(57)【要約】【課題】疎水性化合物に予め極性の官能基を導入したり、球状分子を化学修飾することなく、簡便に強度および安定性を有する超分子薄膜を大面積状に形成できると共に多層累積膜を容易かつ確実に形成できるようにすることである。【解決手段】易溶性ホスト分子の易溶液上に難溶性球状ゲスト分子を分散させ、気液界面において易溶性ホスト分子と難溶性球状ゲスト分子の間に働くホスト−ゲスト相互作用により両親媒性超分子を調製せしめて気液界面に超分子膜を形成し、前記超分子膜を基板上に移するようにしてある。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
易溶性ホスト分子が溶解された下層液上に難溶性球状ゲスト分子を分散させ、気液界面において易溶性ホスト分子と難溶性球状ゲスト分子間に働くホスト−ゲスト相互作用により両親媒性超分子を調製せしめて気液界面に超分子膜を形成し、前記超分子膜を基板上に移し取ることを特徴とする超分子薄膜の製造方法。
【請求項２】
超分子膜を基板上に累積せしめて所定の厚さにせしめることを特徴とする請求項１に記載の超分子薄膜の製造方法。
【請求項３】
易溶性ホスト分子がアゾカリックスアレーン、難溶性球状ゲスト分子がアミドアダマンタンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超分子薄膜の製造方法。
【請求項４】
易溶性ホスト分子がアゾカリックスアレーン、難溶性球状ゲスト分子がステアリン酸メチルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超分子薄膜の製造方法。
【請求項５】
易溶性ホスト分子がアゾカリックスアレーン、難溶性球状ゲスト分子がフラーレンＣ６０であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超分子薄膜の製造方法。
【請求項６】
基板がガラス・石英板、シリコンウエハの何れかであることを特徴とする請求項１から請求項５の内の一つの請求項に記載の超分子薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は強度および安定性に優れた超分子の薄膜または多層累積膜を製造する超分子薄膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
数ｎｍの厚みを形成する薄膜あるいは繰り返し構造を有する薄膜を製造する方法としては、例えば、Ｋ．Ｂｌｏｄｇｅｔｔ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，５６，４９５（１９３４）に記載されているラングミュア・プロジェクト法（以下ＬＢ法と言う）、Ｗ．Ｃ．Ｂｉｇｅｌｏｗ，Ｄ．Ｌ．Ｐｉｃｋｅｔｔ，Ｗ．Ａ．Ｚｉｓｍａｎ，Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｃｉ．，１，５１３（１９４６）に記載されている自己集合性単分子膜法（以下ＳＡＭ法と言う）、Ｇ．Ｄｅｃｈｅｒ，Ｊ．Ｄ．Ｈｏｎｇ，Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｍｐ．，４６，３２１（１９９１）に記載されている交互吸着法（以下ｌｂｌ法と言う）が知られている。
【０００３】
該ＬＢ法は両親媒性物質を有機溶媒に溶解して展開溶液を調製し、該展開溶液を水等の液上に展開させる。すると、両親媒性物質は、親水性基と疎水性基をそれぞれ液相側と気相側に配向した分子集合体になり、気水界面に単分子膜を形成する。この単分子膜をガラス板等の基板上に移し取ることによって単分子膜単位で積層された薄膜を形成するようになっている。
【０００４】
ＳＡＭ法は疎水性基とチオール基またはシランあるいはクロロシラン基等の反応性末端基を有する化合物（オルガノシラン、アルカンチオール、カルボン酸等の界面活性剤）を疎水性相互作用によって単分子吸着させながら金属表面上に化学反応させて薄膜を形成するようになっている。
【０００５】
