脱水) −M−OH+H−O−M→−M−O−M+H2 O (脱アルコール) −M−OH+R−O−M→−M−O−M+ROH
The reaction at this time is expressed as follows. The hydrolysis reaction: M (OR) n + xH 2 O → M (OH) x (OR) nx + xROH polycondensation :( dehydration) -M-OH + H-O -M → -M-O-M + H 2 O ( dealcoholation ) -M-OH + R-OM->-M-OM-ROH

【0023】金属アルコキサイドM (OR)nにおけるR
は、加水分解を受けてM (OH)n基を生成することが必
要である。具体的には、メチル,エチル,プロピル,ブ
チル,アセトキシ,アセチルアセナト等がRとして掲げ
られる。また、これらのノルマルアルコキサイドの外
に、たとえばセカンダリーブトキシド,ターシャリーブ
トキシド,イソブトキシド等の異性体も掲げられる。
R in the metal alkoxide M (OR) n
Needs to undergo hydrolysis to form M (OH) n groups. Specifically, R is methyl, ethyl, propyl, butyl, acetoxy, acetylacenato or the like. In addition to these normal alkoxides, isomers such as secondary butoxide, tertiary butoxide and isobutoxide are also listed.

【0024】金属アルコキサイドM (OR)nは、単独で
も或いは2種以上の組合せでも使用することができる。
また、金属酸化物薄膜を形成するため、前駆体となる金
属アルコキサイドの他に、金属アセチルアセトネートM
(CH3 COCH2 COCH3)n ,金属カルボキシレー
トM(RCOO)n等を少量添加することもできる。金属
アセチルアセトネートM(CH3 COCH2 COCH3)
n としては、In(CH3 COCH2 COCH3),Zn
(CH3 COCH2 COCH3),Ti(O−isoC3
7)2 [OC(CH3)CHCOCH32 ,Ti(CH
3 COCH2 COCH3)等がある。また、金属カルボキ
シレートM(RCOO)nとしては、Pb(CH3 CO
O)2,Y(C1735COO)3,Ba(HCOO)2等があ
る。更に、他のアルコキサイドや金属アセチルアセトネ
ート,金属カルボキシレート等に関しても、本発明は制
約を受けるものではなく、全ての種々なアルコキサイド
を有する金属アルコキサイドや全ての種々な金属アセチ
ルアセトネートや金属カルボキシレートを同様に使用す
ることができる。
The metal alkoxide M (OR) n can be used alone or in combination of two or more kinds.
Further, in order to form a metal oxide thin film, in addition to metal alkoxide serving as a precursor, metal acetylacetonate M
It is also possible to add a small amount of (CH 3 COCH 2 COCH 3 ) n , metal carboxylate M (RCOO) n, or the like. Metal acetylacetonate M (CH 3 COCH 2 COCH 3 )
n is In (CH 3 COCH 2 COCH 3 ), Zn
(CH 3 COCH 2 COCH 3) , Ti (O-isoC 3
H 7 ) 2 [OC (CH 3 ) CHCOCH 3 ] 2 , Ti (CH
3 COCH 2 COCH 3 ) and the like. The metal carboxylate M (RCOO) n is Pb (CH 3 CO
O) 2 , Y (C 17 H 35 COO) 3 , Ba (HCOO) 2 and the like. Furthermore, the present invention is not limited to other alkoxides, metal acetylacetonates, metal carboxylates and the like, and metal alkoxides having all kinds of alkoxides and all kinds of metal acetylacetonates and metal carboxylates are not limited. Can be used as well.

【0025】両親媒性化合物及び金属アルコキサイドと
共に添加されて展開液成分となるラジカル重合性モノマ
ーは、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。これら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
複合薄膜を調製する方法は、特願平1−58885号に
示されているが、それに拘束されることなく、他のモノ
マー及び調製方法も採用可能である。
The radical-polymerizable monomer, which is added together with the amphipathic compound and the metal alkoxide to serve as the developing solution component, may be used alone or in a combination of a plurality of polyfunctional monomers of the following formula. Note that R in the following equation
Represents CH 3 or H. These radical-polymerizable monomers and a method for polymerizing the monomers to prepare a composite thin film containing an ultrathin layer polymer are shown in Japanese Patent Application No. 1-58885, but are not restricted thereto and other monomers And the preparation method can also be adopted.

