(57)【要約】本発明は、多孔性キャリア（１０）および両親媒性物質を含む複合材料に関する。この複合材料は、基材上に薄膜を形成する方法およびシステムに用いられ得る。
2005507770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に薄膜を形成する方法であって、
チェンバ内に基材を供給する工程、
多孔性キャリアおよび両親媒性物質を含む複合材料を該チェンバ内に挿入する工程、
該チェンバ内において、該複合材料の温度を約２０℃〜約４００℃に設定する工程および圧力を約０．０００００１トル〜約７６０トルに設定する工程の少なくとも一方を行い、該両親媒性物質を気化させる工程、および
表面に薄膜を有する基材を回収する工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記基材が、ガラス、表面が無反射コーティングされたガラス、シリカ、酸化ゲルマニウム、セラミック、陶材、ファイバーグラス、金属、熱硬化性樹脂、および熱可塑性樹脂のうちの少なくとも１種を含有する、請求項１に記載の方法
【請求項３】
前記多孔性キャリアが、平均孔径約１ミクロン〜約１，０００ミクロンの孔を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記多孔性キャリアが、該多孔性キャリア１ｃｍ３あたり約０．００１ｇ〜約５ｇの両親媒性物質を吸収するような多孔度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記多孔性キャリアが、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、アルミニウム、真鍮、青銅、クロム、銅、金、鉄、ニッケル、パラジウム、プラチナ、シリコンカーバイド、銀、ステンレススチール、スズ、チタン、タングステン、亜鉛、およびジルコニウムのうちの少なくとも１種を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記温度および圧力のうちの少なくとも一方を設定した後、前記基材を前記チェンバ内に約１０秒〜約２４時間保持する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記両親媒性物質が、少なくとも式Ｉ、ＩＩ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩ、およびＲＹのうちのひとつで示される、請求項１に記載の方法：
ＲｍＳｉＺｎ                （Ｉ）
ここで、各Ｒは独立して約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテル、置換シラン、またはシロキサンであり；各Ｚは独立してハロゲン、ヒドロキシ、アルコキシ、およびアセトキシのうちのひとつであり、そしてｍは約１〜約３であり、ｎは約１〜約３であり、そしてｍ＋ｎ＝４である；
ＲｍＳＨｎ                  （ＩＩ）
ここで、Ｒは約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり；Ｓはイオウ；Ｈは水素；ｍは約１〜約２であり、そしてｎは０〜１である；
ＲＹ
ここで、Ｒは約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり、そして、Ｙは、次の官能基のうちのひとつである：−ＣＯＯＨ、ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３、−ＯＨ、およびＮＨ２；
ＲＳｉＮＳｉＲ              （Ｖ）
ここで、Ｒは、約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルである；
Ｒ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｑＰ（Ｏ）ｘ（ＯＨ）ｙ        （ＶＩ）
ここで、Ｒは、約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり、ｑは、約１〜約１０であり、ｘおよびｙは各々独立して約１〜約４であり；そして
[Ｒ（ＳｉＯ）ｘ（ＯＨ）ｙ]ｎ          （ＶＩＩ）
ここで、Ｒは、約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、芳香族基、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり、ｘは約１〜約４であり、ｙは約１〜約４であり、そして、ｎは１〜約５００である。
【請求項８】
前記圧力の設定が、前記温度の設定に先立って行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記温度が約４０℃〜約３５０℃に設定され、そして前記圧力が約０．００００１トル〜約２００トルに設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記薄膜が約０．０１ｎｍ／秒以上そして約１ｎｍ／秒以下の速度で形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記薄膜が約１ｎｍ〜約２５０ｎｍの厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
薄膜を形成するためのシステムであって、
少なくとも熱源および真空システムのうちの少なくとも一方と連結した薄膜形成チェンバ、
多孔性キャリアおよび両親媒性物質を含み、該薄膜形成チェンバ内に載置され得る複合材料、および
該薄膜形成チェンバ内に載置され得、その表面に薄膜が形成される、基材
を有するシステム。
【請求項１３】
前記該薄膜形成チェンバが熱源および真空システムに連結している、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記多孔性キャリアが、平均孔径約５ミクロン〜約５００ミクロンの孔を有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複合材料が、多孔性キャリア１ｃｍ３あたり約０．０１ｇ〜約２ｇの両親媒性物質を含有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記複合材料が、さらに、非極性有機溶媒、薄膜形成性触媒、およびクエンチャーのうちの少なくとも１種を含有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
平均孔径約１ミクロン〜約１，０００ミクロンの孔を有する多孔性キャリアおよび両親媒性物質を含有する薄膜形成性複合材料であって、
該多孔性キャリアが、１ｃｍ３あたり約０．００１ｇ〜約５ｇの両親媒性物質を吸収する多孔度を有する、薄膜形成性複合材料。
【請求項１８】
前記多孔性キャリアが、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、アルミニウム、真鍮、青銅、クロム、銅、金、鉄、ニッケル、パラジウム、プラチナ、シリコンカーバイド、銀、ステンレススチール、スズ、チタン、タングステン、亜鉛、およびジルコニウムのうちの少なくとも１種を有する、請求項１７に記載の薄膜形成性複合材料。
【請求項１９】
前記多孔性キャリアが、平均孔径約５ミクロン〜約５００ミクロンの孔を有し、そして、該多孔性キャリア１ｃｍ３あたり約０．０１ｇ〜約１ｇの両親媒性物質を吸収する多孔度を有する、請求項１７に記載の薄膜形成性複合材料。
【請求項２０】
