JPH02219031A - Lb膜の形成材料 - Google Patents
Lb膜の形成材料Info
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- JPH02219031A JPH02219031A JP4055389A JP4055389A JPH02219031A JP H02219031 A JPH02219031 A JP H02219031A JP 4055389 A JP4055389 A JP 4055389A JP 4055389 A JP4055389 A JP 4055389A JP H02219031 A JPH02219031 A JP H02219031A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、均質なL8膜を作製することが可能な新規
な材料に関するもので、特に非線形光学素子を構築する
ための極性構勇を有する有機薄膜構造体等を構成するし
B膜の作製に用いて好適な材料に閉するものである。
な材料に関するもので、特に非線形光学素子を構築する
ための極性構勇を有する有機薄膜構造体等を構成するし
B膜の作製に用いて好適な材料に閉するものである。
(従来の技術)
最近、系外からの入力光に対し、入力光以外の成分の光
を発生する物質がいわゆる非線形光学材料として注目さ
れている。これは、この種の材料が、振動数の異なる2
1Mの入射光の和の振動数の光を発生する光混合、入射
光が振動数のRなる2種の光となる光パラメトリック、
或いは入射光の二次または三次の高調波への変換(SH
G、THGと称される)など、光信号処理用材料として
重要な役割を演するからである。ざらにまたこの種の材
料が有するこのような性質が、光通信技術や光電子集積
回路(OEIC)技術の進歩に伴い実現されるであろう
光コンピュータの要素技術となると考えられているから
である。
を発生する物質がいわゆる非線形光学材料として注目さ
れている。これは、この種の材料が、振動数の異なる2
1Mの入射光の和の振動数の光を発生する光混合、入射
光が振動数のRなる2種の光となる光パラメトリック、
或いは入射光の二次または三次の高調波への変換(SH
G、THGと称される)など、光信号処理用材料として
重要な役割を演するからである。ざらにまたこの種の材
料が有するこのような性質が、光通信技術や光電子集積
回路(OEIC)技術の進歩に伴い実現されるであろう
光コンピュータの要素技術となると考えられているから
である。
このような非線形光学材料として有機物から成るものと
無機物から成るものとが知られているが、このうちの有
機物から成る非線形光学材料は、それの非線形性が分子
内容局在■電子に起因する電子分極であるために、無機
物から成る非線形光学材料に比し、速い応答や高い光学
破壊しきい値が得られると期待され、研究開発が活発に
進められている。
無機物から成るものとが知られているが、このうちの有
機物から成る非線形光学材料は、それの非線形性が分子
内容局在■電子に起因する電子分極であるために、無機
物から成る非線形光学材料に比し、速い応答や高い光学
破壊しきい値が得られると期待され、研究開発が活発に
進められている。
例えば、下記0式で示されるp−ニトロアニリン(以下
、p−NAと略称することもある。)は、■電子共役環
に電子供与性基(−NH2)及び電子吸引性基(−NO
□)が付与された構造を有し、分子の分極の大きざを示
す二次の非線形分子分極率βが大きな値を示すことが知
られている。
、p−NAと略称することもある。)は、■電子共役環
に電子供与性基(−NH2)及び電子吸引性基(−NO
□)が付与された構造を有し、分子の分極の大きざを示
す二次の非線形分子分極率βが大きな値を示すことが知
られている。
しかし、p−NAは、結晶状態が反転対称性を有する構
造であるために各分子の分極は打ち消し合うようになり
、このため、マクロな分極の大きざを示す二次の非線形
