吸着法による新規高分子ナノ薄膜の創製

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本研究は、モノマー分子の固体表面への選択吸着層をその場重合することにより、ガラスやシリコンなどの固体基板上に、10nmオーダーの厚みを有する高分子薄膜の調製法を開発、その特性、その膜へ機能化付与手法を開発することを目的とした。(1)アクリル酸高分子薄膜の調製法の開発とその構造解析;アクリル酸のシクロヘキサン溶液中にガラスや酸化シリコンを浸すと、表面にアクリル酸が濃縮する。AIBNの様な重合開始剤を加え、光照射すると10nm程度のポリアクリル酸を調製できることを見出した。アクリル酸濃度、重合時間(長いと拡散による寄与が大きくなる)ならびに溶媒(連鎖移動剤、四塩化炭素など)を変化させて、生成する高分子薄膜の厚さ・形態・構造を原子間力顕微鏡像やATR-FTIR測定により行った。(2)カルボン酸の吸着構造評価:アクリル酸の吸着構造を調べるため、類似の構造をとるプロピオン酸を吸着種として検討した。プロピオン酸-シクロヘキサン2成分液体中のガラス表面間相互作用を測定したところ、プロピオン酸0.5mol%において67±8nmより働く長距離引力の出現が見いだされた。同濃度でのプロピオン酸の吸着過剰量から算出した吸着層厚さと引力距離/2がほぼ一致した。これよりガラス表面には純粋なプロピオン酸吸着層が形成され、その橋かけにより長距離引力が生じると考えられる。FTIR-ATRスペクトルより、シリカ表面でのプロピオン酸クラスター形成が示され、OH伸縮振動のピーク波数より表面シラノール基から水素結合により順につながった鎖状構造の形成が示唆された。(3)ポリメタクリル酸薄膜の調製:アクリル酸と類似の水素結合構造をとると予想されるメタクリル酸に付いても、(1)と同様な検討を行い、重合薄膜の形成を確認した。