ｌｂｌ法は表面処理によって電荷をもたせた基板を反対の電荷（−）をもつカチオン性化合物またはアニオン性化合物の水溶液に浸した後に過剰吸着分子を取り除いて乾燥させ、次いで、該基板を別の反対の電荷（＋）をもつ水溶液に浸すことにより次の層が吸着され、該基板を交互に各水溶液に浸すことによって各化合物の薄膜を積層するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＬＢ法においては例えばステアリン酸、ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨのような水に不溶性の両親媒性物質しか薄膜できないと言う問題がある。
【０００７】
該問題点を解決するために特開平３−６８４２９号公報に記載されているような両親媒性物質が、ジアセチレン結合を含む疎水部分がポリマー主鎖とイオン結合あるいは極性基で連結された構造を有し、かつ該両親媒性物質の重量平均分子量が３０００以上であり、該両親媒性単分子膜を多孔膜上に移し取った後、紫外線照射でジアセチレン部分を重合させて多孔性基膜を形成する方法、あるいは特開平５−３３９３８７号公報に記載されているような水溶性のポリアニオンとポリカチオンからなるイオンコンプレックスを気水界面に生成せしめ、該イオンコンプレックスを基板上に移し取った後、ポリアニオンとポリカチオンとの間に共有結合による架橋を形成せしめて架橋高分子薄膜を製造する方法が提案されている。
【０００８】
しかし、前者方法では疎水性化合物をＬＢ法で累積するために、予め極性の官能基を導入しなければならないと共に十分な強度を得ることができないと言う問題があり、後者の方法においても十分な強度を得ることができないと言う問題がある。
【０００９】
ＳＡＭ法においては界面での化学反応を伴いながら薄膜が形成されるため、数十平方マイクロメートル以上の大面積にわたって低欠陥の薄膜を形成することができないと言う問題がある。
【００１０】
ｌｂｌ法は簡便であるが、調製される周期構造が上述の方法と比較して規則性が低く、微粒子配置の精度が悪いと言う問題がある。
【００１１】
本発明は疎水性化合物に予め極性の官能基を導入したり、球状分子を化学修飾することなく、強度および安定性を有する超分子薄膜を簡便かつ大面積状に形成できると共に多層累積膜を容易かつ確実に形成できるようにすることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の目的を達成するため請求項７に記載されているように易溶性ホスト分子が溶解された下層液上に難溶性球状ゲスト分子を分散させ、気液界面において易溶性ホスト分子と難溶性球状ゲスト分子間に働くホスト−ゲスト相互作用により両親媒性超分子を調製せしめて気液界面に超分子膜を形成し、前記超分子膜を基板上に移して超分子薄膜を製造するようにしてある。
【００１３】
本発明の超分子薄膜の製造方法は請求項２に記載されているように超分子膜を基板上に累積せしめて所定の厚さにせしめるようにしてある。
【００１４】
本発明の超分子薄膜の製造方法は請求項３に記載されているように易溶性ホスト分子にアゾカリックスアレーンを使用し、難溶性球状ゲスト分子にアミドアダマンタンを使用するか、請求項４に記載されているように易溶性ホスト分子にアゾカリックスアレーンを使用し、難溶性球状ゲスト分子にステアリン酸メチルを使用するか、請求項５に記載されているように易溶性ホスト分子にアゾカリックスアレーンを使用し、難溶性球状ゲスト分子にフラーレンＣ６０を使用するようにしてある。
【００１５】
また、本発明の超分子薄膜の製造方法は請求項６に記載されているように基板にガラス・石英板、シリコンウエハの何れかを使用するようにしてある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の超分子薄膜の製造方法について説明する。
【００１７】
先ず、ガラス製またはフッ素樹脂製の容器に超純水または超純水とアルコール等の混合溶媒等の下層液を所定量供給し、易溶性ホスト分子等を溶解して下層溶液を作製して水槽に供給する。
【００１８】
水槽に直接下層液を所定量供給し、易溶性ホスト分子を溶解して下層溶液を作製することは可能である。
【００１９】
次いで、下層液に難溶性球状ゲスト分子を疎水性の溶媒に溶解させて展開溶液を作成する。
【００２０】
該展開溶液を図１に示されるように水槽内の下層液上にマイクロシリンジ等の器具を使用して静かに滴下する。
【００２１】