感受率X(2) はOとなってしまう、従って、p−N
Aは、第二次高調波発生(SHG)活性ではなかった。
造であるために各分子の分極は打ち消し合うようになり
、このため、マクロな分極の大きざを示す二次の非線形
感受率X(2) はOとなってしまう、従って、p−N
Aは、第二次高調波発生(SHG)活性ではなかった。
そこで、各分子の分子分極が打ち消されないでマクロな
分極が残っている構造(極性構造)を確保するため、以
下に説明するような方法で分子をある一定の方向に配向
させp−NA分子の持つ分子分極を有効に利用し大きな
X(2)を実現することが試みられてきた。
分極が残っている構造(極性構造)を確保するため、以
下に説明するような方法で分子をある一定の方向に配向
させp−NA分子の持つ分子分極を有効に利用し大きな
X(2)を実現することが試みられてきた。
その一つの方法は、p−NA分子の2位にメチル基を導
入しp−NA7a2−メチル−4−ニトロアニリン(以
下、MNAと略称することもある。)とすることである
、このMNA結晶は、対称中心を欠く構造になるので、
大きなSHGを発するようになる。MNAについでは、
例えば文献(ジャーナル 才ブ アプライド フィジッ
クス(J、Appl、Phys、) 50 (4) (
1979,4) pp、2523〜2527)に開示さ
れている。
入しp−NA7a2−メチル−4−ニトロアニリン(以
下、MNAと略称することもある。)とすることである
、このMNA結晶は、対称中心を欠く構造になるので、
大きなSHGを発するようになる。MNAについでは、
例えば文献(ジャーナル 才ブ アプライド フィジッ
クス(J、Appl、Phys、) 50 (4) (
1979,4) pp、2523〜2527)に開示さ
れている。
他の方法は、高分子中にI)−NAを分散させ配向させ
る方法である。この方法の具体例としでは、例えば文献
(ポリマー ブリブリンツ、ジャパン(Polymer
Preprints、Japan) 36 (8)
(1987)pp、 2522〜2524 )に開示
されているものがあった。この文献に開示された方法に
よれば、ポリエチレンオキサイドにp−NA!分散させ
たものが、MNAのSHGの2.6倍の強度のSHGを
発すると云う。
る方法である。この方法の具体例としでは、例えば文献
(ポリマー ブリブリンツ、ジャパン(Polymer
Preprints、Japan) 36 (8)
(1987)pp、 2522〜2524 )に開示
されているものがあった。この文献に開示された方法に
よれば、ポリエチレンオキサイドにp−NA!分散させ
たものが、MNAのSHGの2.6倍の強度のSHGを
発すると云う。
また、ざらに別の方法は、p−NAに長鎖アルキル基を
導入し分子を両親媒性とすることでLB法による薄膜形
成を可能ならしめ、p−NAの分子分極の配向を制御し
て極性構造を有した有機薄膜を作製しようとするもので
あった。ここでLB法とは、薄膜化したい所望の分子を
水面上に展開し、或いは、この所望の分子と、成膜性を
良好にするための補助の分子とを混合したものを水面上
に展開し、展開された膜を基板に移し取ることで薄膜(
LB膜)を形成する方法である。
導入し分子を両親媒性とすることでLB法による薄膜形
成を可能ならしめ、p−NAの分子分極の配向を制御し
て極性構造を有した有機薄膜を作製しようとするもので
あった。ここでLB法とは、薄膜化したい所望の分子を
水面上に展開し、或いは、この所望の分子と、成膜性を
良好にするための補助の分子とを混合したものを水面上
に展開し、展開された膜を基板に移し取ることで薄膜(
LB膜)を形成する方法である。
LB法による極性構造を有した薄膜の形成例としては、
下記0式で表されるN−ステアリル−pニトロアニリン
(以下、5t−pNAと略称する。)tLB膜形成材料
として用いた例かあった(特開昭62−39827号公
報)。
下記0式で表されるN−ステアリル−pニトロアニリン
(以下、5t−pNAと略称する。)tLB膜形成材料