【0026】[0026]

【化1】 [Chemical 1]

【0027】[0027]

【化2】 [Chemical 2]

【0028】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して
は、次の化合物が例示される。
It is also possible to mix a monofunctional monomer or a diluent such as ethylene glycol or glycerin with these polyfunctional monomers. The following compounds are exemplified as usable monofunctional monomers.

【0029】[0029]

【化3】 [Chemical 3]

【0030】前述したフルオロカーボン鎖を疎溶媒基に
有する両親媒性化合物が集合状態を形成するため、展開
液として、水よりも極性の低いアルコール類,エーテル
類,ケトン類,エステル類,ハロゲン化アルカン類,ニ
トリル類,有機酸類,有機塩基類,芳香族炭化水素類,
飽和及び不飽和炭化水素類等の有機溶媒を用いることが
できる。このとき、金属アルコキサイドの加水分解性や
空気中から取り込まれる水分とCO2 ガスの酸性触媒に
よる効果も考慮して、展開液に添加される水の量を調整
するとき、金属アルコキサイドの加水分解重縮合の度合
いを制御することができる。その結果、目的に応じて多
孔性や層状に変化させた構造をもつ薄膜を製造すること
ができる。更に、M (OR)n基の加水分解を促進するた
めに、少量の酸性物質或いは塩基性物質を添加しても良
い。
Since the amphipathic compound having a fluorocarbon chain as a lyophobic group forms an aggregated state, as a developing solution, alcohols, ethers, ketones, esters, halogenated alkanes having a polarity lower than that of water are used. , Nitriles, organic acids, organic bases, aromatic hydrocarbons,
Organic solvents such as saturated and unsaturated hydrocarbons can be used. At this time, when the amount of water added to the developing solution is adjusted in consideration of the hydrolyzability of the metal alkoxide and the effect of the moisture taken from the air and the acid catalyst of CO 2 gas, the hydrolysis weight of the metal alkoxide is adjusted. The degree of condensation can be controlled. As a result, it is possible to manufacture a thin film having a structure in which the porosity or the layer shape is changed according to the purpose. Furthermore, a small amount of an acidic substance or a basic substance may be added in order to accelerate the hydrolysis of the M (OR) n group.

【0031】両親媒性化合物にラジカル重合性モノマー
及び金属アルコキサイドを添加した展開液を特願平1−
58885号で提案した方法と同様に、基板上に展開し
た後、溶媒を蒸発させ、ラジカル重合性モノマー及び金
属アルコキサイドを含有する複合薄膜を調製する。そし
て、複合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む複合薄膜を作製す
る。この複合薄膜の化学的処理,熱的処理等は、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複
合薄膜と同様の条件下で行うことができる。化学的処理
或いは熱的処理された複合薄膜は、両親媒性化合物を抽
出することによってポリマー複合金属酸化物薄膜とな
る。
A developing solution obtained by adding a radically polymerizable monomer and a metal alkoxide to an amphipathic compound is disclosed in Japanese Patent Application No.
Similar to the method proposed in 58885, after spreading on a substrate, the solvent is evaporated to prepare a composite thin film containing a radically polymerizable monomer and a metal alkoxide. Then, the radical-polymerizable monomer contained in the composite thin film is polymerized by thermal polymerization, photopolymerization, radiation polymerization or the like to produce a composite thin film containing a two-dimensionally cross-linked ultrathin layer polymer. The chemical treatment, thermal treatment, etc. of this composite thin film can be carried out under the same conditions as the composite thin film prepared from the developing solution containing no radically polymerizable monomer. The chemically or thermally treated composite thin film becomes a polymer composite metal oxide thin film by extracting the amphipathic compound.

【0032】展開液が展開される基板には、ガラス板,
石英板,フロロポア,グラファイト板,シリコン板,テ
フロン板,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し、残りの表面を疎水化す
ることも有効である。
The substrate on which the developing solution is spread is a glass plate,
Quartz plate, fluoropore, graphite plate, silicon plate, Teflon plate, dense polymer film, porous polymer film, etc. The surface of the substrate may be subjected to a hydrophilic treatment or a hydrophobic treatment depending on the type of developing solution. For example, it is also effective to hydrophilize a part of the surface of the substrate and hydrophobize the remaining surface so that the developing solution is spread over a predetermined area on the surface of the substrate.

