(57)【要約】【課題】真っ直ぐな鎖状のポリシランを被固定化物に配向配列させるための方法、およびこの方法によって被固定化物上に配向配列されたポリシランからなる被固定化物を提供する。【解決手段】「一般式（１）【化４】2004322043.tif 000005（式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、それぞれ炭化水素基を示し、ｎは１０以上の整数を示し、ｘは０または０．００１≦ｘ≦０．９９９を示す）」で表されるポリシランを被固定化物上に配向配列させる方法であって、上記ポリシランを有機溶媒に溶解させて、ポリシラン溶液を調製する調製工程と、上記ポリシラン溶液を被固定化物上に塗布する塗布工程と、上記ポリシラン溶液の塗布された被固定化物上にガスを噴射する噴射工程とを含む構成とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
2004322043.tif 000004
（式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、それぞれ炭化水素基を示し、ｎは１０以上の整数を示し、ｘは０または０．００１≦ｘ≦０．９９９を示す）
で表されるポリシランを被固定化物上に配向配列させる方法であって、
上記ポリシランを有機溶媒に溶解させて、ポリシラン溶液を調製する調製工程と、
上記ポリシラン溶液を被固定化物上に塗布する塗布工程と、
上記ポリシラン溶液の塗布された被固定化物上にガスを噴射する噴射工程とを含むことを特徴とするポリシランの配向配列方法。
【請求項２】
上記請求項１に記載の方法によってポリシランが配向配列されてなる被固定化物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリシランを被固定化物に配向配列させる方法、およびこの方法によってポリシランが配向配列されてなる被固定化物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ケイ素（Ｓｉ）によって形成された主鎖構造を有し、その側鎖が有機置換基から構成される高分子化合物であるポリシランは、主鎖を形成するケイ素−ケイ素（Ｓｉ−Ｓｉ）単結合のσ電子が主鎖全体に非局在化することにより、種々の半導体特性を有する。
【０００３】
また、上記ポリシランは、シリコン結晶とは異なり、例えば、紫外領域に非常に鋭い発光を示すといった特性を有している。このようなポリシランは、分子ナノセンサーシステムや分子デバイス構築のための分子導線として期待されている。
【０００４】
ところで、ポリシランを用いて分子導線を製造するには、真っ直ぐな鎖状のポリシランを、基板や電極等の被固定化物上に配向配列させればよい。
【０００５】
これまでに、高分子を被固定化物上に配向配列させるための様々な方法が知られており、これらは、例えば、特許文献１や非特許文献１に開示されている。（なお、本発明者が調査した限りでは、本発明にかかる、ポリシラン配向鎖を被固定化物上に配向配列させる方法に関する従来技術文献は見出されなかった。）
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２２５４０６（公開日：平成１３年８月２１日）
【０００７】
【非特許文献１】
Ｃｈｉｎｇ−Ｈｗａ  Ｋｉａｎｇ  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ａ  ２０００，  １０４，  ２４５４−２４５６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法によれば、高分子鎖が長いと、高分子が糸まり状となってしまい被固定化物上に配向配列されない。一般に、分子導線として利用可能なポリシラン鎖は長く、このようなポリシランを被固定化物に配向配列させようとしても、真っ直ぐな鎖状のポリシランとして配向配列させることはできない。
【０００９】
そこで本発明の目的は、真っ直ぐな鎖状のポリシランを被固定化物上に配向配列させるための方法、およびこの方法によってポリシランが配向配列された被固定化物を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、注意深く分子設計されたポリシランを有機溶媒に溶解させることで調製したポリシラン溶液を被固定化物上に塗布し、その後、常温常圧大気下で、ポリシラン溶液の塗布された被固定化物上に、高圧のガスを噴射することで、配向性を備えた一分子状態のポリシランが被固定化物上に配列されることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
すなわち、本発明にかかるポリシランの配向配列方法は、上記の課題を解決するために、一般式（１）
【００１２】
【化２】
2004322043.tif 000002
【００１３】