として用いた例かあった(特開昭62−39827号公
報)。
さらに、N−ステアリル−2−メチル−4−ニトロアニ
リンtL8膜の形成材料として用もまた例があった(文
献(ジャパニーズ ジャナル オブアブライト フィジ
ックス(Japanese Journalof Ap
plied Physics) 27 (9) (19
88,9) pp、l635〜+637) 。
リンtL8膜の形成材料として用もまた例があった(文
献(ジャパニーズ ジャナル オブアブライト フィジ
ックス(Japanese Journalof Ap
plied Physics) 27 (9) (19
88,9) pp、l635〜+637) 。
上述した各方法の中で、LB法により分子分極の配向を
制御して枠牲構造を有した有機薄膜を作製しようとする
方法は、分子単位で膜厚が制御でき然も均質な薄膜が得
られるということ、ざらに光信号処理デバイス等のよう
な微細な光集積回路素子を構築するためには有機非線形
光学材料の薄膜化が必須であることから、最も有望な方
法と云える。
制御して枠牲構造を有した有機薄膜を作製しようとする
方法は、分子単位で膜厚が制御でき然も均質な薄膜が得
られるということ、ざらに光信号処理デバイス等のよう
な微細な光集積回路素子を構築するためには有機非線形
光学材料の薄膜化が必須であることから、最も有望な方
法と云える。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、p−NA誘導体の薄膜をしB法により作
製しようとした場合、従来知られていた5t−pNAや
N−ステアリル−2−メチル−4ニトロアニリンという
LB膜の形成材料では、分子の凝集性が強いため、水面
上にその分子のみが凝集し3次元の微結晶に成長してし
まうという現象が起こっていた。この現象は、N−ステ
アリル−2−メチル−4−ニトロアニリンに関しては、
上記文献(ジャパニーズ ジャナル オブ アプライド
フィジックス(Japanese Journal
ofApplied Physics) 27 (9)
(1988,9) pp、l635〜+637)に報
告されている。また、St−pNAに関しでは、この出
願に係る発明者が、確認しでいる。
製しようとした場合、従来知られていた5t−pNAや
N−ステアリル−2−メチル−4ニトロアニリンという
LB膜の形成材料では、分子の凝集性が強いため、水面
上にその分子のみが凝集し3次元の微結晶に成長してし
まうという現象が起こっていた。この現象は、N−ステ
アリル−2−メチル−4−ニトロアニリンに関しては、
上記文献(ジャパニーズ ジャナル オブ アプライド
フィジックス(Japanese Journal
ofApplied Physics) 27 (9)
(1988,9) pp、l635〜+637)に報
告されている。また、St−pNAに関しでは、この出
願に係る発明者が、確認しでいる。
このような分子の凝集が起こると、この分子を一方向に
配向させることが出来ないばかりでなく均質なL8膜を
得ることが出来ない、これがため、非線形光学素子を構
築するための極性構造を有する有8!薄M構造体を得る
ことが出来ないことになる。
配向させることが出来ないばかりでなく均質なL8膜を
得ることが出来ない、これがため、非線形光学素子を構
築するための極性構造を有する有8!薄M構造体を得る
ことが出来ないことになる。
この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従
ってこの発明の目的は、大きな分子分極を有する材料で
あってLB法において分子の凝集が起こり難く均質なL
B膜を形成することが出来るしB膜の形成材料を提供す
ること1こある。
ってこの発明の目的は、大きな分子分極を有する材料で
あってLB法において分子の凝集が起こり難く均質なL
B膜を形成することが出来るしB膜の形成材料を提供す
ること1こある。
(課題を解決するための手段)
