JPH0626705B2 - 基質上に単分子層を施すための方法 - Google Patents

基質上に単分子層を施すための方法

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JPH0626705B2
JPH0626705B2 JP61504962A JP50496286A JPH0626705B2 JP H0626705 B2 JPH0626705 B2 JP H0626705B2 JP 61504962 A JP61504962 A JP 61504962A JP 50496286 A JP50496286 A JP 50496286A JP H0626705 B2 JPH0626705 B2 JP H0626705B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、基質上に単分子層（１分子程度の厚みを有す
る層）を形成させるための方法及び装置に関し、より詳
細には基質上に単分子層を連続的に形成させるための実
用的な方法及び装置に関する。
2.従来技術 有機化合物の単分子層は、エレクトロニクスの分野等、
種々の分野に多く利用されている。
例えば、金属−絶縁体−金属ような構成の構造物を形成
するに際し、該絶縁体の厚みを高い精度で制御しなけれ
ばならないような場合に、単分子層が使用される。
両親媒性分子の単分子層を形成させるための公知の手段
として、ラングミュアが教示しているものがある。（J.
Am.ケミカルソサイティ、５７巻（1935年），1007〜101
0頁）。両親媒性分子とは、親水性端部と疎水性端部と
を有しており、一定の方向に配列しているものである。
ラングミュアが教示する方法は、水等の液体が充填され
ているタンク内において、その液面に単分子層を形成さ
せることから成るものである。
この方法は、タンク内の液体と混和しないような溶媒中
に両親媒性分子が溶解している溶液を使用し、該溶液を
タンク内の液面上に広げ、この状態で溶媒を蒸発させる
ことによって該液面上に流動的な単分子層が形成され
る。
このようにして形成された単分子層を、ガス又は液体の
状態から固定状態に変化させるには、一定の表面圧力を
該層に加えてその表面積を減少させることによって行わ
れる。
この結果として、所定の表面圧力が加えられた状態に保
持されている層に所定の基質を通すことによって、該基
質上に単分子層が形成されることとなる。
このような単分子層に圧力を加えるための一般的な方法
は、タンク内の液面上を移動するリークタイト式可動バ
リヤー（leak-tight moving barrier）を用いることに
よって行われる。このようなバリヤーを載置することに
よって、タンク内の液面上に予じめ形成された単分子層
に所定の表面圧力が加えられ、その表面積は減少する。
この操作がなされた後に単分子層の定着乃至塗布操作が
開始される。
単分子層の表面圧力は、可動バリヤーを載置することに
よって所望の圧力値に保持され、これによって基質上に
施すべき分子によって占められていない空間が段階に補
正される。
単分子層の塗布操作が完了すると、可動バリヤーは始め
の位置に戻され、該液体表面は洗浄されて残存物質が除
去され、次いで該液体の全表面に再び新たな両親媒性溶
液が供給される。
このような一般的に方法においては、定期的にタンク内
に液体を充填すること及び単分子層を加圧することが必
要であるため、単分子層を基質上に連続的に施すことが
容易でない。更に単分子層の連続的な加圧を再現性よく
行うことも困難である。また可動バリヤーが単分子層の
一部を圧迫するために、屡々単分子層の破損を生ずる。
固体基質上に両親媒性分子の単分子層を連続的に施すた
めの手段として、米国特許第4,093,757号及び第4,224,8
96号に開示されたものがある。
これらに開示された手段によれば、水タンク内の液面は
互いに隣接する２つの部分に分割される。この分割は、
タンク内の液体に部分的に浸漬している水平回転シリン
ダーによってなされる。
即ち、前記シリンダーを回転させることによって未加圧
の単分子層を一方の部分からこれに隣接する他方の部分
に移送せしめ、かくして該部分において加圧単分子層が
形成される。この回転シリンダーは、未加圧の単分子層
を加圧し、これによって該単分子層に所望の表面圧力が
加えられる。