【0033】基板上に展開された展開液から溶媒が除去
され、両親媒性化合物と金属アルコキサイドの複合薄膜
が形成される。金属アルコキサイドが両親媒性化合物の
分子集合体の規則性に従って存在し、また空気中の水分
による部分的な加水分解を抑えるため、溶媒の除去は徐
々に行うことが好ましい。また、ドライボックス等の乾
燥容器中で溶媒を除去することにより、空気中の水分や
CO2 ガスによる金属アルコキサイドの部分的な加水分
解を更に抑えることも可能である。
The solvent is removed from the developing solution spread on the substrate to form a composite thin film of the amphipathic compound and the metal alkoxide. Since the metal alkoxide is present according to the regularity of the molecular assembly of the amphipathic compound and the partial hydrolysis by the water in the air is suppressed, the solvent is preferably removed gradually. Further, by removing the solvent in a drying container such as a dry box, it is possible to further suppress partial hydrolysis of the metal alkoxide by water in the air or CO 2 gas.

【0034】引き続いて化学的処理或いは熱的処理を行
い、M (OR)nやM (OH)n基の加水分解重縮合反応を
進める。化学的処理としては、酸性物質や塩基性物質を
使用した処理が掲げられる。たとえば、塩酸,硝酸,硫
酸,酢酸,アンモニア,アミン,水酸化ナトリウム等の
液体或いは溶液に複合薄膜を直接浸漬する処理や、これ
ら酸性或いは塩基性物質の蒸気に複合薄膜を晒す処理等
が有効である。また、複合薄膜を数百℃で熱処理する方
法も有効である。
Subsequently, chemical treatment or thermal treatment is carried out to advance the hydrolysis polycondensation reaction of M (OR) n or M (OH) n groups. Examples of the chemical treatment include treatment using an acidic substance or a basic substance. For example, it is effective to directly immerse the composite thin film in a liquid or solution of hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, ammonia, amine, sodium hydroxide or the like, or to expose the composite thin film to the vapor of these acidic or basic substances. is there. A method of heat-treating the composite thin film at several hundreds of degrees Celsius is also effective.

【0035】このようにして作製された複合薄膜は、両
親媒性化合物の種類によって選択された抽出剤で両親媒
性化合物を抽出除去することにより、分子レベルで構造
制御された金属酸化物薄膜となる。
The composite thin film thus prepared is a metal oxide thin film whose structure is controlled at the molecular level by extracting and removing the amphipathic compound with an extractant selected according to the type of amphipathic compound. Become.

【0036】[0036]

【作用】本発明者等は、非水系の有機溶媒中でも多様な
分子組織体を形成するフルオロカーボン鎖を有する両親
媒性化合物に着目し、この両親媒性化合物が形成する規
則的な分子集合体を分子鋳型としてゾル−ゲル法を適用
するとき、加水分解性が高く水溶媒中では沈殿を生じる
ような金属アルコキサイドでも、分子レベルで構造制御
された金属酸化物薄膜を製造することが可能であり、し
かも極めて薄い金属酸化物薄膜をこれらの方法で得る場
合にバインダーとしてラジカル重合性モノマーを添加す
ることにより安定した金属酸化物薄膜が得られると考え
た。この考察に基づき、鋭意研究を進めた結果、本発明
を完成するに至った。
The present inventors focused their attention on an amphipathic compound having a fluorocarbon chain that forms various molecular assemblies even in a non-aqueous organic solvent, and found a regular molecular assembly formed by this amphipathic compound. When applying the sol-gel method as a molecular template, it is possible to produce a metal oxide thin film whose structure is controlled at the molecular level, even with metal alkoxide that is highly hydrolyzable and causes precipitation in an aqueous solvent, Moreover, when obtaining an extremely thin metal oxide thin film by these methods, it was considered that a stable metal oxide thin film can be obtained by adding a radical polymerizable monomer as a binder. As a result of earnest research based on this consideration, the present invention has been completed.