この目的の達成を図るため、この発明によれば、次の一
般式(1)で表されるN−アシル−pニトロアニリンを
LB膜の形成材料として用いたことを特徴とする(但し
、(1)式中のnは13〜29の整数である)。
般式(1)で表されるN−アシル−pニトロアニリンを
LB膜の形成材料として用いたことを特徴とする(但し
、(1)式中のnは13〜29の整数である)。
(作用)
この発明のL8膜の形成材料であるN−アシル゛−p−
ニトロアニリンは、分子の非線形感受率が大きいp−ニ
トロアニリン(+)−NA)に長鎖アルキル基を導入し
たN−アルキル−p−ニトロアニリンにさらにカルボニ
ル基が導入されたものである。このため、p−NAの属
性を利用出来る。
ニトロアニリンは、分子の非線形感受率が大きいp−ニ
トロアニリン(+)−NA)に長鎖アルキル基を導入し
たN−アルキル−p−ニトロアニリンにさらにカルボニ
ル基が導入されたものである。このため、p−NAの属
性を利用出来る。
ざらにカルボニル基が導入されたため親木性が5t−p
NAに比べると強いので、LB膜形成の際に水面上に凝
集しずらい。
NAに比べると強いので、LB膜形成の際に水面上に凝
集しずらい。
(実施例)
以下、この発明のしB膜の形成材料の実施例につき説明
する。
する。
L8の 合 の
先ず、この発明のLB膜の形成材料である上述の一般式
(1)で示される有機化合物の一例として(1)式中の
nが16である下記(2)式で示されるN−ステアロイ
ル−p−ニトロアニリン(以下、5tO−pNAと略称
することもある。)の合成方法の一例につき説明する。
(1)で示される有機化合物の一例として(1)式中の
nが16である下記(2)式で示されるN−ステアロイ
ル−p−ニトロアニリン(以下、5tO−pNAと略称
することもある。)の合成方法の一例につき説明する。
しかしながら、以下の合成例中で述べる使用薬品名、数
値的条件、処理方法等は、単なる一例にすぎないことは
理解されたい。
値的条件、処理方法等は、単なる一例にすぎないことは
理解されたい。
固する。これをエタノール3−00 m 12に加温溶
解し、熱濾過後故霞冷却し、生成した沈殿を濾取する1
次に、濾取した沈殿物を再び300mβのトルエンに加
温溶解し、放置冷却し、生成した沈殿を濾取する。下記
(3)式は上述の合成方法を示す反応式である。
解し、熱濾過後故霞冷却し、生成した沈殿を濾取する1
次に、濾取した沈殿物を再び300mβのトルエンに加
温溶解し、放置冷却し、生成した沈殿を濾取する。下記
(3)式は上述の合成方法を示す反応式である。
先ず、p−ニトロアニリン6、99(0,05mol)
をテトラヒドロフラン(1旺)150mlに溶解し、こ
の溶液を攪拌しながらこれに塩化ステアロイル18 、
29 (0,06mol) ’iA下する0次いでこれ
にトリエチルアミン(TEA ) 3 、9 CI (
0,06mof)8滴下した後、さらに30分間攪拌す
る。生成した沈殿(TEA−HCI)を濾別し、濾液を
濃縮乾上述のように合成した有機化合物を元素分析及び
赤外線吸収スペクトルによってそれぞれ同定した。
をテトラヒドロフラン(1旺)150mlに溶解し、こ
の溶液を攪拌しながらこれに塩化ステアロイル18 、
29 (0,06mol) ’iA下する0次いでこれ
にトリエチルアミン(TEA ) 3 、9 CI (
0,06mof)8滴下した後、さらに30分間攪拌す
る。生成した沈殿(TEA−HCI)を濾別し、濾液を
濃縮乾上述のように合成した有機化合物を元素分析及び
赤外線吸収スペクトルによってそれぞれ同定した。
元素分析の結果は、以下に示す通りであった。
Cニア0.78%
H: 9.90%
N: 6.95%
なお、計算値は、Cニア1.25、H:9.97、N:
6.92%である。
6.92%である。
また、赤外線吸収スペクトルの測定の結果は、第1図に
示す通りであり、波数2900crrr’付近にメチレ
ン基の吸収、波数3340cm−’1680cm−’及
び1540cm−’に第ニアミド基の吸収、波数160
