セラミックスのバイオミメティック合成プロセスの開発

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1.自己組織膜上に銅配線の新規作製技術の研究異なる自己組織膜(SAM)の表面帯電性を利用し、静電作用によりめっき溶液から生成した銅微粒が選択的に付着することによって銅膜の直接パターン化するという新規プロセスの研究・開発を行った。OH官能基を持つ自己組織膜(OH-SAM)の等電点は約3.0、NH_2-SAMは約7.7であることが分かった。したがって、pH範囲3.0〜7.7の溶液中でOH-SAMは負、NH_2-SAMは正の電位をもつことが判明した。また、塩化銅、クエン酸ナトリウム(錯化剤)及びDMAB(還元剤)を用いて通常無電解めっき溶液よりイオン濃度の高い溶液を作った。pH・温度・還元剤濃度などのパラメータを調整することによってpH=7.3付近の溶液中で負に帯電したコロイド状な銅微粒子の形成が観察された。この溶液中で浸された自己組織膜上のアミン官能基が付いていた部分にのみ銅微粒子が付着したことが確認され、厚さ150μmの銅膜微細パターンの作製に成功した。2.有機ポリマー膜表面上に自己組織膜及び機能性材料膜と微細パターンの作製プラスチック(例としてPET)表面上に、アミノ基を含む有機シラン(例としてAPTMS)とアセトンの混合溶液をコーティングすることによってPET表面に特殊なシリカ膜を作った。アミノ基を含む有機シランとアセトンを充分反応させることにより有機シランが部分的に加水分解する。この混合溶液を用いてプラスチック表面上に皮膜を行い、残りアミノ基が基材表面のCOOH官能基と化学結合したことによってAPTMS膜が基材と強固に結びついたことが考えられる。さらに、150℃熱処理により厚さ70nmの緻密なアモルファスシリカ膜が形成した。表面の水接触角が修飾前の70°から修飾後の約50°になったことが分かった。したがって、このAPTMS膜表面上にケイ酸リチウム(水ガラス)を直接に成膜することができった。測定結果によると、膜の酸素透過量がPETの約30cc/m^2・day・atmから著しく減少し、ほぼ0.17cc/m^2・day・atmになった。また、APTMS膜に5分間のUV照射を行い、表面が超親水性になったことが分かった。この表面上に自己組織膜とその微細パターンを作製した上、無機-有機界面制御反応による水溶液環境中で機能性材料(TiO_2,Cu,Cu_2Oなど)の薄膜と微細パターンの合成に成功した。