前記複合材料が、筒状、球状、卵状、錠剤状、円盤状、プラグ状、ペレット状、立方体状、方形状、および円錐状のうちのひとつの形態を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
基材上に薄膜を形成する方法であって、
チェンバ内に基材を供給する工程、
該チェンバ内の基材上に酸化物コーティングを形成する工程、
多孔性キャリアおよびＰＯＳＳ両親媒性物質を含む複合材料を該チェンバ内に挿入する工程、
該チェンバ内において、該複合材料の温度を約２０℃〜約４００℃に設定する工程および圧力を約０．０００００１トル〜約７６０トルに設定する工程の少なくとも一方を行い、該ＰＯＳＳ両親媒性物質を気化させる工程、および
表面に薄膜を有する基材を回収する工程、
を包含する、方法。
【請求項２２】
前記ＰＯＳＳ両親媒性物質が、ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−メトキシベンジルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｔ−ブチルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−シクロへキシルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−フェニルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ビシクロへプチルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−メトキシベンジルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｔ−ブチルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−シクロヘキシルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−フェニルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−ビシクロヘプチルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−メトキシベンジルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｔ−ブチルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−シクロヘキシルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−フェニルシルセスキオキサン）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ビシクロヘプチルシルセスキオキサン）；およびポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン）でなる群から選択される少なくとも１種を含有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記薄膜が約０．０５ｎｍ／秒以上かつ約０．５ｎｍ／秒以下の速度で形成される、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に薄膜に関する。特に、本発明は、多孔性キャリアを用いて基材上に高品質の薄膜を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の表面上に薄膜を形成するために、重合可能な両親媒性分子および加水分解可能なアルキルシランが用いられる。薄膜は、多くのそして異なる有用な目的を有する。例えば、耐擦傷性を目的としてレンズの表面に、あるいは防錆を目的として金属表面に、薄膜が形成される。
【０００３】
レンズ上に両親媒性分子の薄膜を直接形成するのは困難であるため、第１のチェンバ内の無水環境において、レンズ上にまず、二酸化ケイ素の層が形成される。シリカでコートされたレンズは、第２のチェンバに移送され、両親媒性分子薄膜を蒸着させる。この移送の間に、シリカ被覆レンズは、空気中の水の蒸気に暴露され、そのことにより、その表面部分が加水分解され、それに引き続いて両親媒性分子およびレンズの強固な結合が可能となる。シリカ層を形成したのと同一のチェンバ内部で両親媒性薄膜の形成を行なうと、チェンバ内が腐食され、汚染されたチェンバは、完全にクリーニングを行なわなければ、二段階プロセスのために繰り返し利用することはできず、そして、チェンバの内部に汚く、除去の困難な所望されない薄膜が形成される。それにもかかわらず、ある場合には、２つのチェンバを使用しなければならないのは面倒である。
【０００４】
基材上に薄膜を形成する場合には、薄膜形成物質は、代表的には溶媒に溶解する。次いで、溶媒／薄膜形成物質混合物は、基材と接触する。このような方法により薄膜を形成することのひとつの問題点は、溶媒が代表的には毒性があり、そして引火性があるため危険であり得る。言いかえれば、薄膜形成物質を溶解し得る溶媒の使用は、深刻な健康上のそして環境上の問題を引き起こし得る。溶媒、特にオイルベースの溶媒およびハロゲン化炭化水素溶媒の廃棄は深刻な環境問題となる。
【０００５】
さらに、そのような溶媒を使用すると塩化水素ガスが副産物として生成し、中和トラップを使用しＥＰＡおよびＯＳＨＡ規則に従って適切に廃棄しなければ、そのことにより、深刻な健康の危険がさらに引き起こされる。特に、作業者がそのような使用を追跡しなければならないため、作業環境の中での適切な使用および廃棄は非常に困難である。従って作業者および研究員には有害ガスのモニターが必要であるか、ガスマスクを用いなければならず、作業者にとっては面倒である。
【０００６】
薄膜形成の分野における最近の開発によれば、基材上に薄膜形成物質を移送するためにアンプルが使用される。気相コーティング法を用い、薄膜形成物質を含むアンプルを基材が入れられた真空チェンバ内に載置する。真空状態にした後、アンプルを割り、薄膜形成物質を放出し、これを気化させて基材上に薄膜の形成を進行させる。アンプルは取り扱いが容易であり、チェンバ内に薄膜形成物質をチャージするのに便利な媒体である。しかし、このような手法でアンプルを使用するにはいくつかの懸念がある。
【０００７】
第１に、アンプルが割れて薄膜形成物質を放出するときに割れたガラスが基材を傷つけるおそれがある。アンプル内部および真空チェンバの圧力の差により、アンプルは、所望しない強い力で破壊され、ガラス片はチェンバ内部全体に散らばる。それに関連する問題は、基材表面のみならず割れたガラス片上にも薄膜が形成されることであり、そのため、基材上に予定されている薄膜形成物質の量が低くなることである。
【０００８】
第２に、アンプルが強い力で破壊されると、薄膜形成物質が飛び出しやすく、それにより、基材上に不均一な薄膜が形成される。薄膜形成物質の放出を調整することができないので、観察を行い、しばしば被覆された基材をクリーニングすることが必要となる。
【発明の開示】
【発明の効果】
【０００９】
本発明のひとつの局面は、多孔性キャリアおよび両親媒性物質を含む複合材料に関する。両親媒性物質は、基材上に薄膜を形成するのに有用である。従って、この複合材料は、基材上に薄膜を形成する方法およびシステムにおいて採用され得る。多孔性キャリアは両親媒性物質をチェンバに移送するのに使用されるため、基材の損傷が緩和され、他方、両親媒性物質の蒸気の均一な分布が促進される。さらに、両親媒性物質が気化するにつれて、多孔性キャリアは、はね返りを軽減する。はね返りが少ないとロスが少ない。
【００１０】
