金属ナノコロイドテンプレートを用いた有機単分子膜のシングルナノパターニング

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本課題では、分子被覆金属ナノコロイドをテンプレートとした、有機単分子膜の新たなナノパターニング技術の開発を目的とし、研究を行った。チオール基を有する分子は金に特異的に吸着することから、金ナノコロイドを被覆することができる。一方、ビニル基を有する分子は、水素終端化Si(111)基板と光化学反応により結合させることが可能である。この反応は通常紫外光により行われるが、われわれは可視光によっても同様の反応が可能であることを見出した。金-チオール結合は紫外光照射には不安定であるが、可視光照射には安定である。この特徴を利用して、両末端にチオール基とビニル基を有する11-mercaptoundecene (MUD)により金ナノコロイドを被覆し、これを光化学的に水素終端化Si(111)基板と反応させることで、MUD被覆金ナノコロイドをSi基板に結合させた。金ナノコロイド分酸液に基板を浸漬し、反応させる基板浸漬法と、水面上に展開した金ナノコロイドをLB法で転写し、これを反応させる方法の2種類の方法について、検討を行った。その結果、いずれの方法においても金ナノコロイドはSi基板上に固定化されるが、LB法を用いることでより高い集積密度が得られることが明らかとなった。この結果は、金ナノコロイドがMUD分子を介してSi基板と結合したことを意味し、すなわち金ナノコロイドをテンプレートとしてSi基板の局所領域にMUD単分子膜が形成された。