0cm−’付近に芳香環の吸収がそれぞれ認められた。
示す通りであり、波数2900crrr’付近にメチレ
ン基の吸収、波数3340cm−’1680cm−’及
び1540cm−’に第ニアミド基の吸収、波数160
0cm−’付近に芳香環の吸収がそれぞれ認められた。
しB
次に上述の如く合成したN−ステアロイル−pニトロア
ニリン(s to−pNA)の特性につき、5tO−p
NAを含む単分子膜の特性と、この単分子膜をLB法に
より複数層累積した累積膜の特性とにより説明する。
ニリン(s to−pNA)の特性につき、5tO−p
NAを含む単分子膜の特性と、この単分子膜をLB法に
より複数層累積した累積膜の特性とにより説明する。
なお、LB法は公知技術であるが、その概要は以下に説
明するようなものである。
明するようなものである。
同一分子内に親木基と細長い疎水基とを持つ分子を水面
に浮べ(以下、展開するという言葉を用いる)、横方向
から適当な圧力を加えると、この分子は親木基が水面に
接触しで規則正しく配列し単分子膜を形成する。また、
この単分子膜中に固体基板(例えばガラス基板)を浸漬
しこの基板を引き上げるとこのガラス基板上にこの単分
子膜が付着する。この操作を繰返し行なうことによって
単分子累積膜が得られる。この方法は垂直浸漬法と称さ
れている。また、水面上の単分子膜平面に平行にガラス
基板を近づけ接しさせることによりこのガラス基板に単
分子膜を付着させるいわゆる水平付着法を緑つ返し行う
ことによっても単分子累積膜が得られる。
に浮べ(以下、展開するという言葉を用いる)、横方向
から適当な圧力を加えると、この分子は親木基が水面に
接触しで規則正しく配列し単分子膜を形成する。また、
この単分子膜中に固体基板(例えばガラス基板)を浸漬
しこの基板を引き上げるとこのガラス基板上にこの単分
子膜が付着する。この操作を繰返し行なうことによって
単分子累積膜が得られる。この方法は垂直浸漬法と称さ
れている。また、水面上の単分子膜平面に平行にガラス
基板を近づけ接しさせることによりこのガラス基板に単
分子膜を付着させるいわゆる水平付着法を緑つ返し行う
ことによっても単分子累積膜が得られる。
く単分子膜での特性評価〉
先ず、この発明のL8膜の形成材料の単分子膜での特性
評価を行なうため、上記5tO−1)NAの展開膜の表
面圧−面積曲線を、5tO−pNAとアラキン酸[CH
3(CH2) + acOOH]との混合比をパラメー
タとし、測定した。その測定条件は、以下に説明する通
りとした。サブフェイズ水溶液は、塩化カドミウム(C
dC1z )をモル濃度で4 X 10−’及び炭酸水
素カリウム(にHCO3)をモル濃度で5×10−5含
み、pHを6.8とし水温を20”Cとしたものとして
いる。また試料は、5topNAとアラキン酸との混合
比を変えたものをそれぞれり[][]ホルムに溶解した
ものとした。そして、この試料をサブフェイズに展開し
た。第2図は、横軸に展開膜の面積(nm−’/分子)
、縦軸に展開膜の表面圧(mNm−’) @それぞれと
って示した表面圧−面積曲線であり、図中Iはs t
o−pNA単独の展開膜のもの、11は5to−pNA
とアラキン酸との混合比が1=1(モル比、以下同様)
の展開膜のもの、mは同混合比が】:4の展開膜のもの
である。また、第3図は、比較例としてのN−ステアリ
ル−p−ニトロアニリン(s t−pNA)の展開膜の
表面圧−面積曲線であり、第3図中I(、tst−pN
A単独の展開膜のもの、IIは5t−pNAとアラキン
酸との混合比が1:1の展開膜のもの、■は同混合比が
1=4の展開膜のもの、■はアラキン酸単独の展開膜の
ものである。
評価を行なうため、上記5tO−1)NAの展開膜の表
面圧−面積曲線を、5tO−pNAとアラキン酸[CH
3(CH2) + acOOH]との混合比をパラメー
タとし、測定した。その測定条件は、以下に説明する通
りとした。サブフェイズ水溶液は、塩化カドミウム(C
dC1z )をモル濃度で4 X 10−’及び炭酸水