その結果、両親媒性分子が含浸した多孔性キャリアである複合材料を用いて基材上に形成された薄膜は、本質的に連続している。従来の方法で作成された薄膜に見られるピンホールおよび他の薄膜欠陥は、通常非常に少なく、および／または全くない。
【００１１】
本発明の他の局面は、多孔性キャリアおよび多面体オリゴマーのシルセスキオキサン両親媒性物質を含有する複合材料に関する。多面体オリゴマーのシルセスキオキサン両親媒性物質を用いると、接着性を向上させるためにシリカコーティング（あるいは他の金属酸化物型のコーティング）を採用する場合に、基材を水蒸気に暴露する必要がない。その結果、シリカおよび両親媒性薄膜の形成がひとつのチェンバ内で行われ得、コーティングのプロセスが単純化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
多孔性キャリアおよび両親媒性物質を含む複合材料を使用すると、基材上に、該基材に損傷を与えることなく、均一で連続した薄膜が効果的に形成され得る。ある場合には、多孔性キャリアは金属スポンジと同様に、両親媒性物質でなる薄膜の気相蒸着を促進する有利な媒体を構成する。
【００１３】
上記両親媒性分子は、薄膜中において、自己集合および／または自己重合を行うという固有の能力を有する。両親媒性分子は、代表的には、ヘッド基およびテール基（テールは非反応性の非極性基であり、ヘッドは反応性の極性基である）を有する。両親媒性分子には、一般に、重合可能な両親媒性分子、加水分解可能なアルキルシラン、加水分解可能なパーハロアルキルシラン、クロロシラン、ポリシロキサン、アルキルシラザン、パーフルオロアルキルシラザン、ジシラザン、およびシルセスキオキサンが包含される。
【００１４】
上記極性基または親媒性の部分には、カルボン酸、アルコール、チオール、１級、２級、および３級アミン、シアニド、シラン誘導体、ホスホネート、およびスルホネートなどであり得る。非極性基または該部分には、主としてアルキル基、パーフルオロアルキル基、アルキルエーテル基、およびパーフルオロアルキルエーテル基が包含される。これらの非極性基は、ジアセチレン、ビニル不飽和、または直鎖または分枝状の縮合芳香環を含み得る。
【００１５】
ひとつの実施態様では、この両親媒性分子は式Ｉで示される：
ＲｍＳｉＺｎ                （Ｉ）
ここで、各Ｒは独立して約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテル、置換シラン、またはシロキサンであり；各Ｚは独立してハロゲン、ヒドロキシ、アルコキシ、およびアセトキシのうちのひとつであり、そしてｍは約１〜約３であり、ｎは約１〜約３であり、そしてｍ＋ｎ＝４である。他の実施態様では、Ｒは約６〜約２０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルである。アルキル基は、ジアセチレン、ビニル不飽和単一芳香環および直鎖または分枝状の縮合芳香環を含み得る。
【００１６】
他の実施態様によれば、この両親媒性分子は、式ＩＩで示される：
ＲｍＳＨｎ                  （ＩＩ）
ここで、Ｒは約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり；Ｓはイオウ；Ｈは水素；ｍは約１〜約２であり、そしてｎは０〜１である。他の実施態様では、Ｒは約６〜約２０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルである。アルキル鎖は、ジアセチレン、ビニル、単一芳香環、または直鎖または分枝状の縮合芳香環部分を含み得る。
【００１７】
さらに他の実施態様では、この両親媒性分子は、ＲＹで示され、ここでＲは、約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり、そしてＹは、次の官能基のうちのひとつである：−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３、−ＯＨ、およびＮＨ２。他の実施態様では、Ｒは、約６〜約２０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルである。アルキル鎖は、ジアセチレン、ビニル不飽和、単一芳香環、または直鎖または分枝状の縮合芳香環部分を含み得る。
【００１８】
さらに他の実施態様によれば、この両親媒性分子は、次の式（ＩＩＩ）および（ＩＶ）のうちの少なくともひとつを包含する：
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２-Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ    （ＩＩＩ）
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２-Ｓｉ（ＯＥｔ）３        （ＩＶ）
【００１９】
他の実施態様によれば、この両親媒性分子は、式Ｖで示されるジシラザンである：
ＲＳｉＮＳｉＲ              （Ｖ）
ここで、Ｒは、約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルである。他の実施態様では、Ｒは、約６〜約２０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルである。
【００２０】
他の実施態様によれば、この両親媒性分子は式ＶＩで示される：
Ｒ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｑＰ（Ｏ）ｘ（ＯＨ）ｙ        （ＶＩ）
ここで、Ｒは、約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり、ｑは、約１〜約１０であり、ｘおよびｙは各々独立して約１〜約４である。
【００２１】
他の実施態様によれば、この両親媒性分子は、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン、および／またはテトラエトキシシランのようなケイ素含有化合物を重合させることにより形成される。
【００２２】
両親媒性分子（そしてある場合には両親媒性分子を含有する組成物）は、米国特許第６，２３８，７８１号、６，２０６，１９１号、６，１８３，８７２号、６，１７１，６５２号、６，１６６，８５５号（被覆層に関する記載）、５，８９７，９１８号、５，８５１，６７４号、５，８２２，１７０号、５，８００，９１８号、５，７７６，６０３号、５，７６６，６９８号、５，７５９，６１８号、５，６４５，９３９号、５，５５２，４７６号、および５，０８１，１９２号公報、ならびにホフマンら、"Vapor Phase Self-Assembly of Fluorinated Monlayers on Silicon and German Oxide," Langmuir, 13巻, 1877-1880頁, 1997年，に開示されており、その両親媒性物質に関する開示内容は、ここに引用される。
【００２３】