基質上に単分子層を連続的に施すために、タンク内液面
の一方の部分に両親媒性分子の溶液を連続的に供給し、
次いで前記シリンダーの回転動作によって両親媒性分子
をタンク内の該部分に基質を連続的に若干浸漬する。上
述した方法は着想的には申し分のないものであるが、実
際に商業的に実施するためには、改良すべき種々の欠点
を有している。
例えば、タンクや該タンク内を区画するためのシリンダ
ーの構造及び材質は、所望の実施態様に応じて決定しな
ければならないと開示されている。
また該シリンダーが両親媒性分子によってコートされる
ため、その洗浄が頻繁に必要となる。
更に、シリンダー等の可動部材を単分子層と接触させて
使用するため、単分子層の破壊が生ずる。即ちこれらの
部材が液面上を加圧する結果として該層の連続性が破壊
されるのである。
また従来公知のこの方法では、シリンダー端部の周囲で
の密封性に問題があるため、単分子層の表面圧力を所望
の範囲に設定し、維持することが困難となっている。
発明の要約 基本的に言って本発明は、水面上のフィルムを高い表面
圧力で加圧することができると同時に、該水面における
流れを利用して該フィルムを移送し得るものであり、し
かもこの流れ（好ましくは層流）は、フィルムと接触す
るような可動機械式部品（例えば回転シリンダー等の固
定機械式部材や浮動バリヤー）を全く使用することなし
に発生するものである。可動部材が水面上のフィルムと
接触する場合には、形成された層にダメージを与え、ま
たこれを圧迫する。
本発明においては、互いに流通し、好適には隣接する少
なくとも２つの表面領域を備えた液面を利用する。
これらの領域における液体表面層の頂部は、単分子層と
は接触しない固定式或いは不動式機械部材によって一方
の領域から他方の領域に流れるようになっている。
従って一方の領域で形成される単分子層にはダメージは
殆んどなく、該層は流体表面によって加圧された状態で
基質上に施される。
この方法によれば、一定の表面圧力を単分子層に加える
ことが可能となり、この圧力値は２つの各領域間の表面
流に主として依存する。
更に本発明によれば、第１の領域に両親媒性分子の溶液
を連続的に供給し、第１の領域に隣接する第２の領域内
において加圧され、また移送された単分子層を１或いは
複数の基質上に連続的に施すことが商業的に実現可能と
なった。
即ち本発明は、単分子層の移送及び加圧のために静的機
械的部材を使用して単分子層を基質上に施すための装置
及び方法に関するものである。
本発明の装置の一つの態様は、ノズル等の静的機械的部
材を使用し、第１の領域内の液面に、これに隣接する第
２の領域方向に向ってガス流を吹きつける。
このガス流によって、頂部液体表面層が第１の領域から
これに隣接する第２の領域に流れる。この第２の領域に
おいて、第１の領域内において予じめ液体表面上に拡散
され該第２の領域内に移送された単分子層の加圧が行わ
れる。このノズルは単分子層には接触しないように設け
られている。単分子層の表面圧力はガス流の速度調整に
よって調節される。
本発明の装置の他の態様によれば、導管等の静的機械的
部材を互いに隣接する２つの領域（第１の領域と第２の
領域）を備えたタンクに設け、１つの導管によって一定
の速度で液体を第１の領域に供給し、更に第２の領域に
連結された他の導管によって液体流を第２の領域に導入
する。
第１の領域においては、第２の領域の液面よりも高くな
っていることが望ましい。第２の領域においては、単分
子層が基質上に施される。
第１の領域から第２の領域への液体の流れは、これら２
つの液面の高さの相違によって生じ、またその流れは連
続的に行われるように維持されている。
表面圧力は、これら領域間を流れる液体流の速度を適宜
調整することによって制御される。
更に本発明の装置及び方法の他の態様においては、循環
ポンプとタンクとを連結する導管を複数個設け、該ポン
プによって液体をタンク内に循環し、これによって液体
の表面流を生じせしめている。
本発明において、両親媒性分子の単分子層を基質上に施
す方法は、次の行程から成る。
両親媒性物質を液体表面上に置くことによって、非加
圧の或いは比較的フリーな状態の単分子層を形成する。
上記分子層に一定の表面圧力を加える。これは該単分
子層に接触することがないようにして静的機械部材を使
用し、これによって該層を加圧すると同時に加圧された
単分子層を他の液体表面上に移送することによって行わ