（式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、それぞれ炭化水素基を示し、ｎは１０以上の整数を示し、ｘは０または０．００１≦ｘ≦０．９９９を示す）
で表されるポリシランを被固定化物上に配向配列させる方法であって、上記ポリシランを有機溶媒に溶解させて、ポリシラン溶液を調製する調製工程と、上記ポリシラン溶液を被固定化物上に塗布する塗布工程と、上記ポリシラン溶液の塗布された被固定化物上にガスを噴射する噴射工程とを含むことを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、上記一般式（１）で表されるポリシランを含むポリシラン溶液を被固定化物上に塗布した後、このポリシラン溶液の塗布された被固定化物上にガスを噴射することで、ポリシラン溶液中に含まれるポリシランは分散し、またポリシラン溶液中の有機溶媒は気化する。
【００１５】
そして有機溶媒が気化する過程で、上記一般式（１）で表されるポリシランと上記被固定化物との間に物理吸着が生じ、これにより一分子状態のポリシランが被固定化物に固定化される。
【００１６】
このとき、上記一般式（１）で表されるポリシランは末端基を有しているため、一軸上に配向性を備えた一分子状態のポリシランが、被固定化物の面内に配列される。
【００１７】
これによれば、上記一般式（１）で表されるポリシランを、真っ直ぐな鎖状として被固定化物上に簡便に配向配列させることができる。
【００１８】
また本発明では、ポリシランが配向配列されてなる被固定化物を提供する。この被固定化物とは、具体的には、上記いずれかの方法によってポリシランが配向配列されてなる被固定化物であることを特徴としている。
【００１９】
これによれば、一軸上に配向性を備えた一分子状態のポリシランが配列されてなる被固定化物を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、以下に説明する。本発明にかかるポリシランの配向配列方法は、上記一般式（１）で表されるポリシランを用いる構成である。
【００２１】
本実施の形態では、上記一般式（１）であらわされるポリシランは、剛直棒状らせん構造を有しているものとする。
【００２２】
ここで、「剛直棒状らせん構造」とは、らせん構造の中心軸が直線的であって、この直線状の中心軸の周囲を、上記一般式（１）で表されるポリシランの主鎖であるケイ素−ケイ素結合が、らせん状に取り囲んでなる立体構造をいう。
【００２３】
本実施の形態では、例えば、上記一般式（１）において、ｘを０、Ｒ１をγ−位が不斉中心であるキラルアルキル基｛例えば、（Ｓ）−３，７−ジメチルオクチル基｝、（Ｒ）−３，７−ジメチルオクチル基）、Ｒ２をアラルキル基（例えば、γ−フェニルプロピル基）とすることができる。
【００２４】
また例えば、ｘを０、Ｒ１をγ−位が不斉中心であるキラルアルキル基、Ｒ２をβ−位が分岐したアキラルアルキル基とすることができる。
【００２５】
また例えば、ｘを０、Ｒ１をアルキル基（例えば、ＣＨ３，Ｃ２Ｈ５，ｎ−Ｃ３Ｈ７，ｎ−Ｃ４Ｈ９，ｎ−Ｃ５Ｈ１１，ｎ−Ｃ６Ｈ１３，ｎ−Ｃ７Ｈ１５，ｎ−Ｃ８Ｈ１７，ｎ−Ｃ９Ｈ１９，ｎ−Ｃ１０Ｈ２１，ｎ−Ｃ１１Ｈ２３，ｎ−Ｃ１２Ｈ２５，ｎ−Ｃ１３Ｈ２７，ｎ−Ｃ１４Ｈ２０，ｎ−Ｃ１５Ｈ３１，ｎ−Ｃ１６Ｈ３３，ｎ−Ｃ１７Ｈ３５，ｎ−Ｃ１８Ｈ３７，ｎ−Ｃ１９Ｈ３０，ｎ−Ｃ２０Ｈ４１等）、アラルキル基｛例えば、ＣＨ２ＣＨ２Ｐｈ（Ｐｈはフェニル基を示す。以下も同様），ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｐｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｐｈ等）｝、アリールオキシアルキル基（例えば、ＣＨ２ＣＨ２ＯＰｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＯＰｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＯＰｈ等）、またはアルキルエーテル基（例えば、ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＣ２Ｈ５，ＣＨ２ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｃ２Ｈ５等）のいずれかとし、Ｒ２をβ−位が不斉中心であるキラルなアルキル基を含むアルキルオキシアリール基の位置異性体（例えば、（Ｓ）−ｍ−（２−メチルブトキシ）フェニル基、（Ｒ）−ｍ−（２−メチルブトキシ）フェニル基、ｐ−｛（Ｓ）−２−メチルブトキシ｝フェニル基、ｐ−｛（Ｒ）−２−メチルブトキシ｝フェニル基）とすることができる。
【００２６】
また例えば、ｘを０、Ｒ１，Ｒ２を、それぞれ、ｐ−位が不斉中心であるキラルなアルキルフェニル基またはその位置異性体（例えば、ｐ−｛（Ｓ）−２−メチルブチル｝フェニル基、ｐ−｛（Ｒ）−２−メチルブチル｝フェニル基）とすることができる。