【0037】分子の両端に極性基及びフルオロカーボン
鎖を有する疎溶媒基をもつ両親媒性化合物は、水のみな
らず、有機溶媒中でも分子集合体を形成することが知ら
れている。詳細については、特願平2−59019号で
説明しているのでここでは省略するが、疎水性の高いフ
ルオロカーボン鎖とより分子配向性の高い炭化水素鎖と
を組合せた疎溶媒基をもつ両親媒性化合物を有機溶媒に
溶解或いは分散させ、適宜の基板上に展開することによ
り、分子レベルで規則的な配向性をもった薄膜を得るこ
とができる。
It is known that an amphipathic compound having a polar group and a solvophobic group having a fluorocarbon chain at both ends of a molecule forms a molecular aggregate not only in water but also in an organic solvent. The details are described in Japanese Patent Application No. 2-59019 and thus omitted here, but an amphipathic group having a solvophilic group in which a fluorocarbon chain having a high hydrophobicity and a hydrocarbon chain having a higher molecular orientation are combined. By dissolving or dispersing the organic compound in an organic solvent and developing it on an appropriate substrate, a thin film having a regular orientation at the molecular level can be obtained.

【0038】これに対し、疎溶媒基にフルオロカーボン
鎖をもたない炭化水素鎖のみの両親媒性化合物は、水に
分散させるときには分子集合体を形成するが、有機溶媒
への分散で分子集合体を形成することは困難である。こ
のことに関しては、特願平1−58889号で詳しく説
明しているので、ここでは省略する。
On the other hand, an amphipathic compound having only a hydrocarbon chain having no fluorocarbon chain as a lyophobic group forms a molecular aggregate when dispersed in water, but is dispersed in an organic solvent. Is difficult to form. This has been described in detail in Japanese Patent Application No. 1-58889, and will not be described here.

【0039】フルオロカーボン鎖を有する両親媒性化合
物の有機溶媒に溶解或いは分散させた展開液に加水分解
性の高い金属アルコキサイドを添加することにより、両
親媒性化合物が形成する規則配向性をもった分子集合体
を鋳型として、金属アルコキサイドは展開液中に固定さ
れる。更に、少量の水の添加等によって部分的な加水分
解重縮合反応を起こさせた金属アルコキサイドを展開液
に添加したり、或いは展開液に少量の水を分散させて展
開液を調製すると、金属アルコキサイドは、両親媒性化
合物の分子集合体を鋳型にして加水分解重縮合反応を進
め、ある程度の橋掛けを形成し、固定化される。これら
の方法は、両親媒性化合物や金属アルコキサイドの種類
及びその添加量によって調製の方法が異なる。そこで、
適当な条件を選択することによって、金属アルコキサイ
ドの加水分解重縮合反応の速さ等を変え、薄膜の構造形
態を分子レベルで制御することが可能となる。
A molecule having an ordered orientation formed by an amphipathic compound by adding a highly hydrolyzable metal alkoxide to a developing solution obtained by dissolving or dispersing an amphipathic compound having a fluorocarbon chain in an organic solvent. The metal alkoxide is fixed in the developing solution using the aggregate as a template. Furthermore, if a metal alkoxide, which has been partially hydrolyzed and polycondensed by adding a small amount of water, is added to the developing solution, or if a small amount of water is dispersed in the developing solution to prepare the developing solution, the metal alkoxide can be prepared. Is immobilized by forming a certain degree of cross-linking by proceeding with a hydrolysis polycondensation reaction using a molecular assembly of an amphipathic compound as a template. In these methods, the preparation method differs depending on the type of the amphipathic compound or the metal alkoxide and the addition amount thereof. Therefore,
By selecting appropriate conditions, it becomes possible to change the speed of the hydrolysis polycondensation reaction of metal alkoxide, etc., and control the structural morphology of the thin film at the molecular level.

【0040】ラジカル重合性モノマーを添加した展開液
溶液から複合薄膜を作製するとき、重縮合反応後に形成
されたポリマーが補強材として働き、自己支持性の高い
薄膜が得られる。この超薄層複合薄膜は、高い自己支持
性をもっており、取扱いが容易である。この長所は、金
属アルコキサイドの添加量を極めて少なくした金属酸化
物の超薄膜を製造する場合に有利である。得られた複合
薄膜を数百℃で熱処理するとき、同時にポリマーも焼却
され、微細構造をもつ金属酸化物薄膜が得られる。
When a composite thin film is prepared from a developing solution containing a radical-polymerizable monomer, the polymer formed after the polycondensation reaction acts as a reinforcing material to obtain a thin film having high self-supporting property. This ultrathin layer composite thin film has high self-supporting property and is easy to handle. This advantage is advantageous when producing an ultrathin film of a metal oxide in which the amount of metal alkoxide added is extremely small. When the obtained composite thin film is heat-treated at several hundreds of degrees Celsius, the polymer is also incinerated at the same time to obtain a metal oxide thin film having a fine structure.

