メカノケミカル反応を用いたシリコン基板上への微粒子制御配列

シリコンや金属基板表面を高級アルコールなどの表面疎水化改質剤存在下で機械的な力を加えて傷を付けると、これによって生じた新生表面だけがメカノケミカル反応によって疎水化する。この基板に疎水性表面を持つ固体微粒子を分散塗布すると、疎水性引力によって疎水化改質した部分だけに選択的に固体微粒子を集積付着させることができる。この方法は従来に無かった新しい原理に基づく基板上への自己組織化微粒子付着法であり、簡単な装置と安いコストで基板上に微粒子集積体を作ることができる。本研究から得られた成果を以下に示した。1)基板表面を水中で研磨、空気中でコロナ放電処理あるいはCTAB(セチルトリメチルアンモニウム)処理することによって親水化し、水の接触角がほぼ0°にできる。2)表面改質剤にヘキシルアルコールあるいはそのヘキサン溶液を用い、表面改質剤存在下で表面を機械的に研磨し、メカノケミカル反応を起すと水の接触角が80〜100°と疎水化できる。3)基板表面全体を上記方法(1)で親水化処理した後に、表面改質剤存在下でダイヤモンド針などを用いて傷を付けると傷の部分だけが疎水化し、そこだけに表面を疎水化処理した粒子を選択的に付着できる。4)シリコン基板にダイヤモンド針で傷を付けると割れが入るが、微小回転砥石を使って傷を付ければ割れを入れずに表面改質ができる。5)本方法は疎水性引力を用いているためにシリコン基板だけではなく、クーロン力を利用する電子ビーム法が適用できない導電性の金属基板(アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板)にも適用可能である。

シリコンや金属基板表面を高級アルコールなどの表面疎水化改質剤存在下で機械的な力を加えて傷を付けると、これによって生じた新生表面だけがメカノケミカル反応によって疎水化する。この基板に疎水性表面を持つ固体微粒子を分散塗布すると、疎水性引力によって疎水化改質した部分だけに選択的に固体微粒子を集積付着させることができる。この方法は従来に無かった新しい原理に基づく基板上への自己組織化微粒子付着法であり、簡単な装置と安いコストで基板上に微粒子集積体を作ることができる。本研究から得られた成果を以下に示した。1)基板表面を水中で研磨、空気中でコロナ放電処理あるいはCTAB(セチルトリメチルアンモニウム)処理することによって親水化し、水の接触角がほぼ0°にできる。2)表面改質剤にヘキシルアルコールあるいはそのヘキサン溶液を用い、表面改質剤存在下で表面を機械的に研磨し、メカノケミカル反応を起すと水の接触角が80〜100°と疎水化できる。3)基板表面全体を上記方法(1)で親水化処理した後に、表面改質剤存在下でダイヤモンド針などを用いて傷を付けると傷の部分だけが疎水化し、そこだけに表面を疎水化処理した粒子を選択的に付着できる。4)シリコン基板にダイヤモンド針で傷を付けると割れが入るが、微小回転砥石を使って傷を付ければ割れを入れずに表面改質ができる。5)本方法は疎水性引力を用いているためにシリコン基板だけではなく、クーロン力を利用する電子ビーム法が適用できない導電性の金属基板(アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板)にも適用可能である。