両親媒性物質に加水分解され得る両親媒性分子および化合物の特定の例には、次の化合物が包含される：オクタデシルトリクロロシラン；オクチルトリクロロシラン；ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリクロロシラン（商品名ＫＡ−７８０３としてShin Etsuから入手可能）；ヘキサデシルトリメトキシシラン（商品名Dynasylan 9116としてDegussaから入手可能）；トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン（商品名Dynasylan F8261としてDegussaから入手可能）；メチルトリメトキシシラン（商品名Dynasylan MTMSとしてDegussaから入手可能）；メチルトリエトキシシラン（商品名Dynasylan MTESとしてDegussaから入手可能）；プロピルトリメトキシシラン（商品名Dynasylan PTMOとしてDegussaから入手可能）；プロピルトリエトキシシラン（商品名Dynasylan PTEOとしてDegussaから入手可能）；ブチルトリメトキシシラン（商品名Dynasylan IBTMOとしてDegussaから入手可能）；ブチルトリエトキシシラン（商品名Dynasylan BTEOとしてDegussaから入手可能）；オクチルトリエトキシシラン（商品名Dynasylan OCTEOとしてDegussaから入手可能）；フルオロアルキルシラン（エタノール中）（Dynasylan 8262としてDegussaから入手可能）；フルオロアルキルシラン（イソプロパノール中処方物）（Dynasylan F8263としてDegussaから入手可能）；変性フルオロアルキルシロキサン（登録商標名Dynasylan F8800としてDegussaから入手可能）；および水ベースの変性フルオロアルキルシロキサン（Dynasylan F8810としてDegussaから入手可能）。両親媒性物質に加水分解され得る両親媒性分子および化合物のさらなる例には、次の化合物が包含される：フッ化炭化水素化合物およびその加水分解物（商品名Optool DSXとしてDaikin Industries, Ltd.から入手可能）；Shin Etsuから入手可能な以下の商品名のシラン類：KA-1003（ビニルトリクロロシラン）、KBM-1003（ビニルトリメトキシシラン）、KBE-1003（ビニルトリエトキシシラン）、KBM-703（クロロプロピルトリメトキシシラン）、X-12-817H、X-71-101、X-24-7890、KP801M、KA-12（メチルジクロロシラン）、KA-13（メチルトリクロロシラン）、KA-22（ジメチルジクロロシラン）、KA-31（トリメチルクロロシラン）、KA-103（フェニルトリクロロシラン）、KA-202（ジフェニルジクロロシラン）、KA-7103（トリフルオロプロピルトリクロロシラン）、KBM-13（メチルトリメトキシシラン）、KBM-22（ジメチルジメトキシシラン）、KBM-103（フェニルトリメトキシシラン）、KBM-202SS（ジフェニルジメトキシシラン）、KBE-13（メチルトリエトキシシラン）、KBE-22（ジメチルジエトキシシラン）、KBE-103（フェニルトリエトキシシラン）、KBE-202（ジフェニルジエトキシシラン）、KBM-3063（ヘキシルトリメトキシシラン）、KBE-3063（ヘキシルトリエトキシシラン）、KBM-3103（デシルトリメトキシシラン）、KBM-7103（トリフルオロプロピルトリメトキシシラン）、KBM-7803（ヘプタデカフルオロ-１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリメトキシシラン）、およびKBE-7803（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリエトキシシラン）。
【００２４】
両親媒性物質のさらなる特定の例には、次の化合物が包含される：Ｃ９Ｆ１９Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ２Ｈ４Ｃ６Ｆ１２Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；Ｃ９Ｆ１９Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＮＣＯ）３；（ＯＣＮ）３ＳｉＣ２Ｈ４Ｓｉ（ＮＣＯ）３；Ｓｉ（ＮＣＯ）４；Ｓｉ（ＯＣＨ３）４；ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；ＣＨ３Ｓｉ（ＮＣＯ）３；Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＮＣＯ）３；（ＣＨ３）２Ｓｉ（ＮＣＯ）２；Ｃ８Ｆ１７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＮＣＯ）３；（ＯＣＮ）３ＳｉＣ２Ｈ４Ｃ６Ｆ１２Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＮＣＯ）３；（ＣＨ３）３ＳｉＯ--[Ｓｉ（ＣＨ３）２--Ｏ--] ｎ--Ｓｉ（ＣＨ３）３（粘度５０センチストークス）；（ＣＨ３Ｏ）２（ＣＨ３）ＳｉＣ２Ｈ４Ｃ６Ｆ１２Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）２；Ｃ８Ｆ１７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；粘度５０センチストークスのジメチルポリシロキサン（KF96；Shin Etsuにより製造）；粘度４２センチストークスの両末端に水酸基を有する変性ジメチルポリシロキサン（KF6001；Shin Etsuにより製造）；および粘度５０センチストークスのカルボキシル基を有する変性ジメチルポリシロキサン（X-22-3710；Shin Etsuにより製造）。
【００２５】
他の実施態様では、両親媒性物質は、フルオロポリマーに導入されたポリオルガノシロキサンの繰り返し単位を有する。ポリオルガノシロキサンの繰り返し単位を有するフルオロポリマーは、フルオロモノマーおよび末端基として反応性の基を有するポリオルガノシロキサンを重合反応させることにより得られ得る。この反応性基は、ポリオルガノシロキサンの末端に、エチレン不飽和モノマー（例えば、アクリル酸、そのエステル、メタクリル酸、そのエステル、ビニルエーテル、スチレン、その誘導体）を化学結合させることにより形成される。
【００２６】
上記フルオロポリマーは、フッ素原子を有するエチレン不飽和モノマー（フルオロモノマー）の重合反応により得られ得る。フルオロモノマーの例には、フルオロオレフィン（例えば、フルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオール）、アクリル酸またはメタクリル酸とフルオロビニルエーテルとのフルオロアルキルエステルが包含される。２以上のフルオロモノマーが共重合体を形成するのに用いられ得る。
【００２７】
フルオロモノマーおよび他のモノマーの共重合体がまた、両親媒性物質として用いられ得る。他のモノマーの例としては、次の化合物が包含される：オレフィン（例えば、エチレン、プロピレン、イソプレン、塩化ビニル、ビニリデンクロリド）、アクリル酸エステル（例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸２−エチルヘキシル）、メタクリル酸エステル（例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、エチレングリコールジメタクリレート）、スチレン（例えば、スチレン類、ビニルトルエン、α−メチルスチレン）；ビニルエーテル（例えば、メチルビニルエーテル）、ビニルエステル（例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、けい皮酸ビニル）、アクリルアミド（例えば、Ｎ−tert−ブチルアクリルアミド、Ｎ−シクロヘキシルアクリルアミド）、メタクリルアミド、およびアクリロニトリル。
【００２８】