難溶性球状ゲスト分子の液滴を溶液上に展開して易溶性ホスト分子と難溶性球状ゲスト分子の分子会合体である両親媒体の超分子が調製された後に溶媒を蒸発させて図２に示されるような状態になると、フッ素樹脂等の難溶性球状ゲスト分子を吸着しない材質で作成された仕切板を下層溶液の気液界面部に挿入して図３に示されるような液面に浮揚している超分子膜を圧縮させて稠密な超分子膜の状態にする。
【００２２】
超分子膜が形成されると、硫酸または硝酸のような強酸またはプラズマ照射あるいはオゾン照射等によって水槽中の溶液が十分塗れるように洗浄されたガラス基板、シリコンウエハ、金属基板等の基板（ガラス基板、シリコンウエハ、金属基板等の溶液が塗れる部材）を図４に示されるように気液界面に対して垂直な状態で浸漬させた後引き上げて超分子膜を基板上に移し取る。
【００２３】
基板に付着した超分子薄膜を乾燥させた後、上述の操作を繰り返し行って図５に示されるような水面に浮揚する超分子膜を繰り返し構造とする超分子薄膜を多層累積する。
【００２４】
上述の垂直累積法に代えて基板を液面に水平な状態で近づけて超分子膜を固体基板に移し取る水平付着法によって累積を行うことができる。
【００２５】
上述の易溶性ホスト分子としては下記の化学式のような水溶性アゾカリックスレーン、シクロデキストリン、クラウンエーテル、式中Ｒ１またはＲ２に対して液に親和性の官能基を導入して可溶としたものを使用することができる。また、下層液には超純水または超純水とアルコール等の混合溶媒を使用することができる。
【００２６】
【化１】
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難溶性球状ゲスト分子としては下記の化学式のようなアミドアダマンタン、ステアリン酸メチル、フラーレンＣ６０等を使用することができる。
【００２７】
【化２】
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下層液としては蒸留水をさらに活性炭およびイオン交換樹脂の中を通して精製したした後にポアサイズ０．２マイクロメートルのフイルタで濾過し、浮遊物を除去した超純水または超純水とアルコール等の混合溶媒を使用することができる。
【００２８】
該超純水を使用する場合、易溶性ホスト分子の溶解度を向上させるため、ｐＨ値を調整するのが好ましい。
【００２９】
【実施例１】
水溶性アゾカリックスレーンとアミドアダマンタンによる超分子薄膜の製造について説明する。
【００３０】
ガラス製またはフッ素樹脂製の容器に下層液である超純水１０を所定量入れ、易溶性ホスト分子である水溶性アゾカリックスアレーン（ｎ＝６）濃度が１×１０−６ｍｏｌ／Ｌとなるように該超純水１０に水酸化ナトリウム等の塩基性物質を溶解させてｐＨ値が１２になるように調節した後に、水溶性アゾカリックスアレーン（ｎ＝６）を濃度が１×１０−６ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解した下層溶液１２を作って水槽１に供給する（図１）。
【００３１】
次いで、難溶性球状ゲスト分子であるアミドアダマンタン１３を濃度０．１〜０．４ｇ／Ｌとなるように疎水性溶媒であるヘキサン１４に溶解させて展開溶液１５を形成すると、該展開溶液１５をマイクロシリンジ２によってゆっくり下層溶液１２に滴下させて液面上に展開溶液１５を展開させる。
【００３２】
該展開溶液１５が液面上に展開させてそのまま３０分程度静置すると、水溶性アゾカリックスアレーン１１とアミドアダマンタン１３とのホスト−ゲスト相互作用によって分子会合体である両親媒体の超分子１６が調製された後に溶媒が蒸発される。
【００３３】
該分子会合体の調製を気液界面において行うことにより、対称な球状分子であっても特定の面に易溶性分子が会合した非対称構造にすることが可能になる。
【００３４】
このとき、気液界面においては安定な分子錯体を形成していることは、図６に示されるアミドアダマンタン分子膜の表面圧−面積等温線においてアミドアダマンタン１３の分子占有面積以下に面積を減少させる際に、急峻な表面圧の上昇がみられることから確認できる。
【００３５】
３０分が経過して両親媒体の超分子１６が調製された状態になると（図２）、フッ素樹脂等のアミドアダマンタン１３を吸着しない材質で作成された仕切板３を下層溶液１２の気液界面部に挿入して液面に浮揚している超分子１６間（分子会合体間）を圧縮させて界面の面積を減少させて稠密な超分子膜１７の状態にする（図３）。該分子会合体間に自発凝集性を有する場合は仕切板３を気液界面部に挿入する必要はない。
