有機自己組織化単分子膜の成膜プロセスとメカニズム

有机自组装单层膜的成膜过程及机理

基本信息

批准号：
00J02443
负责人：
松浦俊彦
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J02443/
关键词：
有機薄膜自己組織化成膜プロセス流動配向法機能性有機分子

项目摘要

高度情報化社会に向けて、エレクトロニクスやフォトニクス分野においては、機能性有機薄膜の開発が重要な課題である。特に、自己組織化単分子膜(SAM)法や流動配向法を用いたLangmuir-Blodgett(LB)膜法は、新しい有機薄膜作製手法として注目されている。しかし、これらの成膜プロセスやメカニズムについては不明な点が多い。新たなデバイス開発の応用には、これらをナノスケールで明らかにすることが極めて重要である。本研究では、特異な光学特性を示す金属フタロシアニン分子のLB膜を作製した。従来のLB膜作製手法を駆使しても、それらのLB膜を成膜することはできなかった。しかし、我々の開発した流動配向法と溶液希釈法を用いることで、水面上に高秩序の膜を作製することに成功した。膜中における分子配向は、中心金属の種類に依存することが示唆された。LB膜は熱処理によって、構造がより高秩序化したことから、中心金属に配位した水分子が構造欠陥を引き起こす可能性があることを見出した。希釈溶液下に金(111)単結晶面を浸漬させることで、チオフェンを重合したポリアルキルチオフェンの自己組織化過程を検討した。水晶振動子マイクロバランス(QCM)法による測定結果から、低濃度域におけるポリ(3-アルキルチオフェン)の吸着等温線の形状は、急激に立ち上がりを示す高親和力型となった。これは高分子特有の強いファン・デル・ワールス力が、ポリ(3-アルキルチオフェン)の金表面への吸着を促進したと考えられる。しかし、ポリ(3-アルキルチオフェン)の金表面への吸着力は強いものの、そのSAM成膜には約1週間を要し、単量体アルキルチオフェン(約1時間)に比べて極めて長時間であった。これは高分子の自己組織化過程が低分子に比べて極めて複雑であることに由来する。具体的には、吸着初期に見られる溶媒分子の抱え込み吸着やループ形態の形成など、低分子で見られない高分子効果が見られる。

开发功能性有机薄膜是高级信息社会电子和光子学领域的重要问题。特别是，使用自组织的单糖膜（SAM）方法和流体取向方法的Langmuir-Blodgett（LB）膜方法吸引了人们作为一种新的有机薄膜生产方法。但是，这些电影生产过程和机制中有许多未知点。对于新的设备开发应用程序，在纳米级中阐明这些应用非常重要。在这项研究中，制备了一种表明具有独特的光学特性的金属Futarocyanin分子的LB膜。即使使用常规LB膜生产方法，也无法制作这些LB膜。但是，通过使用我们开发的流量分布方法和溶液稀释方法，我们成功地在水面生产了高阶膜。有人提出，膜中的分子取向取决于中央金属的类型。 LB膜发现该结构由于热处理而变得更高，并且已分配给中央金属的水分子可能会导致结构缺陷。通过在稀释的溶液下浸入金（111）的单晶表面，研究了聚合的多碱基choofen的自组织过程。基于晶体振动显微镜（QCM）方法的测量结果，低浓度范围内聚（3-烷基chiofen）温度线的形状已成为一种迅速上升的高育种力。人们认为这促进了金表面上金表面的聚（3-烷基chiofen）吸附。然而，尽管聚（3-烷基chiofen）在金表面上吸附，但与单体烷基chiofen相比，SAM膜需要大约一周的时间，并且在非常长的时间内（大约1小时）。这是由于与低分子相比，聚合物的自组织过程非常复杂。具体而言，在低分子中没有发现的聚合物效应，例如在吸附的早期阶段固定溶剂分子并形成环形形式。