両親媒性分子には、さらに、上記いずれの化合物の加水分解物も包含される。特に、上記化合物のいずれかを酸または塩基で処理すると、基材上に薄膜を形成するのに理想的に適した両親媒性物質が生じる。
【００２９】
両親媒性分子には、特に多面体構造オリゴマーのシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）が包含され、そのような化合物は、米国特許第6,340,734号、6,284,908号、6,057,042号、5,691,396号、5,589,562号、5,422,223号、5,412,053号、J. Am. Chem. Soc. 1992年, 114巻, 6701-6710頁；J. Am. Chem. Soc. 1990年, 112巻, 1931-1936頁；Chem. Rev. 1995年, 95巻, 1409-1430頁；およびLangmuir, 1994年, 10巻, 4367頁に記載されており、その内容はここに援用される。ＰＯＳＳオリゴマー／ポリマーは反応性の水酸基を有する。さらに、ＰＯＳＳポリマー／オリゴマーは酸素−ケイ素比が約１．５であり、比較的堅く、熱に安定なケイ素−酸素骨格を有する。これらの化合物は、シロキサンとシリカとの中間的な性質を有すると考えられ得る。この無機的骨格は、次に、炭化水素／フルオロカーボン外層に被覆され、そのことによりこれらの系は、可溶化し誘導体化する。そのことにより、アルキルトリクロロロシランの場合と同様に基材表面に疎水性／親油性の性質が付与される。
【００３０】
ひとつの実施態様では、ＰＯＳＳポリマーは、式（ＶＩＩ）で示される化合物を有する：
[Ｒ（ＳｉＯ）ｘ（ＯＨ）ｙ]ｎ          （ＶＩＩ）
ここで、Ｒは、約１〜約３０の炭素数を有するアルキル、芳香族、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり、ｘは約１〜約４であり、ｙは約１〜約４であり、そして、ｎは１〜約５００である。他の実施態様では、Ｒは、約６〜約２０の炭素数を有するアルキル、芳香族、フッ化アルキル、アルキルエーテル、またはフッ化アルキルエーテルであり、ｘは約１〜約３であり、そしてｙは約１〜約３である。そのような化合物は、アルキルトリハロシランのようなＲＳｉＸ３を水中で攪拌して加水分解させ、酸または塩基（例えば、それぞれＨＣｌまたは水酸化アンモニウム）を用いて最初の加水分解物をさらに加水分解することにより、得られ得る。
【００３１】
ＰＯＳＳポリマーの例には、次の化合物が包含される：ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン）（ＰＨＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−メトキシベンジルシルセスキオキサン）（ＰＨＢ／ＭＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｔ−ブチルシルセスキオキサン）（ＰＨＢ／ＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−シクロへキシルシルセスキオキサン）（ＰＨＢ／ＣＨＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−フェニルシルセスキオキサン）（ＰＨＢ／ＰＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ビシクロへプチルシルセスキオキサン）（ＰＨＢ／ＢＨＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン）（ＰＨＰＥＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン）（ＰＨＰＥ／ＨＭＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−メトキシベンジルシルセスキオキサン）（ＰＨＰＥ／ＭＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｔ−ブチルシルセスキオキサン）（ＰＨＰＥ／ＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−シクロヘキシルシルセスキオキサン）（ＰＨＰＥ／ＣＨＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−フェニルシルセスキオキサン）（ＰＨＰＥ／ＰＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン−ｃｏ−ビシクロヘプチルシルセスキオキサン）（ＰＨＰＥ／ＢＨＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン）（ＰＨＭＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン）（ＰＨＭＢ／ＨＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−メトキシベンジルシルセスキオキサン）（ＰＨＭＢ／ＭＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｔ−ブチルシルセスキオキサン）（ＰＨＭＢ／ＢＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−シクロヘキシルシルセスキオキサン（ＰＨＭＢ／ＣＨＳ））；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−フェニルシルセスキオキサン）（ＰＨＭＢ／ＰＳ）；ポリ（ｐ−ヒドロキシ−α−メチルベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ビシクロヘプチルシルセスキオキサン）（ＰＨＭＢ／ＢＨＳ）；およびポリ（ｐ−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン−ｃｏ−ｐ−ヒドロキシフェニルエチルシルセスキオキサン）（ＰＨＢ／ＨＰＥＳ）。
【００３２】
上記両親媒性分子は多孔性キャリア上におよび／または多孔性キャリア内に取り込まれ、薄膜形成プロセスを促進する複合材料を形成する。この複合材料は、気密性の、そうでなければ保護された容器に貯蔵され得る。この多孔性キャリアはスポンジのように機能し、および／またはスポンジのような外観を呈する。
【００３３】
多孔性キャリアに両親媒性分子を担持させるのを促進するには、該両親媒性分子は、必要に応じて溶媒と併せて用いられる。溶媒および両親媒性分子の混合物または両親媒性分子（溶媒なし）を多孔性キャリアと充分な時間接触させ、該混合物／両親媒性分子を孔内に浸透させる。そのために、多孔性キャリアを、該混合物／両親媒性分子に浸漬するか、または該混合物／両親媒性分子が多孔性キャリアに噴霧され、または注がれる。あるいは、両親媒性分子を融解させ、多孔性キャリアに接触させる；両親媒性分子を溶媒と併せ、次いで多孔性キャリアと接触させる；または両親媒性分子を、シリンジを用いて多孔性キャリアに注入する。両親媒性分子をどのようにして多孔性キャリアに取り込ませるかにかかわらず、両親媒性分子は、実質的に多孔性キャリア全体に均一に分散されることが好ましい。
【００３４】