【００３６】
このことはπ−Ａ等温線において表面圧が上昇するまで圧縮すると光学顕微鏡であるブルースター角顕微鏡（ＢＡＭ）により低欠陥の超薄膜になることが確認できた。
【００３７】
該気液界面に浮揚した超分子膜１７は一方の面が易溶性面、他方の面が難溶性面であるため、一般的な薄膜製造法の一つであるＬＢ法の累積手法を用いて基板２０へ一層もしくは多層累積可能になる。
【００３８】
そこで、超分子膜１７が形成されると、硫酸等の強酸によって水槽１内の下層溶液１２が十分塗れる（付着する）ように洗浄されたシリコンウエハ等の基板２０を水槽１内の気液界面に対して垂直な状態で浸漬させた後５ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げて超分子膜１７を基板２０に移し取る（図４）。
【００３９】
該基板２０に移し取られた超分子薄膜１８は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって観察すると、図７に示されるようなアミドアダマンタン１３の１分子程度の厚み（仕切板３による圧縮前の超分子膜１７を基板２０に移し取って測定した厚さは３ｎｍであった。）を有しており、さらに流動性の高い気液界面において開面積を減少させることにより、図８に示されるように超分子膜１７を低欠陥となるように集合させることができる。
【００４０】
該超分子膜１７を多層累積して膜厚を厚くする場合は、基板２０に付着した超分子薄膜１８を乾燥させた後、基板２０を水槽１内の気液界面に対して垂直な状態で浸漬させて超分子膜１７を基板２０に付着している超分子薄膜１８上に累積させる。
【００４１】
該累積操作においては、基板２０を水槽１内の気液界面に対して浸漬させるときには超分子膜１７が移し取られず、下層溶液中から引き上げられるときにのみ基板２０上あるいは基板２０に付着している超分子薄膜１８上に移し取られて累積するＺ型累積であり、１０回までの浸漬、引き上げ操作を繰り返し行ったが、累積比はほぼ一定の状態で安定していた。
【００４２】
該累積した超分子薄膜１８中には易溶性ホスト分子である水溶性アゾカリックスアレーン１１が存在していることをＸ線光電子分光法（ＸＰＳ法）により確認することができた。
【００４３】
上述の操作を繰り返し行って水面に浮揚する超分子膜１７を繰り返し構造とする超分子薄膜１８を多層累積すると３０ｎｍの厚さにすることが可能である（図５）。
【００４４】
このときの室温および水槽１内における下層溶液１２の温度は２０〜２５度で、表面圧が８ｍＮ／ｍの状態で超分子膜１７の移し取り、累積を行った。
【００４５】
上述のアミドアダマンタン１３はアルキル鎖長がｎ＝８〜１８までの間であれば特に限定されず、疎水性溶媒はヘキサン、ベンゼン等アミドアダマンタンが溶解するものであれば限定されない。
【００４６】
上述の方法によって得られた超分子薄膜１８はＡＦＭを用いて探針によって繰り返し表面を擦過しても摩耗しなかった。
【００４７】
また、１×１０−７Ｐａまで減圧しても超分子薄膜１８の形成分子の昇華等による表面分子組織の変化は観測されなかった。
【００４８】
易溶性ホスト分子である水溶性アゾカリックスレーンのアゾベンゼン部分の利用、機能性官能基の極近傍にアゾベンゼンのπ電子系が配置されるこよる光異性化を利用した表面および球状部物性の光制御に利用することが可能である。
【００４９】
また、アゾベンゼン部の光異性化により、超分子薄膜の屈折率が変化し、難溶性球状ゲスト分子によって記録パターンが安定化されるため、屈折率変化による記録材料である光パターニング用のホトリフラティブ材料として利用することが可能である。
【００５０】
さらに、分子会合体はアゾベンゼン部がトランス形のときより安定しており、紫外線の照射によってアゾベンゼン部においてトランス→シス光異性化を誘発することによって分子会合体の開裂を誘起させ、超分子薄膜中のナノ厚みの窪み状の書き込みが可能となり、光パターニングにおけるナノエッチングに利用することができる。
【００５１】
難溶性球状ゲスト分子であるアミドアダマンタンを認識することにより、易溶性ホスト分子中のアゾベンゼンの配向を熱、溶媒、超音波等の振動等の外部刺激に対する安定化が可能で非線形光学強度の増加を望めるため、非線形光学素子として利用することが可能である。
