ナノパーツを用いた3次元構造の順序付き自己組み立て

使用纳米零件有序自组装 3D 结构

• 批准号: 15656036
• 负责人: 松本 潔
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656036/
• 关键词: 自己組織化; SAM; 表面修飾; 親水・疎水加工; 自己組み立て; 疎水性相互作用; 電気二重層; ファンデルワールス力; 自己組織化単分子膜; 閉構造の組立

本研究の目的は、表面修飾した微細なパーツを用い、それを順序だてて組み立てて、任意の3次元構造体を作成する手法を探索することである。3次元構造の材料となる微小パーツとしては、シリコン基板を半導体プロセスにより加工し、直径10um程度の円柱形状を作成した。円柱の片面に金膜を蒸着し、さらにその上に自己組織化単分子膜(SAM)を形成した。これらの微小パーツを分散媒の中で撹拌し、ランダムな衝突を起こさせることにより、自己組み立てを行った。組み立て順序については、疎水性相互作用と静電反発力のバランスを、分散媒のpHを変えることにより、制御した。具体的には、pH=6.5程度では、単分子膜間には疎水性相互作用が働き結合が生じるが、単分子膜の形成されていないシリコン表面は帯電するため反発しあう。pH=2.0程度に下げると、シリコン表面の電荷が消失し、シリコン表面同士も結合するようになる。この手法を用いて、順序を付けなければ組立たない、鎖状の微細構造の組み立てに成功した。微小パーツ間の結合力を、定量的に評価するための計測システムを開発した。結合力の検出には、厚さ300nm、長さ350ミクロンの力計測カンチレバーを開発した。これは、サブnNの分解能を持ち、液体中で計測が可能である。このシステムを用いて、微小パーツの結合力を評価した結果、微小パーツ間の結合力が100pN/um^2程度であること、またpHを変えることで結合力が変化していることを確認した。

The purpose of this study is the use of fine surface modification and the order of surface modification. Assembling and setting up any 3-dimensional structure, creating and exploring it. The material of the 3-dimensional structure is made of micro-structured materials, the semiconductor substrate is processed, and the pillar shape is about 10um in diameter. The one-sided gold film of the column is steamed, and the self-organized monomolecular membrane (SAM) is formed on the top of the column.これらの小パーツをdispersion mediumの中で撹mixし, ランダムなconflictをriseこさせることにより, and self-organized み立てを行った. The order of assembly is established, the water-based interaction and electrostatic reaction force are used, the dispersion medium is pH-controlled, and the control system is used. Specifically, the degree of pH = 6.5, the water-based interaction between single molecular membranes, and the binding The surface of the raw material and the single molecular film are formed, and the surface of the molecular film is formed. pH = 2.0 level, the charge on the surface of the シリコン surface disappears, and the surface of the シリコン surface combines with the water. The technique is used, the order is paid, the group is established, and the fine structure of the lock is assembled, and the structure is successfully established. The bonding strength between micro-structures and quantitative measurement are measured and measured. The bonding strength is 300nm thick and 350nm long. The decomposition ability of これは and サブnN is not maintained, and the measurement in liquid is not possible.このシステムを用いて, Tiny パーツのbonding force をreview価した results, Tiny パーツのbonding force が100p N/um^2 degree is the same as the pH value, and the binding force is the same as the pH value.

项目成果

3D Micro Self-assembly Using a Hydrophobic Interaction Controlled by SAMs

使用 SAM 控制的疏水相互作用进行 3D 微自组装

• 发表时间: 2003
• 期刊: 16th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS '03) Proceedings
• 作者: Hiroaki Onoe;Kiyoshi Matsumoto;Isao Shimoyama
• 通讯作者: Isao Shimoyama

ピエゾ抵抗カンチレバーを用いた微小液中平面間の結合力計測システム

使用压阻悬臂梁的微液体平面间耦合力测量系统

• 发表时间: 2004
• 期刊: 第21回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム 講演論文集
• 作者: 尾上弘晃;ゲルムラト;星野一憲;松本潔;下山勲
• 通讯作者: 下山勲

Sequential Self-Assembly by Controlling Interactive Forces between Microparticles

通过控制微粒之间的相互作用力进行顺序自组装

• 发表时间: 2004
• 期刊: 17th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS '04) Proceedings
• 作者: Hiroaki Onoe;Kiyoshi Matsumoto;Isao Shimoyama
• 通讯作者: Isao Shimoyama

Hiroaki Onoe, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama: "3D Micro Self-assembly Using a Hydrophobic Interaction Controlled by SAMs"Proc.on 16th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS'03). 606-609 (2003)

Hiroaki Onoe、Kiyoshi Matsumoto、Isao Shimoyama：“利用 SAM 控制的疏水性相互作用进行 3D 微型自组装”第 16 届 IEEE 微机电系统国际会议 (MEMS03) 上的会议记录。

Binding Force Measurement between Micro-Scale Flat Surfaces in Aqueous Environment by Force-Sensing Piezoresistive Micro-Cantilevers

通过力传感压阻微悬臂梁测量水环境中微米级平面之间的结合力

• 发表时间: 2005
• 期刊: 18th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS '05) Proceedings
• 作者: Hiroaki Onoe;Murat Gel;Kazunori Hoshino;Kiyoshi Matsumoto;Isao Shimoyama
• 通讯作者: Isao Shimoyama