れる。
移送され且つ加圧された状態の単分子層を基質上に施
す。
上記方法を連続的に行う場合には、以下の過程が順次生
ずる。
タンク内の第１の領域にある液体表面上部を、該領域
に隣接する第２の領域に移動する。
前記第１の領域内の液体表面には、両親媒性物質の溶
液が連続的に拡がり、非加圧状態の或いはフリーな状態
の単分子層を形成する。
第１の領域から第２の領域に液体表面を流すことによ
って、単分子層の移送及び一定圧力での加圧が同時に行
われる。移送及び加圧のための部材としては、第１の領
域において液体表面に十分な力を作用するための静的機
械部材が必須不可欠であり、これによって液体表面は隣
接する第２の領域に流れる。この部材は、単分子層と機
械的に接触することはない。
第２の領域において、加圧された単分子層に基質を通
すことにより、単分子層が１または複数の基質上に施さ
れる。
このような順序で、各操作を行うことによって、両親媒
性分子の単分子層を連続的且つ迅速に形成し及び施すこ
とが可能となる。
更に本発明の装置の構造は、第２の領域において、単分
子層の表面圧力を、２つの領域間を移動する液体表面上
部の粘度を調整することによってコントロールし得るた
め、種々の形式に利用することができる。
更に液体移送媒体の連続的動作により、洗浄の必要性が
減少し、また単分子層の破壊を生じせしめるような可動
部材は全く使用されない。
これらの利点により、本発明は商業的実施が可能とな
る。
図面の簡単な説明 第１ａ図及び第１ｂ図は、本発明のひとつの態様を示す
断面図及び上面図であり、 第２ａ図及び第２ｂ図は、本発明の他の態様を示す断面
図及び上面図であり、 第３ａ図及び第３ｂ図は、本発明の更に他の態様を示す
断面図及び上面図であり、 第４ａ図及び第４ｂ図は、本発明の更に他の態様を示す
斜視図及び断面図である。
発明の詳細な説明 本発明を以下、添付図面に示す具体例に基づいて説明す
る。本発明の装置の一例を示す第１ａ図及び第１ｂ図に
おいて、タンク１０には液体が充填されている。該液体
としては水が好適であるが、単分子層移送媒体であるな
らば如何なるものも使用し得る。該媒体と単分子層を形
成する分子との化学的相互作用を含む種々の因子に応じ
て特定の液体移送媒体を適宜決定することができる。更
に該媒体の温度及びpHを調整するための手段も考慮され
る。
開口、樋或いは切り抜き２０ａを有する水平バリヤー壁
２０がタンク壁１０ａと１０ｂとの間を延びている。
このバリヤー壁２０によって、タンク１０は互いに隣接
する２つの室１０ｃ，１０ｄに分割されている。この具
体例（及び後述する他の具体例）においては、バリヤー
壁によって２つの室が仕切られているが、本発明は液体
表面上に互いに隣接する複数の領域を形成するものであ
る。従ってタンク内の各室は、複数の液体表面領域を有
していてよい。
この具体例においては、タンク１０内の液体表面レベル
は、開口２０ａの両端部２０ｂ，２０ｃよりも若干上方
にあり、これによって液体表面媒体は開口２０ａの底部
を通って流れる。
開口２０ａはバリヤー壁２０の上部２０ｄの中央部分に
位置していることが好適であるが（第１ｂ図参照）、バ
リヤー壁２０の全体にわたって設けられていればよい。
タンク内の各室１０ｃ，１０ｄには、それぞれ表面圧力
計３０ａ，３０ｂを設けていてもよい。これらの表面圧
力計は当業者にはそれ自体公知のものであり、形成され
る単分子層の表面圧力を測定するために使用されるもの
である。
第１ａ図，第１ｂ図に示す本発明例においては、ノズル
４０を用いて室１０ｃにおける液体表面にガスを吹きつ
けることが基本的な特徴であり、これによってローラ等
の動的可動要素を有する部材を用いること無しに、しか
も単分子層に何等接触することなく、液体表面を室１０
ｃから室１０ｄに移送するものである。
このノズル４０は、ガス吐出口４０ａ及びガス導入口４
０ｂを有しており、所定のガス流供給源（図示せず）に
連結されている。このノズル４０は、タンク１０の上方
部分であってバリヤー壁２０の近傍に位置しており、吐
出ガス流が水面の接線方向（図中矢線Ｉで示す）を指向
し、開口２０ａの全体を通過するようになっている。
即ちこのガス流によって室１０ｃから室１０ｄへの液体
表面の移送が行われるのであり、更に後述する方法によ
って室１０ｃの液体表面上に形成された単分子層の加圧
及び移送が行われる。