素カリウム(にHCO3)をモル濃度で5×10−5含
み、pHを6.8とし水温を20”Cとしたものとして
いる。また試料は、5topNAとアラキン酸との混合
比を変えたものをそれぞれり[][]ホルムに溶解した
ものとした。そして、この試料をサブフェイズに展開し
た。第2図は、横軸に展開膜の面積(nm−’/分子)
、縦軸に展開膜の表面圧(mNm−’) @それぞれと
って示した表面圧−面積曲線であり、図中Iはs t
o−pNA単独の展開膜のもの、11は5to−pNA
とアラキン酸との混合比が1=1(モル比、以下同様)
の展開膜のもの、mは同混合比が】:4の展開膜のもの
である。また、第3図は、比較例としてのN−ステアリ
ル−p−ニトロアニリン(s t−pNA)の展開膜の
表面圧−面積曲線であり、第3図中I(、tst−pN
A単独の展開膜のもの、IIは5t−pNAとアラキン
酸との混合比が1:1の展開膜のもの、■は同混合比が
1=4の展開膜のもの、■はアラキン酸単独の展開膜の
ものである。
第2図及び第3図からも理解出来るように、5to−p
NA及びS t−pNA共に、単独の展開膜は不安定で
あることが分る。つまり展開膜を圧縮しでゆくに従い表
面圧が上昇してゆくが、5to−pNA単独の展開膜で
はその面積が0.30付近で、5t−1)NA単独の展
開膜ではその面積が0.40付近で、表面圧の減少が起
きている。
NA及びS t−pNA共に、単独の展開膜は不安定で
あることが分る。つまり展開膜を圧縮しでゆくに従い表
面圧が上昇してゆくが、5to−pNA単独の展開膜で
はその面積が0.30付近で、5t−1)NA単独の展
開膜ではその面積が0.40付近で、表面圧の減少が起
きている。
また、実際、5to−pNA単独の展開膜を基板へ、ま
た、5t−pNA単独の展開膜を基板へそれぞれ累積さ
せようと試みたが、うまく累積出来なかった。これに対
し、5tO−pNA及び5t−INA共に、これに分子
の配向性が良く安定な単分子膜が得られることで知られ
ているアラキン酸を混合した場合の展開膜の特性は、単
独の場合とは異なったものになっている。ここで、st
。
た、5t−pNA単独の展開膜を基板へそれぞれ累積さ
せようと試みたが、うまく累積出来なかった。これに対
し、5tO−pNA及び5t−INA共に、これに分子
の配向性が良く安定な単分子膜が得られることで知られ
ているアラキン酸を混合した場合の展開膜の特性は、単
独の場合とは異なったものになっている。ここで、st
。
−pNA、5t−pNA共、分子が水面に垂直に配列し
たとしたときの1分子当たりの展開膜中に占める面積は
アラキン酸のそれとほぼ同じであるので、アラキン酸と
の混合が均質に行なわれているならば、展開膜中におけ
る5to−pNA分子或いはSt−りNA分子の凝集状
態での占有面積(表面圧−面積曲線で分子が凝集した時
、展開膜の表面圧と面積との間には直線関係があり、こ
の直線を表面圧=Oに補飾した分子面積を占有面積と云
う、)は、アラキン酸の混合比によってはほとんど変化
しないはずである。このような観点に立ち第2図及び第
3図を見比べでみると、比較例である5t−pNAは、
占有面積が第3図の!■、■及び■の曲線で示されるよ
うにアラキン酸の混合比によって変化しており、また表
面圧−面積曲線においても屈曲が見られることから、ア
ラキン酸との混合が均質に行なわれず、展開膜の構造変
化が起こっていることが分る。これに対し、実施例であ
る5to−pNAは、占有面積が第2図の11及び■の
曲線で示されるようにアラキン酸の混合比によってはほ
とんど変化せず、また表面圧面積曲線においても屈曲が
見られないことから、アラキン酸との混合が均質に行な
われ、均質で安く累積膜での特性評価〉 次に、実施例のLB膜形成材料の水面上単分子膜をガラ
ス基板に累積し累積膜を作製し、この累積膜の特性を以
下に説明するように評価する。
たとしたときの1分子当たりの展開膜中に占める面積は
アラキン酸のそれとほぼ同じであるので、アラキン酸と
