二官能性モノマーの自己組織化能を利用した高分子超格子の創製

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本研究では、二種類の二官能性モノマーを用いて、化学反応を交互に行うことにより、固体基板上に垂直に配向された高分子薄膜を調製する。最終的には、種々のアルキル鎖長を有するモノマーを用いることで膜の秩序性を制御し、高分子超格子を創製することを目的とする。シリコンウエハー上に、アミノシラン化合物(アミノプロピルジメチルエトキシシラン)を固定化した。次に、このアミノシランを固定化したシリコンウエハーを4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)溶液に浸漬することにより、MDI単分子膜を累積した。さらに、この基板を4,4'-ジフェニルメタンジアミン(MDA)溶液に浸漬し、3層目のMDA単分子膜を累積した。この操作を繰り返し、5層の多層膜を調製した。得られた試料について、フーリエ変換赤外吸収分光(FT-IR)測定、X線光電子分光(XPS)測定および原子間力顕微鏡(AFM)観察を行い、層状構造の形成の確認および凝集構造を評価した。各段階におけるXPSスペクトルより、層数の増大に伴い、Si_<2p>およびO_<1s>、のピーク強度は低下し、C_<1s>およびN_<1s>のそれらは増大した。さらに、5層の多層膜のFT-IRスペクトルは、MDIとMDAを用いて合成したポリマーのそれと同様なスペクトルを示した。これらの結果より、モノマーの反応が進行し多層膜形成が形成されていることが明らかとなった。さらに、AFM観察では、3層までは平滑な表面形態を有していたが、5層では部分的な3次元化が観察された。この膜の秩序性の低下は、膜調製温度や溶液濃度を変化することで制御できると考えられる。以上の結果より、化学吸着法により、二官能性を有するジイソシアネートおよびジアミンをシリコンウエハー上に段階的に形成させることで、多層膜を調製できることが明らかとなった。