イオン液体を用いた温度応答性ゲルレジストのナノデバイス応用

これまでに、温度応答性高分子に光架橋性を付与することで、フォトレジストのように光で微細パターニングでき、さらに、温度によって微細パターンが可逆的に変形する温度応答性ゲルレジストを開発してきた。しかし、このレジストは、水存在下でしか変形できず、加工サイズもμmオーダーと大きいため、細胞チップのようなバイオ分野での利用に限られていた。本研究では、熱ナノインプリント法を用いてnmオーダーの微細パターンを形成でき、水のかわりにイオン液体を用いることで、長期の乾燥・真空下でもパターン変形できる温度応答性ゲルレジストの開発を試みた。これにより、光学・電子分野での利用が期待される。昨年度までに、イオン液体（1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide）中で、“低温で収縮し高温で膨潤する”温度応答性ゲルレジストを合成し、性能を評価してきた。これは、Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)をベースに熱架橋を付与した化学組成である。また、それとは逆の“低温で膨潤し高温で収縮する” 温度応答性ゲルレジストの開発を試みた。具体的には、Poly(benzylmethacrylate)（PBzMA）をベースに熱架橋性を付与したものである。今年度は、これらのゲルレジストの化学構造を改良し、液体中での応答温度の精密な変更・制御技術を開発した。また、ゲルレジストのナノスケールでの温度応答挙動（形状変化や弾性率変化）を、液中SPM観察により明らかにした。温度制御により、収縮状態にした温度応答性ゲルレジストの弾性率は高い値（100MPa前後）を示したのに対し、膨潤状態にした場合は低い値（数MPa程度）を示した。温度制御によって、可逆的な形状変化だけでなく大きな弾性率変化も引き起こせることが確認できた。また、新たなナノパターン形成技術として、ナノファイバー化したゲルレジストの微細パターニングにも試み、液体中での温度応答性の評価を行った。

これまでに、温度応答性高分子に光架橋性を付与することで、フォトレジストのように光で微細パターニングでき、さらに、温度によって微細パターンが可逆的に変形する温度応答性ゲルレジストを開発してきた。しかし、このレジストは、水存在下でしか変形できず、加工サイズもμmオーダーと大きいため、細胞チップのようなバイオ分野での利用に限られていた。本研究では、熱ナノインプリント法を用いてnmオーダーの微細パターンを形成でき、水のかわりにイオン液体を用いることで、長期の乾燥・真空下でもパターン変形できる温度応答性ゲルレジストの開発を試みた。これにより、光学・電子分野での利用が期待される。昨年度までに、イオン液体（1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide）中で、“低温で収縮し高温で膨潤する”温度応答性ゲルレジストを合成し、性能を評価してきた。これは、Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)をベースに熱架橋を付与した化学組成である。また、それとは逆の“低温で膨潤し高温で収縮する” 温度応答性ゲルレジストの開発を試みた。具体的には、Poly(benzylmethacrylate)（PBzMA）をベースに熱架橋性を付与したものである。今年度は、これらのゲルレジストの化学構造を改良し、液体中での応答温度の精密な変更・制御技術を開発した。また、ゲルレジストのナノスケールでの温度応答挙動（形状変化や弾性率変化）を、液中SPM観察により明らかにした。温度制御により、収縮状態にした温度応答性ゲルレジストの弾性率は高い値（100MPa前後）を示したのに対し、膨潤状態にした場合は低い値（数MPa程度）を示した。温度制御によって、可逆的な形状変化だけでなく大きな弾性率変化も引き起こせることが確認できた。また、新たなナノパターン形成技術として、ナノファイバー化したゲルレジストの微細パターニングにも試み、液体中での温度応答性の評価を行った。