本発明において、上記ガスとしては空気が好適に使用さ
れるが、単分子層を形成すべき分子種に応じて、窒素や
アルゴン等の他のガスを用いてもよい。また液体流を生
じせしめるのに際して、例えば酸素も用いた場合に生ず
る酸化のように、単分子層と反応するようなガス流と用
いることもできる。またガスを用いる代わりに、液体や
エアロゾル等の他の移送媒体を使用することも可能であ
る。更に、反応性のガスや液体等の反応性物質を前記ガ
ス流に加え、何れかの室乃至領域において単分子層と接
触させて該層の変性を行うことも可能である。
単分子層を形成する分子は、始めの段階では、両親媒性
分子或いは他の適当な分子の溶液５０を収容する溜め４
５に貯溜されている。
この溜め４５は、タンク１０の上方に設けられており、
該溶液が室１０ｃ内の液体表面上に流れ落ちて未加圧の
（或いは部分的に加圧された）単分子層を形成するよう
になっている。勿論本発明においては、未加圧乃至はフ
リーな状態の単分子層を形成させるための手段として、
上記とは別の手段、例えば溶液５０を、液体表面レベル
の下方からタンク１０ｃの表面に持っていくような手段
を採用してもよい。
室１０ｄの上方には、適当な浸漬部材６０が設けられ、
前記単分子層をコートすべき基質７０が、該加圧単分子
層を有する室１０ｄの液体流に浸漬され得るようになっ
ている。
浸漬部材としては、米国特許第4,093,757号に開示され
たものや、その他の適当なものは使用される。
上記の装置を使用し、本発明方法に従って基質上に単分
子層を連続的に形成乃至施すための例を以下に説明す
る。
ノズル４０は、水面の接線方向Ｉにガス流を連続的に吹
きつけ、開口２０ａの全体を通過せしめる。このガス流
は接線方向Ｉに吹きつけられるのが望ましいが、勿論こ
のような方向に限定されるものではない。このガス流
は、液体の上部表面層に室１０ｃから室１０ｄに連続的
に流れる層流を発生させる。この場合、２つの室間を水
は自由に流れるため、タンク内の液面レベルは常に一定
に維持される。
溜め４５からは、室１０ｃの液面上に、一定の割合で両
親媒性分子の溶液を供給し、溶媒は蒸発し、未加圧の単
分子層が連続的に形成される。単分子層を形成する両親
媒性分子は、液面に密着している。
液体表面層が室１０ｃから室１０ｄ内に連続的に移動す
る結果として、単分子層は室１０ｃから室１０ｄに連続
的に移送される。
未加圧の単分子層は、液面を単分子層に移動させること
による移送の間に加圧される。
この表面圧力は、ノズル４０からのガス流速を調整する
ことによって一定の圧力にコントロールされる。
単分子層が移送され、加圧された後、基質７０が室１０
ｄの液体中に繰り返し浸漬され、浸漬される毎に基質７
０が加圧単分子層を通過し、該基質７０には単分子層が
コートされる。単分子層が基質７０上に施されると、室
１０ｃから室１０ｄへの液体表面の連続的移動によっ
て、室１０ｃから室１０ｄ内に単分子層が連続的に導入
され、しかも室１０ｄ内の単分子層の表面圧力は一定に
保持される。
単分子層の表面圧力は、表面圧力計３０ａ，３０ｂを使
用して測定される。
装置の作動に際して、圧力計３０ａによって示される表
面圧力は、圧力計３０ｂによって示される圧力よりも高
い。また室１０ｄ内の単分子層の表面圧力は、液面に対
して接線方向に吹きつけられるガス流に速度に依存す
る。
かように本発明の装置によれば、室１０ｄ内の単分子層
の表面圧力を装置の構造とは無関係に容易にコントロー
ルすることができるという顕著な利点が達成される。
所定の分子が導入される室（乃至領域）１０ｃ，及び基
質へのコーティングが行われる室（乃至領域）１０ｄは
互いに隣接していることが望ましいが、これらの室が流
通可能である限り、必ずしも隣接している必要はない。
従って、これらの室１０ｃ，１０ｄの間に１またはそれ
以上の室乃至領域を設け、これら室乃至領域間で別の作
業を行うようにすることも可能である。
本発明の装置の他の態様によれば、１つの室からこれに
隣接する他の室への液体上部面の移動が、これら室間を
連続的に流れる移送媒体によって行われる。ここで、各
室における移送媒体の液面レベルは、総体的に差異が設
けられている。
この態様を第２ａ図、第２ｂ図に示す。
即ち、タンク１１０は、バリヤー壁１２０によって区画
され、互いに隣接する室１１０ａ，１１０ｂに分割され
ている。
各室１１０ａ，１１０ｂには、それぞれ表面圧力計１９