【００２７】
また例えば、ｘを０、Ｒ１をβ−位が不斉中心であるキラルなアルキルフェニル基またはその位置異性体（例えば、ｐ−｛（Ｓ）−２−メチルブチル｝フェニル基、ｐ−｛（Ｒ）−２−メチルブチル｝フェニル基）とし、Ｒ２をアキラルなアルキルフェニル基またはその異性体（例えば、ｐ−（ｎ−ブチル）フェニル基）とすることができる。
【００２８】
また例えば、ｘを０、Ｒ１を直鎖アルキル基（例えば、Ｃ２Ｈ５，ｎ−Ｃ３Ｈ７、ｎ−Ｃ４Ｈ９、ｎ−Ｃ５Ｈ１１、ｎ−Ｃ６Ｈ１３、ｎ−Ｃ７Ｈ１５、ｎ−Ｃ８Ｈ１７、ｎ−Ｃ９Ｈ１９、ｎ−Ｃ１０Ｈ２１、ｎ−Ｃ１１Ｈ２３、ｎ−Ｃ１２Ｈ２５）とし、Ｒ２を、ｉ−ブチル，２−エチルブチルのβ−分岐構造または３−メチルブチルのγ−分岐構造とすることができる。
【００２９】
また例えば、上記一般式（１）において、０．００１≦ｘ≦０．９９９であれば、Ｒ１，Ｒ２を、それぞれ、β−位が不斉中心であるキラルなアルキルフェニル基またはその異性体｛例えば、ｐ−（（Ｓ）−２−メチルブチル）フェニル基、ｐ−（（Ｒ）−２−メチルブチル）フェニル基｝とし、Ｒ３，Ｒ４を、それぞれ、アキラルなアルキルフェニル基またはその異性体（例えば、ｐ−（ｎ−ブチル）フェニル基）とすることができる。
【００３０】
また例えば、０．００１≦ｘ≦０．９９９であれば、Ｒ１をアルキル基、アラルキル基、アリールオキシアルキル基、またはアルキルエーテル基のいずれかとし、Ｒ２，Ｒ３を、それぞれ、同一または異なるアルキルオキシアリール基の位置異性体（例えば、ｍ−メトキシフェニル基、ｐ−メトキシフェニル基）とし、Ｒ４をβ−位が不斉中心であるキラルアルキル基（例えば、（Ｓ）−２−メチルブチル基、（Ｒ）−２−メチルブチル基）とすることができる。
【００３１】
また、上記一般式（１）におけるｎは、ポリシランを構成するシランモノマーの繰り返し単位であり、１０以上の整数であれば、特に限定されるものではないが、該繰り返し単位ｎが、１０〜１，０００，０００の範囲内であることが好ましい。
【００３２】
上記ｎが１０を下回ると、上記ポリシランの蛍光強度が極めて弱くなる。そのため、このようなポリシランが配向配列されてなる被固定化物を例えば分子導線として用いる場合には、ポリシランの特性を十分に利用できなくなるおそれがある。また、上記ｎが１，０００，０００を上回ると、ポリシランの有機溶媒に対する溶解度が極めて低下するため、ポリシラン溶液を調製するのが困難となり、好ましくない。
【００３３】
上記一般式（１）で表されるポリシランとして、具体的には、例えば、ポリ（デシル−イソ−ブチルシラン）、ポリ（デシル−３−メチル−ブチルシラン）、およびポリ（デシル−４−メチル−メンチルシラン）等；を挙げることができるが、これらは特に限定されるものではない。
【００３４】
本実施の形態では、まず、上記一般式（１）で表されるポリシランを有機溶媒に溶解させて、ポリシラン溶液を調製する。
【００３５】
上記有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、オクタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素；トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素；テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロホルム、ジクロロメチレン、ジクロロエタン、ｎ−デカン、ｎ−オクタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン等のパラフィン系炭化水素；トルエン、アニソール、ピリジン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン等の複素環式化合物；ジメチルホルムアミド等のアミド系化合物等を用いればよい。なお、これら有機溶媒の種類は特に限定されるものではない。
【００３６】
このとき、上記ポリシラン溶液中に含まれるポリシランの濃度は、特に限定されるものではないが、１０−１０ｍｏｌ／Ｌ〜１０−１ｍｏｌ／Ｌの範囲内とすることが好ましい。
【００３７】
次に、本実施の形態では、上記ポリシラン溶液を被固定化物上に塗布する。
【００３８】
上記被固定化物とは、例えば、マイカ、石英、シリコン、ＩＴＯ、金、白金、チタン、銀、マグネシウム、アルミニウム、サファイア等の導電性材料あるいは半導体材料を劈開、あるいは表面研磨してなる基板や電極等を用いることができ、これらは特に限定されるものではない。
【００３９】
本実施の形態において、上記ポリシラン溶液を被固定化物に塗布する方法は、特に限定されるものではなく、例えばスピンコート法により、ポリシラン溶液を被固定化物上に塗布することができる。
【００４０】
また、被固定化物上に塗布するポリシラン溶液の量は、特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すればよいものとする。
