自己組織化とコンタクト印刷

分子の自己組織化
分子自己組織化(MSA)とは、外部からの誘導や制御なしに分子が集合する現象である。自己組織化は自然界において自発的に生じることがある。その一例として、細胞内の脂質二重層膜の自己組織化が挙げられる。分子間力を正確かつ制御して作用させることで、従来は実現できなかった新しいナノ構造を作り出すことができる。
自己組織化において、最終的な(望ましい)構造は、使用される分子の形状や性質に「エンコード」されている。 自己組織化単分子膜(SAM)は、特定の種類の有機分子間の比較的弱い分子間相互作用を組織化の原動力として利用している。これには、反対の電荷を持つ高分子電解質間の静電相互作用、チオールと金表面との間の親和性、あるいはホスホン酸と酸化物表面との間の親和性などが含まれる。
Products
チオールと金表面
金表面におけるアルキルチオールの自己組織化には、いくつかの力が作用している。膜形成分子と表面との比較的強い結合を可能にする硫黄-金間の強い相互作用(約45 kcal/mol)に加え、アルキルチオール分子内の炭素原子と水素原子間の疎水性相互作用も、特にアルキル鎖に10個以上の炭素原子が含まれる場合、表面エネルギー全体を著しく低下させる。
当社は、ソフトリソグラフィーから化学・生物学的検出に至るまで、幅広い自己組織化用途向けに、チオール基の種類別に分類された各種高純度チオール材料を提供しています:
- アルキルチオール(-CH₃末端)
- 官能基化チオール
- ジチオール
- 環状チオール
- 保護基を有するチオール
ホスホン酸および酸化物表面
当社は、自己組織化単分子膜(SAM)の作製に用いる基材の選択肢を金以外にも拡大するため、各種リン酸およびホスホン酸系材料を提供しています。当社の極性酸性分子は、さまざまな金属酸化物表面(Al₂O₃、Ta₂O₅、NbO₅、ZrO₂、TiO₂など)と相互作用し、金上のアルキルチオールSAMと同程度の秩序度を持つ膜を形成します。
ナノインプリントリソグラフィ
ナノインプリントリソグラフィ(NIL)は、表面レリーフ構造を持つ剛性マスターを、Tg付近、あるいは一般的にはTg以上の温度に加熱された薄い熱可塑性ポリマーフィルムに押し付けることで、硬質ポリマーにマイクロおよびナノ構造を形成する技術です。この技術は、ナノデバイスをハイスループットで製造する可能性を秘めており、高度な装置を必要とせず、データストレージのためのナノスケールの複製を可能にします。
当社は、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)をはじめ、その他の熱可塑性および熱硬化性ポリマー(ポリジメチルシロキサン(PDMS)やポリフタルアルデヒドなど)など、幅広いナノインプリント用材料を提供しており、インプリントおよびその後のエッチング工程を最適化します。
ソフトリソグラフィー
ソフトリソグラフィーは、「柔らかい」エラストマーのマイクロ成形およびエンボス加工を利用して、構造体を製造または複製する技術です。マイクロコンタクト印刷(mCP)では、スタンプと基板の間にコンフォーマルな接触を形成した後、ポリジメチルシロキサン(PDMS)製のエラストマー製スタンプから、材料の単層を印刷します。 リソグラフィーで作成されたマスターに対してポリマーを硬化させることで、PDMSにサブミクロンレベルの表面レリーフ構造を容易に形成することができる。mCPの利点は、サブミクロンレベルで化学的に表面をパターン化できる点にある。 エラストマー製のスタンプに低分子化合物(チオールまたはシラン)を塗布し、清浄な基板(金またはシリコンウェハー)に押し付けます。スタンプが表面に接触した部分では、材料の単分子層が基板に転写されます。その後、別のチオールまたはシランを用いて背景部分を充填することで、化学的にパターン化された表面が得られます。
当社は、精密なマイクロパターニングやナノパターニングを必要とするお客様のアプリケーションを強力にサポートするため、シラン、チオール、PDMS材料を幅広く取り揃えています。
関連リソース
- 記事:非従来型エレクトロニクス向け自己組織化ナノ誘電体(SANDs)
- 記事:チオ酢酸塩を用いた金上での分子自己組織化
- 記事:ゾル・ゲル法用デポジショングレードのシラン
ゾルーゲル法への利用に最適化された成膜グレードのシラン化合物製品をご紹介します。
- 記事:分子の自己組織化入門
- 記事:自己組織化単分子膜の作製
自己組織化膜(SAM)作製に推奨されるプロトコールの概要をご紹介します。
- 記事:リソグラフィによるナノパターニングのチュートリアル
Sigma-Aldrich tutorial on lithography nanopatterning explains patterning layers for conductors, semiconductors, and dielectrics on surfaces.
- 記事:カルボランチオール:自己組織化材料の新たなファミリー
- /JP/ja/technical-documents/technical-article/materials-science-and-engineering/microelectronics-and-nanoelectronics/micro-and-nanometer-scale-photopatterning
- Self-Assembly Materials in Advanced Technologies
Explore self-assembled monolayers for advanced surface engineering in electronics, biomedicine, and nanocomposites.
- /JP/ja/technical-documents/technical-article/materials-science-and-engineering/organic-electronics/self-assembled-monolayers
- 単一分子エレクトロニクスと自己組織化
自己組織化によって単一分子回路を作製する新しい方法と、分子と電極間の界面の化学的制御方法についてご紹介します。
- /JP/ja/technical-documents/technical-article/materials-science-and-engineering/self-assembly-in-organic