０ａ，１９０ｂが設けられている。
バリヤー壁１２０の頂部には、開口、樋或いは切り抜き
１２０ａが設けられており、該開口１２０ａには下方に
傾斜している底面１２０ｂ及び両端縁１２０ｃ，１２０
ｄが形成されている。
この開口１２０ａは、バリヤー壁１２０の頂部の一部分
或いは全体にわたって形成されている。室１１０ａにお
ける開口１２０ａの近傍の液面レベルは、室１１０ｂの
開口１２０ａの近傍部分の液面レベルよりも高いので、
移送媒体は容易に流れる。
液体源（図示せず）は、導管１３０によって室１１０ａ
に連結されており、該導管１３０を通る液体の流速はバ
ルブ１３０ａによって制御される。
また室１１０ｂは、排水管１４０を介してオープンなる
貯溜槽１４０ａに連結されており、該槽１４０ａには液
体が満杯状態となっている。貯溜槽１４０ａの縁１４０
ｂと室１１０ｂの水面レベルとは、水平状態となってい
る。
両親媒性分子の溶液１６０を収容している貯溜槽１５０
はタンク１１０の上方に位置しており、室１１０ａの水
面上に該溶液１６０が流れ落ちるようになっている。
室１１０ｂに相当するタンク１１０の部分には、適当な
浸漬部材１７０が設けられており、単分子層が施される
べき基質１８０は、加圧された単分子層が施されるべき
基質１８０は、加圧された単分子層が形成されている室
１１０ｂの液体中に浸漬されるようになっている。
本発明中のこの第２の態様の装置を用いて、単分子層を
連続的に施す方法を以下に説明する。
まず導管１３０を通って浸漬１１０ａ内に液体流が連続
的に導入される。この液体流によって、室１１０ａの水
面レベルが加工１２０ａの端部１２０ｃの若干上方に常
に保たれており、水の薄層が常時傾斜底面１２０ｂ上を
覆うようになっている。
この結果として、室１１０ａから室１１０ｂに向って液
体表面層上部に連続的な層流が形成される。室１１０ｂ
においては、オープン貯溜槽１４０ａによって水面レベ
ルが一定に保持される。
貯溜槽１５０は、室１１０ａ内の液面上に両親媒性分子
の溶液１６０を一定の速度で供給し、これによって既に
述べた通り溶媒が蒸発し、未加圧の単分子層が連続的に
形成される。
単分子層を形成する両親媒性分子は、液体に密着する。
従って、室１１０ａから室１１０ｂへの液体表面層上部
の連続移動に伴なって、未加圧の単分子層は室１１０ａ
から室１１０ｂに移送される。
未加圧層は、液体表面流によって加圧され、加圧単分子
層は一定の表面圧力を有する。
同時に基質１８０は室１１０ｂの液体中に浸漬され、基
質１８０が加圧単分子層を通過する毎に、該基質１８０
に単分子層がコートされる。
単分子層が基質１８０上に施されると、室１１０ａから
室１１０ｂへの液体表面層上部の連続移動によって、室
１１０ｂには室１１０から加圧単分子層が連続的に補給
され、該室１１０ｂ内の単分子層の表面圧力は一定に保
持される。
第１ａ図及び第１ｂ図の装置に関して既に説明した通
り、基質上にコートされる単分子層の表面圧力は、表面
圧力計１９０ａ，１９０ｂを使用することによって測定
される。
表面圧力計１９０ｂによって示される圧力は、表面圧力
計１９０ａによって示される圧力よりも高い。また１１
０ｂ内の単分子層の表面圧力は、導管１３０を通って室
１１０ａ内に導入される単位時間当りの液体の容積に依
存する。この容積が大となるに従って液体表面層上部の
速度が大となり、且つ室１１０ｂ内の加圧単分子層の表
面圧力は大となる。
両親媒性分子としては、例えば２２−トリコセノイック
酸を使用し、この溶液を３つの室を有するタンクの第１
の室内に拡散させた。３つの室はそれぞれ水面レベルが
異なっており、互いに隣接する空間の水面レベルには約
0.3インチの差があり、開口の傾斜角は３０度とした。
第１の室内への水の供給速度は0.6／minとした時、第
３の室の単分子層は、２７mNm-1の表面圧力に加圧され
た。
同様に実験において、水の供給速度を1.4／minとした
時、単分子層は４４mNm-1の表面圧力に加圧された。
かように本発明のこの態様によれば、単分子層の表面圧
力を容易にコントロールし得るのである。更に清浄な水
を連続的に供給するため、クリーニングの頻度を少なく
することが可能となる。
上述した説明は、２の室及び１つの傾斜バリヤー壁を有
するタンクに関連して行ったが、２よりも多数の室及び
複数の傾斜バリヤー壁を有するタンクについても本発明
