均一メソ多孔質高分子薄膜の創成とこれに基づく有機/無機複合材料の開発

本研究では、ナノメートルオーダーの規則性ハニカム構造を有する高分子薄膜の創成を目指して、下記の二法について検討した。このような均一メソ多孔質高分子薄膜は、その細孔への機能性物質の充填により、新世代の電子素子、光・磁気材料など新規な機能性薄膜としての応用が期待される。1.アルミニウムの陽極酸化により作成した、数10nmの細孔が規則配列したハニカム構造を有する多孔質アルミナ(H.Masuda and K.Fukuda Science,268,1466,1995)を鋳型として、細孔中にモノマー(メタクリル酸メチル)を充填しラジカル重合により高分子ネガ型レプリカの作成を試みた。アルカリ溶液によりアルミナ層を溶解除去した結果、細孔径に対応して直径数10nmのポリマーシリンダーの形成を確認した。これを鋳型として二段階レプリカを作成することにより、目的とする均一メソ多孔質高分子薄膜を作成できるものと期待される。2.表面固定化開始剤を用いてリビングラジカル重合を行うことにより、鎖長およびその分布の制御された高分子を基板表面に均一にグラフトさせることに成功した。電子線リソグラフィーの手法を用いて、直径数十ナノメートルのスポット状に開始剤を失活させた後グラフト重合を行うことにより、ナノポアが規則正しく配列した表面加工を施すことが可能であると期待される。固定化開始剤の電子線分解感度ならびに重合後のパターン分解能を検討した結果、極めて分解能の高いパターニングが可能であることを明らかにした。この高い分解能は、電子線照射(露光)する固定化開始剤が単分子膜であったこと、および、グラフト層形成にリビングラジカル重合を適用したことによりはじめて達成されたと考えられる。

本研究では、ナノメートルオーダーの規則性ハニカム構造を有する高分子薄膜の創成を目指して、下記の二法について検討した。このような均一メソ多孔質高分子薄膜は、その細孔への機能性物質の充填により、新世代の電子素子、光・磁気材料など新規な機能性薄膜としての応用が期待される。1.アルミニウムの陽極酸化により作成した、数10nmの細孔が規則配列したハニカム構造を有する多孔質アルミナ(H.Masuda and K.Fukuda Science,268,1466,1995)を鋳型として、細孔中にモノマー(メタクリル酸メチル)を充填しラジカル重合により高分子ネガ型レプリカの作成を試みた。アルカリ溶液によりアルミナ層を溶解除去した結果、細孔径に対応して直径数10nmのポリマーシリンダーの形成を確認した。これを鋳型として二段階レプリカを作成することにより、目的とする均一メソ多孔質高分子薄膜を作成できるものと期待される。2.表面固定化開始剤を用いてリビングラジカル重合を行うことにより、鎖長およびその分布の制御された高分子を基板表面に均一にグラフトさせることに成功した。電子線リソグラフィーの手法を用いて、直径数十ナノメートルのスポット状に開始剤を失活させた後グラフト重合を行うことにより、ナノポアが規則正しく配列した表面加工を施すことが可能であると期待される。固定化開始剤の電子線分解感度ならびに重合後のパターン分解能を検討した結果、極めて分解能の高いパターニングが可能であることを明らかにした。この高い分解能は、電子線照射(露光)する固定化開始剤が単分子膜であったこと、および、グラフト層形成にリビングラジカル重合を適用したことによりはじめて達成されたと考えられる。