【００４１】
さらに、本実施の形態では、上記ポリシラン溶液の塗布された被固定化物上にガスを噴射する。
【００４２】
上記ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等、上記一般式（１）で表されるポリシランおよび上記被固定化物に対して不活性なガスであれば、特に限定されるものではない。
【００４３】
また、使用する上記ガスの圧力や量は、上記ポリシラン溶液中のポリシランの濃度や、使用する被固定化物の大きさ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、上記ガスの使用量を、０．１Ｌ／分〜５Ｌ／分とすることが好ましく、０．５Ｌ／分〜１Ｌ／分とすることがより好ましい。上記ガスの使用量の下限値が、０．１Ｌ／分を下回ると、被固定化物上にポリシランが残らないおそれがある。また、上記ガスの上限値が、５Ｌ／分を上回ると、ポリシランが同軸方向に並ばない可能性がある。
【００４４】
なお、本実施の形態において、ガスを噴射する方法は特に限定されるものではなく、例えば、エアガンを用いて、ガスの噴射を行うことができる。
【００４５】
また、上記ポリシラン溶液の塗布された被固定化物に対するガスの噴射方向は、特に限定されるものではなく、被固定化物に対して０度〜９０度の任意の角度で噴射すればよい。
【００４６】
ポリシラン溶液の塗布された被固定化物上にガスを噴射することで、ポリシラン溶液中に含まれるポリシランは分散し、またポリシラン溶液中の有機溶媒は気化する。
【００４７】
そして有機溶媒が気化する過程で、上記一般式（１）で表されるポリシランと上記固定化物との間に物理吸着が生じ、これにより一分子状態のポリシランが被固定化物に固定化される。
【００４８】
ここで、本実施の形態で用いるポリシランは、一般式（１）に示すように末端基を有しているため、一軸上に配向性を備えた一分子状態のポリシランが、被固定化物の面内に配列される。従って、本実施の形態によれば、上記一般式（１）で表されるポリシランを、真っ直ぐな鎖状として被固定化物に簡便に配向配列させることができる。
【００４９】
また、本実施の形態によって得られる被固定化物は、一軸上に配向性を備えた一分子状態のポリシランが配列されてなるものである。それゆえ、このようなポリシランが配向配列されてなる被固定化物を、例えば、分子デバイスや光学活性分子ナノセンサーシステム構築のための分子導線として好適に使用することができる。
【００５０】
【実施例】
〔実施例１〕
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００５１】
ポリシランとしてのポリ（ｎ−デシル（２−メチルブチル）シラン）０．０５ｇをトルエンに溶解させ、１０−４ｍｏｌ／Ｌのポリシラン溶液を調製した。そしてポリシラン溶液をマイカ基板上に塗布した。
【００５２】
次に、ポリシラン溶液の塗布されたマイカ基板上に、窒素ガスを噴射した。
【００５３】
そして、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて上記ポリシラン溶液の塗布されたマイカ基板の表面観察を行った。その結果を図１に示す。図１に示すのは、本実施例によって得られたマイカ基板のＡＦＭ像である。
【００５４】
同図から、一分子状態のポリ（ｎ−デシル（２−メチルブチル）シラン）が、基板上で一軸配向配列していることがわかった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明にかかるポリシランの配向配列方法は、以上のように、一般式（１）
【００５６】
【化３】
2004322043.tif 000003
【００５７】
（式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、それぞれ炭化水素基を示し、ｎは１０以上の整数を示し、ｘは０または０．００１≦ｘ≦０．９９９を示す）
で表されるポリシランを被固定化物上に配向配列させる方法であって、上記ポリシランを有機溶媒に溶解させて、ポリシラン溶液を調製する調製工程と、上記ポリシラン溶液を被固定化物上に塗布する塗布工程と、上記ポリシラン溶液の塗布された被固定化物上にガスを噴射する噴射工程とを含む構成である。
【００５８】
それゆえ、被固定化物上に配向配列されるポリシランを、真っ直ぐな鎖状として被固定化物上に簡便に配向配列させることができるという効果を奏する。
【００５９】
本発明にかかる被固定化物は、以上のように、上記いずれかの方法によってポリシランが配向配列されてなるものである。
【００６０】
それゆえ、一軸上に配向性を備えた一分子状態のポリシランが配列されてなる被固定化物を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１におけるマイカ基板のＡＦＭ像を示す図である。
【図１】
2004322043.tif 000006