【００５２】
【実施例２】
水溶性アゾカリックスレーンとステアリン酸メチルによる超分子薄膜の製造について説明する。
【００５３】
実施例１の場合と同様にガラス製またはフッ素樹脂製の容器に下層液である超純水１０を所定量入れ、易溶性ホスト分子である水溶性アゾカリックスアレーン（ｎ＝６）濃度が１×１０−６ｍｏｌ／Ｌとなるように該超純水１０に水酸化ナトリウム等の塩基性物質を溶解させてｐＨ値が１２になるように調節した後に、水溶性アゾカリックスアレーン（ｎ＝６）を濃度が１×１０−６ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解した下層溶液１２を作って水槽１に供給する（図１）。
【００５４】
次いで、難溶性球状ゲスト分子であるステアリン酸メチル［ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＣＨ３］を展開溶液１５としてマイクロシリンジ２によってゆっくり下層溶液１２に滴下させて液面上に展開溶液１５を展開させる。
【００５５】
該展開溶液１５が液面上に展開させてそのまま３０分程度静置すると、一分子水溶性アゾカリックスアレーン１１と二分子ステアリン酸メチルとのホスト−ゲスト相互作用によって分子会合体である両親媒体の超分子１６が調製された後に溶媒が蒸発される。
【００５６】
該分子会合体の調製を気液界面において行うことにより、水溶性アゾカリックスアレーン１１とアミドアダマンタン１３の場合と同様に、棒状分子であっても特定の面に易溶性分子が会合した非対称構造にすることが可能になる。
【００５７】
このとき、気液界面においては安定な分子錯体を形成していることは、図６に示される表面圧−面積等温線においてステアリン酸メチルの分子占有面積以下に面積を減少させる際に、急峻な表面圧の上昇がみられることから確認できる。
【００５８】
３０分が経過して両親媒体の超分子１６が調製された状態になると（図２）、フッ素樹脂等のステアリン酸メチルを吸着しない材質で作成された仕切板３を下層溶液１２の気液界面部に挿入して液面に浮揚している超分子１６間（分子会合体間）を圧縮して界面の面積を減少させて稠密な超分子膜１７の状態にする（図３）。該分子会合体間に自発凝集性を有する場合は仕切板３を気液界面部に挿入する必要はない。
【００５９】
該気液界面に浮揚した超分子膜１７は一方の面が易溶性面、他方の面が難溶性面であるため、一般的な薄膜製造法の一つであるＬＢ法の累積手法を用いて基板２０へ一層もしくは多層累積可能になる。
【００６０】
そこで、超分子膜１７が形成されると、硫酸等の強酸によって水槽１内の下層溶液１２が十分塗れる（付着する）ように洗浄されたシリコンウエハ等の基板２０を水槽１内の気液界面に対して垂直な状態で浸漬させた後５ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げて超分子膜１７を基板２０に移し取る（図４）。
【００６１】
該基板２０に移し取られた超分子薄膜１８はアミドアダマンタン１３の場合と同様にステアリン酸メチルの１分子程度の厚み（仕切板３による圧縮前の超分子膜１７を基板２０に移し取って測定した厚さは３ｎｍであった。）を有しており、さらに流動性の高い気液界面において開面積を減少させることにより、図８に示されるように超分子膜を低欠陥となるように集合させることができる。
【００６２】
該超分子膜１７を多層累積して膜厚を厚くする場合は、基板２０に付着した超分子薄膜１８を乾燥させた後、基板２０を水槽１内の気液界面に対して垂直な状態で浸漬させて超分子膜１７を基板２０に付着している超分子薄膜１８上に累積させる。
【００６３】
上述の操作を繰り返し行って水面に浮揚する超分子膜１７を繰り返し構造とする超分子薄膜１８を多層累積すると３０ｎｍの厚さにすることが可能である（図５）。
【００６４】
このときの室温および水槽１内における下層溶液１２の温度は２０〜２５度で、表面圧が１０ｍＮ／ｍの状態で超分子膜１７の移し取り、累積を行った。
【００６５】
該実施例２によって得られた超分子薄膜も上述の実施例１の場合と略同様の特性を有している。
【００６６】
【実施例３】
水溶性アゾカリックスレーンとフラーレンＣ６０による超分子薄膜の製造について説明する。
【００６７】