の混合が均質に行なわれているならば、展開膜中におけ
る5to−pNA分子或いはSt−りNA分子の凝集状
態での占有面積(表面圧−面積曲線で分子が凝集した時
、展開膜の表面圧と面積との間には直線関係があり、こ
の直線を表面圧=Oに補飾した分子面積を占有面積と云
う、)は、アラキン酸の混合比によってはほとんど変化
しないはずである。このような観点に立ち第2図及び第
3図を見比べでみると、比較例である5t−pNAは、
占有面積が第3図の!■、■及び■の曲線で示されるよ
うにアラキン酸の混合比によって変化しており、また表
面圧−面積曲線においても屈曲が見られることから、ア
ラキン酸との混合が均質に行なわれず、展開膜の構造変
化が起こっていることが分る。これに対し、実施例であ
る5to−pNAは、占有面積が第2図の11及び■の
曲線で示されるようにアラキン酸の混合比によってはほ
とんど変化せず、また表面圧面積曲線においても屈曲が
見られないことから、アラキン酸との混合が均質に行な
われ、均質で安く累積膜での特性評価〉 次に、実施例のLB膜形成材料の水面上単分子膜をガラ
ス基板に累積し累積膜を作製し、この累積膜の特性を以
下に説明するように評価する。
■・・・評価1
先ず、水面上単分子膜をガラス基板上に順次に累積した
累積膜の評価を行なう。
累積膜の評価を行なう。
累積は、水面上に展開した単分子膜の表面圧を30mN
m−’に一定に保っで行なった。ガラス基板は、大きざ
が38x13mmで厚さが0.5mmのもので、その表
面を臭化セチルトリメチルアンモニラ・ムで疎水処理し
たものを用いた。試料は、実施例として5tO−1)N
A:アラキン酸が]:1と、1:4としたもの、比較例
としで5t−pNA:アラキン酸が1=1と1:4とし
たもの、4種類を用意した。各試料毎にクロロホルムに
溶解させ、水面(上述のサブフェイズ)上に展開し、約
10分間放言して溶媒(クロロホルム)を蒸発させ、そ
の後、水面をゆっくりと圧縮し展開膜が30mNm−・
で一定に圧縮されるように保った。
m−’に一定に保っで行なった。ガラス基板は、大きざ
が38x13mmで厚さが0.5mmのもので、その表
面を臭化セチルトリメチルアンモニラ・ムで疎水処理し
たものを用いた。試料は、実施例として5tO−1)N
A:アラキン酸が]:1と、1:4としたもの、比較例
としで5t−pNA:アラキン酸が1=1と1:4とし
たもの、4種類を用意した。各試料毎にクロロホルムに
溶解させ、水面(上述のサブフェイズ)上に展開し、約
10分間放言して溶媒(クロロホルム)を蒸発させ、そ
の後、水面をゆっくりと圧縮し展開膜が30mNm−・
で一定に圧縮されるように保った。
次に、ガラス基板を2cm毎分の速度で水面を横切るよ
うに上下に繰り返し移動させ展開膜をガラス基板に移し
取った。
うに上下に繰り返し移動させ展開膜をガラス基板に移し
取った。
なお、累積がうまく行なわれているか否かは、基板が水
面を横切った面積と、これにより減少した水面上の展開
膜の面積との比率(以下、累積比と称する。)で評価し
た。展開膜の表面圧(よ常に一定(この例では30mN
rrr’)になるように制御されているので、累積がう
まく行なわれているとすれば、累積比は】になる、実施
例及び比較例合わせて4種類の試料共に、累積は累積比
がほぼ1の状態で行なえた。
面を横切った面積と、これにより減少した水面上の展開
膜の面積との比率(以下、累積比と称する。)で評価し
た。展開膜の表面圧(よ常に一定(この例では30mN
rrr’)になるように制御されているので、累積がう
まく行なわれているとすれば、累積比は】になる、実施
例及び比較例合わせて4種類の試料共に、累積は累積比
がほぼ1の状態で行なえた。
次に、上述の如く累積した各試料の累積膜の吸光度の累
積数依存性を、累積数を異ならせた各累積膜を用いで測
定した。その結果、実施例である5to−pNA、比較
例である5t−pNAいずれの累積膜も、その吸光度と
累積数との関係は直線関係を示した。なお、5to−p
NAの吸収ど一つは310nmであり、5t−pNAの