両親媒性分子と併せて用いられる溶媒は、一般的には非極性有機溶媒であり得る。そのような溶媒には、典型的には、イソプロパノールなどのアルコール；シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサンなどのアルカン；トルエン、トリフルオロトルエンなどの芳香族化合物；アルキルハロシラン、アルキルまたはフルオロアルキル置換シクロヘキサン；エーテル類；パーフルオロヘキサンなどの過フッ化液状物；および他の炭化水素含有液状物が包含される。過フッ化液状物の例には、商品名で、３Ｍから入手可能なFluorinert（登録商標）およびNovec（登録商標）が包含される。両親媒性分子を１またはそれ以上の溶媒と併せるときには、均一な混合物を形成するために、必要に応じて熱が付与され得る。
【００３５】
薄膜形成プロセスを促進するために、両親媒性物質または両親媒性物質および溶媒の混合物に、薄膜形成触媒および／またはクエンチャーが併せて用いられる。薄膜形成触媒には、塩化亜鉛および塩化アルミニウムのような金属塩化物、ならびに鉱酸が、そしてクエンチャーには亜鉛粉末およびアミンが包含される。これらは各々両親媒性物質または両親媒性物質および溶媒の混合物中に約０．０１質量％〜約１質量％の割合で存在させる。
【００３６】
両親媒性物質および溶媒の混合物が含浸された多孔性キャリアは、適切な手段により溶媒または実質的にすべての溶媒を除去するように処理される。例えば、蒸発または減圧蒸留が採用され得る。溶媒が除去された後、あるいは溶媒を用いずに両親媒性物質が多孔性キャリアに含浸された場合にはそのまま、質量が恒量となるまで熱が付与される。その場合には、約４０〜約１００℃の温度に加熱するのが便利である。ほとんどの場合には、両親媒性物質は固化して半固形物となり、または低粘度の液体となり、多孔性キャリアの孔内に保持される。
【００３７】
多孔性キャリアは、金属、金属酸化物、およびセラミックのような両親媒性分子に対して不活性な材料で構成され得る。金属が多孔性キャリア材料として採用された場合には、多孔性キャリアは金属スポンジと呼ばれ得る。多孔性キャリアを構成し得る材料の例には、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、アルミニウム、真鍮、青銅、クロム、銅、金、鉄、マグネシウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、シリコンカーバイド、銀、ステンレススチール、スズ、チタン、タングステン、亜鉛、ジルコニウム、Hastelloy（登録商標）、Kovar（登録商標）、Invar、Monel（登録商標）、Inconel（登録商標）、および他の種々の合金のうちの１またはそれ以上の材料が包含され得る。
【００３８】
粉末状、顆粒状、および／または繊維状のそのような材料は圧縮されて多孔性キャリアとされ、あるいは圧縮され、焼結される。得られる形状は特に限定されない。圧縮により得られる多孔性キャリア材料の形状には、特定用途に応じて筒状、球状、卵状、錠剤状、円盤状、プラグ状、ペレット状、立方体状、方形状、円錐状の、あらゆるサイズが包含される。図１〜３を参照すると、種々の形状／サイズの多孔性キャリアが図示されている。各々の図において、多孔性材料１０は孔１２を含み、この孔は両親媒性分子を保持する。
【００３９】
ひとつの実施態様では、多孔性キャリアは、約１ミクロンから約１，０００ミクロンの平均孔径の孔を有する。他の実施態様では、多孔性キャリアは約５ミクロンから約５００ミクロンの平均孔径の孔を有する。さらに他の実施態様では、多孔性キャリアは約１０ミクロンから約２００ミクロンの平均孔径の孔を有する。さらに他の実施態様では、多孔性キャリアは約２０ミクロンから約１００ミクロンの平均孔径の孔を有する。孔のサイズは、最初に圧縮する微粒子のサイズを調整することによりコントロールされ得る。
【００４０】
多孔性キャリアの例には、商品名Mott Porous Metal（Mott Corporationから入手可能）、商品名Kellundite（Filtros Ltd.から入手可能）、および商品名Metal Foam、Porous Metal Media、およびSinterflo（登録商標）（Provair Advanced Materials Inc.から入手可能）が包含される。
【００４１】
ひとつの実施態様では、多孔性キャリアは、該多孔性キャリア１ｃｍ３あたり約０．００１ｇ〜約５ｇの両親媒性物質を吸収するような多孔度を有する。他の実施態様では、多孔性キャリアは、該多孔性キャリア１ｃｍ３あたり約０．０１ｇ〜約２ｇの両親媒性物質を吸収するような多孔度を有する。さらに他の実施態様では、多孔性キャリアは、該多孔性キャリア１ｃｍ３あたり約０．０５ｇ〜約１ｇの両親媒性物質を吸収するような多孔度を有する。ひとつの実施態様では、これらの多孔度を示す量に関して、この「両親媒性物質」は、両親媒性分子および溶媒を含有する。他の実施態様では、これらの多孔度を示す量に関して、この「両親媒性物質」は、溶媒を含有しない両親媒性分子である。
【００４２】
本発明の方法および複合材料は、基材上に薄膜を形成するのに有利である。基材としては、多孔性および非多孔性の表面を有する基材が包含され、それには例えば、ガラス、フッ化マグネシウムなどの無反射コーティングを表面に有するガラス、シリカ（他の金属酸化物）、酸化ゲルマニウム、セラミック、陶材、ファイバーグラス、金属、および有機材料（例えば、ポリカーボネートなどの熱硬化性樹脂、および熱可塑性樹脂）がある。その他の有機材料としては、次の材料が包含される：ポリスチレンおよびその混合ポリマー、ポリオレフィン（特に、ポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリアクリル化合物、ポリビニル化合物（例えば、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニル）、ポリエステル、およびゴム、そしてさらにビスコースエーテルおよびセルロースエーテル、セルロースエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル（例えば、ポリグリコールテレフタレート）、およびポリアクリロニトリルでなるフィラメント。
【００４３】
ガラスは特にレンズを包含し、それには例えば、アイウェアレンズ、顕微鏡のスライドグラス、双眼鏡用レンズ、顕微鏡用レンズ、望遠鏡用レンズ、カメラレンズ、ビデオレンズ、テレビスクリーン、コンピュータスクリーン、ＬＣＤのミラー、プリズムなどがある。基材は、該基材表面と両親媒性分子との接着性を向上させることが望まれる材料でなる第１の層を有し得る。
【００４４】
本発明の多孔性キャリアを採用することにより、適切な薄膜形成法のいずれを用いても、両親媒性分子は基材表面に薄膜として付与される。多孔性キャリアは両親媒性分子を基材の表面へ効果的に輸送するのに寄与する一方、基材の損傷を最小とするか基材の損傷をなくし、両親媒性分子の無駄を最小とする。
【００４５】
薄膜形成法には、減圧、高温、照射、およびパワー条件下のうちの少なくともひとつの条件下で、チェンバ内または閉じられた環境下において、多孔性キャリアに組み込まれた両親媒性分子に基材を暴露することが包含される。好ましくは、減圧条件下および／または高温条件下が採用される。減圧、高温、照射、および／またはパワーを付与することにより、両親媒性分子がチェンバ雰囲気中に蒸発あるいは昇華し、次いで基材表面上で均一に、そして連続して自己集合および／または自己重合を起こし、そのことにより薄膜が形成される。
【００４６】
ひとつの実施態様では、基材は、約０．０００００１〜約７６０トルの圧力下で両親媒性分子に暴露される。他の実施態様では、基材は、約０．００００１〜約２００トルの圧力下で両親媒性分子に暴露される。さらに他の実施態様では、基材は、約０．０００１〜約１００トルの圧力下で両親媒性分子に暴露される。
【００４７】