実施例１の場合と同様にガラス製またはフッ素樹脂製の容器に下層液である超純水１０を所定量入れ、易溶性ホスト分子である水溶性アゾカリックスアレーン（ｎ＝６）濃度が１×１０−６ｍｏｌ／Ｌとなるように該超純水１０に水酸化ナトリウム等の塩基性物質を溶解させてｐＨ値が１２になるように調節した後に、水溶性アゾカリックスアレーン（ｎ＝６）を濃度が１×１０−６ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解した下層溶液１２を作って水槽１に供給する（図１）。
【００６８】
次いで、難溶性球状ゲスト分子であるフラーレンＣ６０を展開溶液１５としてマイクロシリンジ２によってゆっくり下層溶液１２に滴下させて液面上に展開溶液１５を展開させる。
【００６９】
該展開溶液１５が液面上に展開させてそのまま３０分程度静置すると、水溶性アゾカリックスアレーン１１とフラーレンＣ６０とのホスト−ゲスト相互作用によって分子会合体である両親媒体の超分子１６が調製された後に溶媒が蒸発される。
【００７０】
該分子会合体の調製を気液界面において行うことにより、水溶性アゾカリックスアレーン１１とアミドアダマンタン１３の場合と同様に対称な球状分子であっても特定の面に易溶性分子が会合した非対称構造にすることが可能になる。
【００７１】
このとき、気液界面においては安定な分子錯体を形成していることは、図６に示される表面圧−面積等温線においてフラーレンＣ６０の分子占有面積以下に面積を減少させる際に、急峻な表面圧の上昇がみられることから確認できる。
【００７２】
３０分が経過して両親媒体の超分子１６が調製された状態になると（図２）、フッ素樹脂等のフラーレンＣ６０を吸着しない材質で作成された仕切板３を下層溶液１２の気液界面部に挿入して液面に浮揚している超分子１６間（分子会合体間）を圧縮して界面の面積を減少させて稠密な超分子膜１７の状態にする（図３）。該分子会合体間に自発凝集性を有する場合は仕切板３を気液界面部に挿入する必要はない。
【００７３】
該気液界面に浮揚した超分子膜１７は一方の面が易溶性面、他方の面が難溶性面であるため、一般的な薄膜製造法の一つであるＬＢ法の累積手法を用いて基板２０へ一層もしくは多層累積可能になる。
【００７４】
そこで、超分子膜１７が形成されると、硫酸等の強酸によって水槽１内の下層溶液１２が十分塗れる（付着する）ように洗浄されたシリコンウエハ等の基板２０を水槽１内の気液界面に対して垂直な状態で浸漬させた後５ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げて超分子膜１７を基板２０上に移し取る（図４）。
【００７５】
該基板２０に移し取られた超分子薄膜１８はアミドアダマンタン１３の場合と同様にフラーレンＣ６０の１分子程度の厚み（仕切板３による圧縮前の超分子膜１７を基板２０に移し取って測定した厚さは３ｎｍであった。）を有しており、さらに流動性の高い気液界面において開面積を減少させることにより、図８に示されるように超分子膜を低欠陥となるように集合させることができる。
【００７６】
該超分子膜１７を多層累積して膜厚を厚くする場合は、基板２０に付着した超分子薄膜１８を乾燥させた後、基板２０を水槽１内の気液界面に対して垂直な状態で浸漬させて超分子膜１７を基板２０に付着している超分子薄膜１８上に累積させる。
【００７７】
上述の操作を繰り返し行って水面に浮揚する超分子膜１７を繰り返し構造とする超分子薄膜１８を多層累積すると３０ｎｍの厚さにすることが可能である（図５）。
【００７８】
このときの室温および水槽１内における下層溶液１２の温度は２０〜２５度で、表面圧が１０ｍＮ／ｍの状態で超分子膜１７の移し取り、累積を行った。
【００７９】
上述の水溶性アゾカリックスレーンとフラーレンＣ６０によって得られた超分子薄膜は超分子薄膜化により低起電力であっても高い電場を機能性分子に印加が可能で低消費電力で稼動すると共に膜厚が薄いため高周波信号に対応でき電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に利用することが可能である。
【００８０】
また、電極等上に被覆する超分子薄膜の膜厚を薄くすると、電気化学的特性を変化させる難溶性球状ゲスト分子により効率よくガスが到達して高感度を実現でき、ガスセンサに利用することが可能である。
【００８１】