【0041】しかも、展開液を有機溶媒で調製している
ため、水に添加するとすぐに沈殿を生じるものは勿論、
空気中でもすぐに沈殿を生成する金属アルコキサイドを
容易に展開液中に添加することができる。更には、一般
にゾル−ゲル法で問題となる架橋反応に伴う体積収縮に
よるクラック等の欠陥発生も、乾燥制御剤として働く有
機溶媒によって抑制される。
In addition, since the developing solution is prepared with an organic solvent, not only those which cause precipitation immediately when added to water,
A metal alkoxide that forms a precipitate immediately in air can be easily added to the developing solution. Furthermore, the occurrence of defects such as cracks due to volumetric shrinkage associated with the crosslinking reaction, which is generally a problem in the sol-gel method, is also suppressed by the organic solvent that functions as a drying control agent.

【0042】[0042]

【実施例】以下、実施例によって、本発明を具体的に説
明する。なお、本実施例で使用した両親媒性化合物は、
次式1〜2で表される化合物である。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. The amphipathic compound used in this example is
It is a compound represented by the following formulas 1-2.

【0043】[0043]

【化4】 [Chemical 4]

【0044】実施例1:20mMの両親媒性化合物1を
メタノールに溶解させた後、次式で表される2官能モノ
マーを両親媒性化合物1と等モル量、及び重合開始剤と
して2官能モノマーに対し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)ケトンを混合して添加した。更に、両親媒
性化合物1に対し0.5倍モル量の金属アルコキサイド
Ti(O−isoC37)4 を添加し、展開液を調製し
た。
Example 1 After dissolving 20 mM of the amphipathic compound 1 in methanol, the bifunctional monomer represented by the following formula was used in an equimolar amount with the amphipathic compound 1, and the bifunctional monomer was used as a polymerization initiator. 2 mol% of 4 (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxyethoxy-2)
-Propyl) ketone was mixed and added. Furthermore, with respect to amphiphilic compound 1 was added to 0.5-fold molar amount of metal alkoxide Ti (O-isoC 3 H 7 ) 4, to prepare a developing solution.

【0045】[0045]

【化5】 [Chemical 5]

【0046】この展開液を、フッ素樹脂フィルム枠で取
り囲まれたガラス板(以下、これを単にガラス板とい
う)の上に滴下し、室温に保持された湿度5%以下のド
ライボックス中で2日間放置して、展開液の有機溶媒を
蒸発させることにより複合膜を得た。次いで、アンモニ
ア蒸気を充満させた密閉容器中に複合膜を投入し、室温
で1週間放置した。その後、超高圧水銀ランプを使用し
て紫外線を照射し、2官能モノマーを架橋重合させた。
This developing solution was dropped onto a glass plate surrounded by a fluororesin film frame (hereinafter, simply referred to as a glass plate) and kept in a dry box kept at room temperature and having a humidity of 5% or less for 2 days. After standing, the organic solvent in the developing solution was evaporated to obtain a composite film. Then, the composite film was placed in a closed container filled with ammonia vapor and left at room temperature for 1 week. After that, the bifunctional monomer was cross-linked and polymerized by irradiating with ultraviolet rays using an ultra-high pressure mercury lamp.

【0047】更に、この複合薄膜を電気炉に投入し、昇
温速度10℃/分で昇温し、600℃に10時間放置し
た。その結果、白色の薄膜が得られた。得られた薄膜
は、厚さが数μmであり、クラック等の欠陥がなく、十
分な自己支持性をもつものであった。また、SEM観察
により、微粒子集合体の微細な構造をもっていることが
判った。
Further, this composite thin film was placed in an electric furnace, heated at a temperature rising rate of 10 ° C./minute and left at 600 ° C. for 10 hours. As a result, a white thin film was obtained. The obtained thin film had a thickness of several μm, had no defects such as cracks, and had sufficient self-supporting properties. Further, it was found by SEM observation that the fine particle aggregate had a fine structure.