ひとつの実施態様では、複合材料／多孔性キャリアは、約２０〜約４００℃の温度に加熱される。他の実施態様では、複合材料／多孔性キャリアは、約４０〜約３５０℃の温度に加熱される。さらに他の実施態様では、複合材料／多孔性キャリアは、約５０〜約３００℃の温度に加熱される。複合材料／多孔性キャリアは、薄膜形成を引き起こすためには、単に上記温度を必要とするだけである。基材は、チェンバ内の複合材料／多孔性キャリアととほぼ同じ温度か異なる温度である。複合材料／多孔性キャリアは、チェンバの雰囲気とほぼ同じ温度か異なる温度である。基材はチェンバの雰囲気とほぼ同じ温度か異なる温度である。ひとつの実施態様では、上記基材、複合材料、および雰囲気は、各々約２０〜約４００℃である。
【００４８】
ひとつの実施態様では、使用される両親媒性物質の量は、約１×１０−３ｍｍｏｌ／ｆｔ３チェンバ容量〜約１０ｍｍｏｌ／ｆｔ３チェンバ容量である。他の実施態様では、使用される両親媒性物質の量は、約１×１０−２ｍｍｏｌ／ｆｔ３チェンバ容量〜約１ｍｍｏｌ／ｆｔ３チェンバ容量である。
【００４９】
ひとつの実施態様では、基材および両親媒性物質は約１０秒〜約２４時間の間（特定の温度および圧力下で）接触した状態で保持される。他の実施態様では、基材および両親媒性分子は約３０秒〜約１時間の間、接触した状態で保持される。あるいは、所望の厚みが達成されたときにプロセスを終了できるように、薄膜の厚みをモニターする限りにおいては、時間の制限は無視され得る。
【００５０】
薄膜形成速度は、主として両親媒性物質の種類、多孔性キャリアの種類、および薄膜形成条件（温度、圧力など）に依存する。ひとつの実施態様では、薄膜形成速度は約０．０１ｎｍ／秒以上で約１ｎｍ／秒以下（薄膜の厚みをｎｍで示す）である。他の実施態様では、薄膜形成速度は約０．０５ｎｍ／秒以上で約０．５ｎｍ／秒以下である。
【００５１】
薄膜形成法の一般的な例には、真空蒸着；真空コーティング；ボックスコーティング；スパッターコーティング；低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）のような蒸着または化学蒸着（ＣＶＤ）；プラズマ助長型化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）；高温化学蒸着（ＨＴＣＶＤ）；およびスパッタリングが包含される。そのような手法は当該分野で公知であり、簡便化するため、ここでは特に説明しない。
【００５２】
蒸着／化学蒸着手法およびプロセスは、広く文献に開示されてきており、例えば、Thin Solid Films, 1994年, 252巻, 32-37頁; Ruth Aによる Vacuum technolory, 第３版, Elsevier Publication, 1990年, 311-319頁；Appl. Phys. Lett. 1992年, 60巻, 1866-1868頁; Polymer Preprints, 1993年, 34巻, 427-428頁; 米国特許第6,265,026号; 6,171,652号；6,051,321号; 5,373,851号; および5,084,302号に記載されている。これらの薄膜形成または基材上への有機化合物の蒸着についての記載内容はここに援用される。
【００５３】
図４を参照すると、薄膜形成のための方法およびシステムが記載されている。一般に、本発明においては、真空チェンバのようなチェンバ２０が採用される。このチェンバは、隔離された、ドアを有する長方形の金属製の箱であり、このドアは閉じているときにはガスケットでシールされ、材料の挿入および除去を可能とする。この箱は内部チェンバを有し得、内部チェンバは必要に応じて例えば０．０００１トルの真空とすることが可能な高真空ポンプ２２に接続される。チェンバの例には、Satis Vacuum AGから入手可能な商品名Satis（例えば、ＭＣ ＬＡＢ ２６０、ＭＣ ＬＡＢ３６０、９００ＤＬＳ、１２００ＴＬＳ、および１５０）；Leybold Vacuumから入手可能な商品名Univex（例えば、３００、３５０、および４００）；Denton Vacuumから入手可能な商品名Integrity（登録商標）（例えば、３６、３９、４４、および５０）；およびBalzersから入手可能な商品名Balinit（登録商標）が包含される。
【００５４】
このチェンバには、チェンバの加熱装置２４、両親媒性物質の加熱／気化装置２６、および基材の加熱装置２８のうちの少なくともひとつである、別々の加熱装置が備えられ得る。両親媒性物質を速やかに高温に加熱して気化させるために異なる多くの装置が用いられ得、それには例えば、抵抗電極、抵抗ヒータ、誘導コイル、あるいはエレクトロンまたはレーザービームがある。電気加熱ブロックがこの目的のために用いられ得る。ヒータは、複合材料３２を入れるるつぼ３０を加熱し得る。
【００５５】
本発明により疎水性薄膜でコートされるべき基材３４は、チェンバ内の適切な位置のどこにでも載置される。多孔性キャリアおよび両親媒性物質の複合材料３２はまた、チェンバ２０の内部において加熱装置２６に接触して載置され、ドアが閉められる。コーン型の配置が示されているが、多孔性キャリアおよび両親媒性物質の複合材料３２および基材３４は、どのような形態にも配置され得る。必要に応じて、約２×１０＋２〜約５×１０−４トルの強力な減圧がチェンバ２０に負荷される。チェンバ２０に連結するポンプ２２に接続するバルブ３６を閉じ、チェンバ２０を一定の高い真空状態に保持する。両親媒性物質を速やかに加熱し、該物質を気化させる。ガス相の両親媒性分子は均一にかつ非常に速やかにチェンバ２０全体にわたり拡散する。両親媒性分子が気化するに従い、チェンバ内の圧力はやや上がるが、約２×１０＋２〜約５×１０−４トルの範囲に保持される。チェンバ２０は約１０秒〜約６０分この状態に保持され、あるいは、所望の厚みを得るために、チェンバ内に載置され得る水晶の結晶により厚みがモニターされる。この間に、両親媒性分子は基材３４の表面に自己集合して付着し、連続した均一な薄膜が形成される。基材３４は、両親媒性物質を該基材３４上に均一に付与することを促進するため回転させ得る。
【００５６】
適切なときに、真空ポンプのバルブ３６を開き、チェンバ２０からガス相の過剰の両親媒性物質を排気する。必要に応じて、チェンバおよびポンプの間に冷却トラップまたはコンデンサーを採用し、過剰の両親媒性物質の蒸気を凝縮し、捕捉して該蒸気が大気中に出ないようにする。他のバルブ３８から清浄な空気をチェンバ２０内に入れて常圧とし、チェンバ２０を開けてコートされた基材３４を取り出す。
【００５７】
薄膜形成組成物は、当該分野で知られている方法を用いＦＴＩＲおよび／またはＮＭＲで特徴付けられる。水酸基の割合（％）のような他の化学的性質は、米国特許第４，７４５，１６９号に記載のような当該分野で知られている方法により決定され得る。さらに他の物理的性質および分光学的に特徴づける方法には、当該分野で知られている方法が採用され得る。
【００５８】
両親媒性物質および／またはそれにより形成される薄膜は、反応性の水酸基を有し、それは基材上への化学結合（水素および／または共有結合）に関与する。基材表面が水分（空気中の水分子）と反応すると、層における自己集合と同様に、その表面に共有結合が形成される。それにより、恒久的に透明で均一な薄膜が付与され、これは多くの過酷な条件下において耐性を有する。つまり、優れた疎水性／親油性の性質を有する。
【００５９】
この薄膜はその表面にいくつかの利点を有し、それには、耐擦傷性、アイウェアレンズの耐反射コーティングの保護、腐食からの表面保護、水分バリア性、摩擦軽減性、静電気防止性、防汚性、耐指紋付着性などが包含される。この薄膜は、代表的には、疎水性の性質を有する。
【００６０】