さらに、超分子薄膜中においては難溶性球状ゲスト分子であるフラーレンＣ６０の近傍に水溶性アゾカリックスアレーン１１のアゾベンゼン部が存在しているため、フラーレンＣ６０の光励起光と異なる波長の光によってアゾベンゼン部の光異性化反応を誘起することによって光電流量の光制御ができ、光電センサに利用することが可能であり、電極等上に被覆する超分子薄膜の膜厚を薄くし、電気化学的に難溶性球状ゲスト部の吸収スペクトルを変化させることにより変色可能な表示素子、難溶性球状ゲスト分子を高密度かつ多層累積が可能であることから薄型で濃色の表示素子として利用することが可能である。
【００８２】
難溶性球状ゲスト分子をナノレベルのボールベアリングとして利用したり、易溶性ホスト分子との分子会合によって難溶性球状ゲスト分子の基板に対する吸着力が向上した低摩耗潤滑層となっているため、摩擦制御素子として利用することができる。
【００８３】
本発明の超分子薄膜の製造方法は下層液として超純水または超純水とアルコール等の混合溶媒を使用すると共に難溶性球状ゲスト分子としてアミドアダマンタン、ステアリン酸メチル、フラーレンＣ６０の何れか一つを使用することによって上述と同様の超分子薄膜を形成することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の超分子薄膜の製造方法は請求項１に記載されているように易溶性ホスト分子を溶解させた下層溶液上に難溶性球状ゲスト分子を分散させ、気液界面において易溶性ホスト分子と難溶性球状ゲスト分子によるホスト−ゲスト相互作用により両親媒性超分子を調製せしめて気液界面に超分子膜を形成し、前記超分子膜を基板上に移するようにしているため、疎水性化合物に予め極性の官能基を導入したり、球状分子を化学修飾することなく、強度および安定性を有する薄膜を簡便かつ大面積状に形成することができる。
【００８５】
本発明の超分子薄膜の製造方法は請求項２に記載されているように超分子膜を基板上に累積せしめて所定の厚さにせしめるようにしているため、必要とする厚さの超分子多層累積膜を確実に得ることができる。
【００８６】
本発明の超分子薄膜の製造方法は請求項３に記載されているように易溶性ホスト分子にアゾカリックスアレーンを使用し、難溶性ゲスト分子にアミドアダマンタンを使用するか、請求項４に記載されているように易溶性ホスト分子にアゾカリックスアレーンを使用し、難溶性ゲスト分子にステアリン酸メチルを使用するか、請求項５に記載されているように易溶性ホスト分子にアゾカリックスアレーンを使用し、難溶性ゲスト分子にフラーレンＣ６０を使用すると、気液界面に超分子膜を確実に形成させることができる。
【００８７】
また、本発明の超分子薄膜の製造方法は請求項６に記載されているように基板にガラス・石英板、シリコンウエハの何れかを使用すると、気液界面に生成された超分子膜を確実に移し取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超分子薄膜製造方法の１実施形態における水槽内の下層液に易溶性ホスト分子を溶解させた下層溶液に難溶性球状ゲスト分子を滴下する状態を示す概略図である。
【図２】易溶性ホスト分子と難溶性球状ゲスト分子の分子会合体である両親媒体の超分子が調製された状態を示す概略図である。
【図３】仕切板を下層溶液の気液界面部に挿入して液面の超分子膜を圧縮させて緻密な超分子膜にした状態を示す概略図である。
【図４】気液界面に対して基板を浸漬させた後引き上げて超分子膜を基板に移し取った状態を示す概略図である。
【図５】超分子薄膜を多層累積させた状態を示す概略図である。
【図６】アミドアダマンタン分子膜の表面圧−面積等温線を示す図である。
【図７】超分子膜の圧縮前の状態を原子間力顕微鏡で観察した状態を示す図である。
【図８】超分子膜の圧縮後の状態を原子間力顕微鏡で観察した状態を示す図である。
【符号の説明】
１　水槽
２　マイクロシリンジ
３　仕切板
１０　超純水
１１　水溶性アゾカリックスアレーン
１２　下層溶液
１３　アミドアダマンタン
１４　ヘキサン
１５　展開溶液
１６　超分子
１７　超分子膜
１８　超分子薄膜
２０　基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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