【0048】これに対し、重合性モノマーを添加するこ
となく調製した展開液を同様の方法によって展開させ処
理した。この場合には、白色微粉状となり、薄膜が作製
されなかった。
On the other hand, the developing solution prepared without adding the polymerizable monomer was developed and treated by the same method. In this case, a white fine powder was formed and a thin film was not produced.

【0049】実施例2:100mMの両親媒性化合物2
をヘキサフルオロベンゼンに溶解させた後、次式で表さ
れる2官能モノマーを両親媒性化合物2と等モル量、及
び重合開始剤として2官能モノマーに対し3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)ケトンを混合して添加し
た。更に、両親媒性化合物2に対して0.1倍モル量の
金属アルコキサイドTi(O−nC49)4 及び同じく
0.1倍モル量のBa(OC25)2 を添加して展開液
を調製した。
Example 2: 100 mM amphipathic compound 2
Was dissolved in hexafluorobenzene, and then the bifunctional monomer represented by the following formula was used in an equimolar amount with the amphipathic compound 2, and as a polymerization initiator, 4 mol of 3 mol% based on the bifunctional monomer was used.
(2-Hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxyethoxy-2-propyl) ketone was mixed and added. Further, 0.1 times molar amount of metal alkoxide Ti (O-nC 4 H 9 ) 4 and 0.1 times molar amount of Ba (OC 2 H 5 ) 2 were added to the amphipathic compound 2. A developing solution was prepared.

【0050】[0050]

【化6】 [Chemical 6]

【0051】この展開液をガラス板上に展開し、実施例
1と同様な条件下で溶媒を蒸発させた後、超高圧水銀ラ
ンプを使用して紫外線を照射し、2官能モノマーを架橋
重合させた。得られた複合薄膜を電気炉に投入し、昇温
速度10℃/分で昇温し、700℃に30分間放置し
た。その結果、白色半透明の薄膜が得られた。この薄膜
は、厚みが10μmであり、SEM観察によるとき均一
な微粒子集合体の微細構造をもつものであった。
This developing solution was spread on a glass plate, the solvent was evaporated under the same conditions as in Example 1, and then ultraviolet rays were irradiated using an ultrahigh pressure mercury lamp to crosslink and polymerize the bifunctional monomer. It was The obtained composite thin film was put into an electric furnace, heated at a heating rate of 10 ° C./min, and left at 700 ° C. for 30 minutes. As a result, a white translucent thin film was obtained. This thin film had a thickness of 10 μm and had a uniform fine structure of fine particle aggregates as observed by SEM.

【0052】他方、重合性モノマーを添加せずに調製し
た展開液を同様な方法によって展開し、高温処理を施し
ても、微粉末状となり、薄膜が得られなかった。
On the other hand, even when the developing solution prepared without adding the polymerizable monomer was developed by the same method and subjected to high temperature treatment, it became fine powder and a thin film could not be obtained.