は適用される。
本発明の第３の態様を第３ａ及び第３ｂ図に示す。この
態様は変形構造のタンクを使用したものであり、１の室
からこれに隣接する室への上部液体表面層の移動が互い
に隣接する２つの空間の水面レベルの差によって生じる
ものであり、これによって液体の層流の連続性が保持さ
れる。
即ちタンク２００は、バリヤー壁２１０，２２０（それ
ぞれ開口２１０ａ，２２０ａを備えている）によって仕
切られており、３つの室２００ａ，２００ｂ，２００ｃ
に分割されている。
このタンク２００には水等の液体が充填されており、室
２００ａの液面レベルは室２００ｂの液面レベルよりも
高く、室２００ｂの液面レベルは室２００ｃの液面レベ
ルよりも高い。
室２００ａには導管２３０を介して液体源に連結されて
おり、該貯溜槽２５０にはその容量一杯に液体が充填さ
れている。貯留槽２５０のリム２５０ａと室２００ｃの
液面レベルとは同一レベルにある。
室２００ａと２００ｂとは、バルブ２６０ａを備えたバ
イパス管２６０によって連結されており、室２００ｂと
室２００ｃとは、バルブ２７０ａを備えたバイパス管２
７０によって連結されている。
この態様においては、開口２１０ａを介しての室２１０
ａから室２１０ｂへの上部液体表面層の移動速度は、導
管２３０を介して室２００ａ内に導入される単位時間当
りの液体量及びバルブ２６０ａを介してバイパス管２６
０を通る液体量に依存する。
また開口２２０ａを通って室２２０ｂから室２００ｃに
流れる上部液体表面層の速度は、バルブ２７０ａを介し
てバイパス管２７０を通る液体量に依存する。
互いに隣接する２つの室における単分子層の表面圧力の
差は、これに室における上部液体表面層の速度に依存す
るため、この態様によれば、最後の室における単分子層
の表面圧力の差のコントロールとともに行うことができ
る。
上述した第３の態様は、単分子層を連続的に形成させる
点に関しては極めて優れているが、室２００ｃ内におい
て単分子層に破壊が生じることがある、このような問題
は開口２２０ａのコーナー部において液体の速度が低下
するために、液体流に乱れが生じることに起因する。
このような液体流の乱れが、加圧単分子層に伝達され、
該単分子層が固定の場合に高い表面圧力を与え該層の破
壊が生じる。
このような問題を回避するために第４ａ図及び第４ｂ図
に示す第４の態様の装置が使用される。
この装置は、最後の室内に設けられた連続シュート（ch
ute）から成る静的機械的機構を有するものであり、前
記連続シュートは、好ましくは循環ポンプとタンクとを
連続する導管から成るものであり、これによってタンク
内の液体を循環させて液体表面に層流を形成させる。
好適な構造は、ポンプ３００をタンク３１０の下方部分
外側に設け、導管３２０ｂ，３２０ｃを介して室３１０
ａに連結せしめる。この室３１０ｂの周囲に連続シュー
トが形成されるように設計されている。
加圧単分子層フィルムは、室３１０ｂにおいて基質上に
施される。
タンク内の水は、矢線ａで示すように流れる。即ち、ポ
ンプ３００によって水は導管３２０ａを介して室３１０
ｂから吸引され、更に導管３２０ｂ及び３２０ｃを介し
て室３１０ａ内に押し出される。この室３１０ａは、連
続シュート３１０ｄによって室３１０ｂと区画されてい
る。
この態様においては、ｎ個の室を有するタンクのｎ番目
の室の底部に排出口３２０ｄが設けられている。また
（ｎ−２）番目の室３１０ｃには、単分子層溶液は収容
されている。（ｎ−２）番目の室と（ｎ−１）番目の室
との間の流れは、既に説明した方法の何れかで行われ
る。本発明においては、タンク内に３以上の室を設けて
もよいことが理解されよう。
例えば、本発明の第４の態様を変形使用する場合、リン
グ状のシュートを有する室内で最終的にフィルムの加圧
が行われる以前の段階に、４以上の室乃至表面領域を形
成することができる。
この場合、室３１０ａ及び３１０ｃを区画するバリヤー
壁は、第１のバリヤー壁２０に関して述べたような開口
を有し且つ第１図の方式を用いてフィルム（単分子層）
の移送及び加圧を行うことが好適である。室３１０ｂ内
の流速及びこれによる表面圧力は、ポンプ出力を制御す
ることによってコントロールされる。
このような構造によれば、可能な限り最も速い速度で最
大限の物資を移送することができ、また速度分布も一定
に保たれる（即ち表面速度がゼロに低下するような端部