両親媒性分子が含浸された多孔性キャリアの複合材料を用いて基材上に形成された薄膜は、基材全体にわたり、均一な厚みを有する。ひとつの実施態様では、得られた薄膜の厚みは約１ｎｍ〜約２５０ｎｍである。他の実施態様では、得られた薄膜の厚みは約２ｎｍ〜約２００ｎｍである。さらに他の実施態様では、得られた薄膜の厚みは約５ｎｍ〜約１００ｎｍである。さらに他の実施態様では、得られた薄膜の厚みは約８ｎｍ〜約２０ｎｍである。薄膜の厚みは蒸着のパラメータを調整することにより制御され得る。そのようなパラメータとしては、チェンバ内に基材および複合材料が少なくとも減圧状態において留まる時間、高温、照射、および／またはパワーがある。
【００６１】
ひとつの実施態様では、上記薄膜は、基材が平らな表面を有すると仮定すれば、基材の比較的平らな部分にわたり薄膜の厚みが約２５ｎｍを超えて変化しない場合には比較的均一である。他の実施態様では、上記薄膜は、基材の比較的平らな部分にわたり薄膜の厚みが約１５ｎｍを超えて変化しない場合には比較的均一である。
【００６２】
両親媒性分子が含浸した多孔性キャリアの複合材料を用いて基材上に形成された薄膜は、本質的に連続している。言い換えれば、本発明により調製された薄膜には、ピンホールおよび薄膜の他の欠陥は最小であり、および／または存在しない。
【００６３】
ひとつの実施態様では、ＰＯＳＳポリマーを両親媒性物質とし、そしてガラスを基材に用いると、シリカ（または他の金属酸化物）および両親媒性物質の薄膜層の形成が単一のチェンバ内で行われ得る。これは、ＰＯＳＳポリマー両親媒性物質層をその表面に形成するときに、シリカ層を水蒸気に暴露する必要がないためである。さらに、チェンバ内で形成されたＰＯＳＳポリマー両親媒性物質層は無害であり、上述の２段階プロセスに該チェンバを引き続いておよび繰り返して使用することに問題はない。
【実施例】
【００６４】
次に本発明を実施例につき説明する。次の実施例および明細書の他の箇所、ならびにクレームにおいて、特に指示がない限り、すべての部および％は質量基準であり、すべての温度は摂氏で示され、そして圧力は常圧あるいはそれに近い圧力である。
【００６５】
（実施例１）
５Ｌのビーカーに３Ｌの蒸留水を入れる。次いで、このビーカーを約５℃に冷却し、そして、温度保持のための冷却装置の循環により温度を保持する。しかし、温度を保持するために当該分野で知られている方法、例えば、氷を加えるなどの方法も採用され得る。攪拌下でオクタデシルトリクロロシラン（３００ｇ）を滴下し、温度を保持する。この溶液を次いで、加水分解すると、微細な結晶物質が生じる。この反応混合物を、温度を保持しながら約３０分さらに攪拌する。次いで、反応混合物を攪拌しながら室温に戻す。室温に戻ったら、反応混合物を約１０時間攪拌する。次いで反応混合物を濾過し、水洗して酸をすべて除去し、乾燥する。混合物を風乾し、次いで９５℃にて２時間オーブン乾燥するが、あるいは、当該分野で知られるその他の乾燥方法が採用され得る。混合物を乾燥した後、７０〜７２℃の融点を有する白色粉末が得られる。
【００６６】
（実施例２）
オクタデシルトリクロロシランの代わりにヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリクロロシランを用いたこと以外は実施例１の工程を繰り返す。混合物を乾燥した後、６７℃の融点を有する白色粉末が得られる。
【００６７】
（実施例３）
オクタデシルトリクロロシランの代わりにオクチルトリクロロシランを用いたこと以外は実施例１の工程を繰り返す。混合物を乾燥した後、非常に粘度が高く透明な油状物が得られる。
【００６８】
（実施例４）
ヘキサデシルトリメトキシシラン２５ｇ、蒸留水１５ｍｌ、２−プロパノール４０ｍｌ、および濃塩酸２ｍｌを２５０ｍｌのフラスコ内で攪拌する。混合物は数分で白色の粘度の高い沈殿物を生じ、攪拌が困難となる。これに、５０：５０の水−２−プロパノール混合物１００ｍｌをさらに加え、反応混合物を室温で１０時間、そしてさらに７０℃に加熱して２時間攪拌し、完全に加水分解を行うと微細な粉末が得られる。分離および濾過を実施例１と同様に行う。反応混合物は、次いで、９８℃のオーブンで２時間乾燥する。混合物は油状となり、そして室温で放置すると固化し、融点が６５℃の白色でワックス状の固形物が得られる。
【００６９】
（実施例５）
ヘキサデシルトリメトキシシランの代わりに、１：１のモル比のトリデカフルオロオクチルトリエトキシシランおよびヘキサデシルトリメトキシシランを用いたこと以外は実施例４の工程を繰り返す。半固形状物が得られる。
【００７０】
（実施例６）
トリデカフルオロオクチルトリエトキシランおよびヘキサデシルトリメトキシシランを質量比を変化させて混合する。さらに、テトラエトキシシランを、該テトラエトキシシランが混合物全体の質量の約５％〜約１０％の割合で含有されるように加えた。次いで、この混合物を実施例４および５の条件で加水分解した。但し、加水分解されたテトラエトキシシランの架橋剤の触媒としてジンク２−エチルヘキソエート（ジンクオクテート）を加えて、反応部位の数を増加させる。減圧でロータリーエバポレーターを用い、アルコールおよび水を除去する。混合物は白色のペースト状の半固形物を生じる。
【００７１】
本発明を特定の実施態様に関して説明してきたが、この明細書を読めば当業者には、種々の改変が明らかであることが理解される。従って、ここに記載された発明は、そのような改変を、添付の特許請求の範囲の範囲内にあるとして、包含すると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明のひとつの局面による、薄膜を形成するための複合材料の図である。
【図２】本発明の他の局面による、薄膜を形成するための複合材料の図である。
【図３】本発明のさらに他の局面による、薄膜を形成するための複合材料の図である。
【図４】本発明のひとつの局面による、薄膜を形成するためのシステムの模式図である。
【図１】
2005507770.tif 000003
【図２】
2005507770.tif 000004
【図３】
2005507770.tif 000005
【図４】
2005507770.tif 000006
【国際公開パンフレット】
2005507770.tif 000007
2005507770.tif 000008
2005507770.tif 000009
2005507770.tif 000010
2005507770.tif 000011
2005507770.tif 000012
2005507770.tif 000013
2005507770.tif 000014
2005507770.tif 000015
2005507770.tif 000016
2005507770.tif 000017
2005507770.tif 000018
2005507770.tif 000019
2005507770.tif 000020
2005507770.tif 000021
2005507770.tif 000022
2005507770.tif 000023
2005507770.tif 000024
2005507770.tif 000025
2005507770.tif 000026
2005507770.tif 000027
2005507770.tif 000028
2005507770.tif 000029
2005507770.tif 000030
2005507770.tif 000031
2005507770.tif 000032
2005507770.tif 000033
2005507770.tif 000034
2005507770.tif 000035
【国際調査報告】
2005507770.tif 000036
2005507770.tif 000037