【0053】実施例1及び2から明らかなように、種々
の金属アルコキサイドを前駆体として、使用する両親媒
性化合物の種類や製造条件を変えることにより、微細構
造をもつ金属酸化物薄膜が作製された。得られた薄膜
は、両親媒性化合物,重合性モノマー等の種類や製造条
件を調整することによって、分子レベルで構造制御され
た微細構造を多様に変える。そのため、目的に応じた機
能を備える超薄膜を製造することが可能となった。この
ように分子レベルで所定の細孔,膜厚,層状構造等を有
した超薄膜は、たとえば、光学材料,物質分離や吸着用
の透過膜,触媒担体,固定化酵素用の生化学担体,燃焼
触媒担体,光電気化学膜,イオン電導体,電子電導体,
超電導体等の材料として、種々の用途に使用することが
できる。
As is clear from Examples 1 and 2, by using various metal alkoxides as precursors and changing the kind of the amphipathic compound to be used and the production conditions, a metal oxide thin film having a fine structure was produced. It was The obtained thin film variously changes the fine structure whose structure is controlled at the molecular level by adjusting the types of amphipathic compounds and polymerizable monomers and the manufacturing conditions. Therefore, it has become possible to manufacture an ultrathin film having a function according to the purpose. The ultrathin film having predetermined pores, film thickness, layered structure, etc. at the molecular level is, for example, an optical material, a permeable membrane for substance separation or adsorption, a catalyst carrier, a biochemical carrier for immobilized enzyme, Combustion catalyst carrier, photoelectrochemical film, ionic conductor, electronic conductor,
It can be used for various purposes as a material for a superconductor or the like.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、有機溶媒中でも分子集合体を形成する両親媒性化合
物の特徴を活用し、展開液を基板上に展開したときに両
親媒性化合物から形成される規則的な分子配向性をもっ
た分子組織体を鋳型として使用し、バインダーとして添
加した重合性モノマーを架橋させることにより、自己支
持性を高め、取扱い性に優れた安定な薄膜を得ることが
できる。また、重合性モノマーの架橋重合反応によって
薄膜の自己支持性が向上するため、金属酸化物の前駆体
である金属アルコキサイドの添加量を極めて少なくする
ことにより、超薄膜の作製も可能となる。しかも、金属
アルコキサイドの添加量が少ない展開液から調製された
薄膜であっても、配向性が高くしかも分子レベルで構造
制御が可能となり、クラックのない薄膜が得られる。こ
のようにして得られた薄膜は、その構造的な特徴を活か
して、高機能の物質分離膜,各種担体,導電膜等として
使用される。
As described above, in the present invention, the characteristics of the amphipathic compound that forms a molecular aggregate even in an organic solvent are utilized, and the amphipathic compound is spread when the developing solution is spread on the substrate. By using a molecular assembly having a regular molecular orientation formed from as a template and crosslinking the polymerizable monomer added as a binder, self-supporting property is improved and a stable thin film with excellent handleability is formed. Obtainable. Further, the self-supporting property of the thin film is improved by the cross-linking polymerization reaction of the polymerizable monomer. Therefore, by making the addition amount of the metal alkoxide, which is the precursor of the metal oxide, extremely small, it becomes possible to produce an ultra-thin film. Moreover, even with a thin film prepared from a developing solution containing a small amount of metal alkoxide added, it is possible to obtain a thin film without cracks because the orientation is high and the structure can be controlled at the molecular level. The thin film thus obtained is used as a highly functional substance separation film, various carriers, a conductive film, etc. by utilizing its structural characteristics.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 勘治 福岡県筑紫野市大字二日市304−1 (72)発明者 国武 豊喜 福岡県粕屋郡志免町桜丘1−19−3 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kanji Sakata 304-1, Futsukaichi, Chikushino, Fukuoka Prefecture (72) Inventor Toyoki Kunitake 1-19-3 Sakuragaoka, Shimen-cho, Kasuya-gun, Fukuoka

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 フルオロカーボン鎖を有し、有機溶媒に
対する親和性がない基と極性基とが分子の両端に付加さ
れた両親媒性化合物,金属アルコキサイド及びラジカル
重合性モノマーを含有する展開液を非水溶媒で調製し、
該展開液を基板表面に展開して前記ラジカル重合性モノ
マーを含有する両親媒性化合物の多層二分子膜を調製し
た後、前記ラジカル重合性モノマーを重合させて二次元
的に架橋した超薄層ポリマーを含む複合薄膜を形成する
ことを特徴とする金属酸化物薄膜の製造方法。 【請求項2】 請求項1記載の展開液が水を一成分とし
て含むものであることを特徴とする金属酸化物薄膜の製
造方法。 【請求項3】 請求項1記載の超薄層ポリマーを含む複
合薄膜に熱的処理或いは化学的処理を施し、前記超薄層
ポリマーを除去することを特徴とする金属酸化物薄膜の
製造方法。
Claims: 1. An amphipathic compound having a fluorocarbon chain and having no affinity for an organic solvent and a polar group added to both ends of the molecule, a metal alkoxide, and a radical-polymerizable monomer. Prepare a developing solution containing a non-aqueous solvent,
The developing solution is spread on the surface of a substrate to prepare a multilayer bilayer membrane of an amphipathic compound containing the radical-polymerizable monomer, and then the radical-polymerizable monomer is polymerized to two-dimensionally cross-link an ultrathin layer. A method for producing a metal oxide thin film, which comprises forming a composite thin film containing a polymer. 2. A method for producing a metal oxide thin film, wherein the developing solution according to claim 1 contains water as one component. 3. A method for producing a metal oxide thin film, which comprises subjecting the composite thin film containing the ultrathin layer polymer according to claim 1 to thermal treatment or chemical treatment to remove the ultrathin layer polymer.
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