は存在しない）。また水面が乱れるようなことはほとん
どない。
またこの態様は、種々の形式に変更し得る。
例えば、導管の数や開口の形状等は、流速を正確に保持
できるように適宜変更することができる。
更に、タンク内の室を更に多数の領域に分割し、異なる
分子の単分子層を基質上に施すか或いは単分子層の積層
体を施すようにすることも可能である。
本発明の装置及び方法においては、移送液体の温度制御
機構、pH制御機構を設けたり、或いはタンク内の各室乃
至領域に付加的な機構を設けること及びを単分子層を形
成する分子種として複数の分子を使用することや、両親
媒性分子と他の分子との混合物を用いることも可能であ
る。
またタンク内の各室は、必ずしもバリヤー壁のような構
造によって仕切られていなくてもよい。
本発明の最も基本的な態様は、液体表面に液流を形成さ
せ、流動する液体表面の第１の領域において、単分子層
分子を施し、更に第２の領域において、第１の領域から
移送され加圧された単分子層と基質とを接触することか
ら成るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/312 Ｚ 7352−4Ｍ (72)発明者 ロドブ ブラディミア アメリカ合衆国，カリフォルニア州 90227，レドンド ビーチ，サウス ジュ アニタ アベニュー 818 (56)参考文献 特開 昭60−193325（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−47582（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭62−5662（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4093757（ＵＳ，Ａ)

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】タンク内に収容された液体の表面を上部に
    水平通路を備えたバリヤー壁によって第１の表面領域と
    第２の表面領域に区画し、 第１の表面領域において、該液体と不溶性の揮発性溶媒
    に単分子膜形成物質を溶解させた溶液を、該液面に滴下
    し且つ該溶媒を揮発させて単分子膜形成物質の単分子層
    を形成し、 前記単分子層が形成された液面にガス流を吹きつけ、前
    記水平通路を介して、前記単分子層を有する液体表面層
    を第１の表面領域から第２の表面領域に層流状態で移送
    し、該液体流による単分子層の加圧によって第２の表面
    領域に単分子膜を形成することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記ガス流は、第１の表面領域から第２の
    表面領域に向かって液面の接線方向に吹きつけられる特
    許請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記ガス流は、ノズルによって吹きつけら
    れる特許請求の範囲第２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記ガス流は、空気、窒素、アルゴン酸
    素、或いはこれらの混合ガス流である特許請求の範囲第
    ２項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記単分子膜形成物質が、両親媒性物質の
    少なくとも１種である特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】前記第２の表面領域は、更に水平通路を備
    えた少なくとも１個のバリヤー壁により複数の表面領域
    に区画されており、前記単分子層を有する液体表面層
    は、第２の液体表面領域内における第１の表面領域とは
    最も離れた位置の表面領域に移送され、該表面領域で単
    分子膜の形成が行われる特許請求の範囲第１項に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】前記単分子膜が形成された第２の表面領域
    に所定の基体を浸漬し、該基体上に単分子膜を形成させ
    る特許請求の範囲第１項または第６項のいずれかに記載
    の方法。
  8. 【請求項８】第１の室と第２の室を有し、第１の室から
    第２の室に向かって下方に傾斜した通路が上部に形成さ
    れた平板状のバリヤー壁によって第１の室と第２の室と
    が完全に区画されているタンク内に液体を充填し、第１
    の室内の液面レベルを前記傾斜通路の上方端部が位置し
    ているレベルとし、且つ第２の室内の液面レベルを前記
    傾斜通路の下方端部が位置しているレベルとすると共
    に、 第１の室内の液面に、該液体と不溶性の揮発性溶媒に単
    分子膜形成物質を溶解させた溶液を滴下し且つ該溶媒を
    揮発させて単分子膜形成物質の単分子層を形成し、 第１の室内の下方から該液体を一定の速度で供給し、前
    記傾斜通路からのオーバーフローにより、前記単分子層
    が形成された液体表面層を第１の室から第２の室内に層
    流状態で移送し、該液体流による単分子層の加圧によっ
    て第２の室の液体表面に単分子膜を形成することを特徴
    とする方法。
  9. 【請求項９】前記第２の室内には、液面レベルを調整す
    るための貯溜槽が連通して設けられている請求項８記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】前記単分子膜形成物質が、両親媒性物質
    の少なくとも１種である特許請求の範囲第８項記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】前記単分子膜が形成された第２の室の液
    体表面に所定の基体を浸漬し、該基体上に単分子膜を形
    成させる特許請求の範囲第８項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記第２の室は、更に傾斜通路を備えた
    少なくとも１個のバリヤー壁により複数の室に分割され
    ており、 これらの各バリヤー壁の傾斜通路は、第１の室の液体が
    オーバーフローすると同時に、第２の室内の各室の液体
    がオーバーフローするように高さのレベルが設定され、
    且つ各室の中の第１の室とは最も離れた室内は、前記貯
    溜槽に連通して液面レベルの調整が行われ、 第１の室から移送された前記単分子層を有する液体表面
    層は、これの分割された各室を順次通って貯溜槽に連通
    している室まで移送され、該室内で単分子膜の形成が行
    われる特許請求の範囲第９項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】タンク内の互いに隣接する各室が、下方
    部分において、流量調整バルブを備えたバイパス管によ
    って連結され、該バルブによって各室の液体量の調整が
    行われる特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記第２の室が、１個の平板状バリヤー
    壁によって２つに分割されている特許請求の範囲第１２
    項または第１３項のいずれかに記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記第２の室内の貯溜槽に連通している
    室を区画しているバリヤー壁が円筒状である特許請求の
    範囲第１２項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記円筒状のバリヤー壁の上端部には、
    内側に傾斜している傾斜面が全体にわたって形成されて
    いる特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
  17. 【請求項１７】第１の室と最も離れた最後の室と、これ
    に隣接している室とは、ポンプが設けられている導管に
    よって互いに連通しており、ポンプの流量制御によって
    該円筒室内への液体の量が調整される特許請求の範囲第
    １６項に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記単分子膜が形成された円筒室内の液
    面に所定の基体を浸漬し、該基体上に単分子膜を形成さ
    せる特許請求の範囲第１５項に記載の方法。
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