吸収ピークは420nmであるので、吸光度の測定はそ
れぞれそのピーク波長の光を用いて行なった。
積数依存性を、累積数を異ならせた各累積膜を用いで測
定した。その結果、実施例である5to−pNA、比較
例である5t−pNAいずれの累積膜も、その吸光度と
累積数との関係は直線関係を示した。なお、5to−p
NAの吸収ど一つは310nmであり、5t−pNAの
吸収ピークは420nmであるので、吸光度の測定はそ
れぞれそのピーク波長の光を用いて行なった。
アラキン酸はこれら波長での吸収はない。
次に、各試料の累積膜の表面形態を走査型電子顕微鏡(
SEM)を用いそれぞれ観察したところ、比較例である
5t−pNAを用いた各累積膜ではサブミクロンサイズ
の3次元の凝集体が多数見られたが、実施例である5t
o−pNA%用いた各累積膜ではそのような凝集体は見
られず均質なしB膜が得られていることが分った。
SEM)を用いそれぞれ観察したところ、比較例である
5t−pNAを用いた各累積膜ではサブミクロンサイズ
の3次元の凝集体が多数見られたが、実施例である5t
o−pNA%用いた各累積膜ではそのような凝集体は見
られず均質なしB膜が得られていることが分った。
■・・・評価2
次に、実施例のLB膜形成材料である5to−pNAを
用い、これを基板に対して常に一定の方向にそろわせ全
体として極性構造を有する薄膜構造体を得るため1こ、
基板上に5to−pNAを含む単分子膜と、アラキン酸
の単分子膜とを交互に累積し交互累積膜を作製した。具
体的には、基板を水中(サブフェイズ水溶液中)に浸漬
するときは水面上には5to−pNA1f!:含む単分
子膜を展開しておき、基板を水中から引き上げるときは
水面上にはアラキン酸の単分子膜を展開しでおくように
しLB法により基板上にこれら展開膜を順次に移し取る
。またはその逆でも良い、このようにすることによって
、5tO−1)NAを含む単分子膜は、常に基板に対し
一定の方向に累積される。
用い、これを基板に対して常に一定の方向にそろわせ全
体として極性構造を有する薄膜構造体を得るため1こ、
基板上に5to−pNAを含む単分子膜と、アラキン酸
の単分子膜とを交互に累積し交互累積膜を作製した。具
体的には、基板を水中(サブフェイズ水溶液中)に浸漬
するときは水面上には5to−pNA1f!:含む単分
子膜を展開しておき、基板を水中から引き上げるときは
水面上にはアラキン酸の単分子膜を展開しでおくように
しLB法により基板上にこれら展開膜を順次に移し取る
。またはその逆でも良い、このようにすることによって
、5tO−1)NAを含む単分子膜は、常に基板に対し
一定の方向に累積される。
このような交互累積膜は、実際には、以下に説明するよ
うな交互累積膜作製装置を用いて作製した。
うな交互累積膜作製装置を用いて作製した。
第4図は、この交互累積膜作製装置の構造を概略的に示
した図である。
した図である。
この装置は、水槽11を有しであり、この水槽11中に
サブフェーズ水溶液が入れである。この水槽11中の水
溶液は固定バリア12によってA及びBで示す2つの水
面に仕切られている。また固定バリア12の中央部は切
れでいで、この切れた部分では、この両側の固定バリア
部分それぞれに設けたテフロンフィルム13が向かい合
って接触する構造としてあり水面A及び水面B上に展開
したそれぞれの膜が混合しないようにしである。ざらに
この装置は、基板ホルダ14を有しでおり、この基板ホ
ルダ14は、テフロンフィルム13の接触部をすりぬけ
て水槽11の八で示す水面を有する領域と8で示す水面
を有する領域との間を移動出来るようになっている。
サブフェーズ水溶液が入れである。この水槽11中の水
溶液は固定バリア12によってA及びBで示す2つの水
面に仕切られている。また固定バリア12の中央部は切
れでいで、この切れた部分では、この両側の固定バリア
部分それぞれに設けたテフロンフィルム13が向かい合
って接触する構造としてあり水面A及び水面B上に展開
したそれぞれの膜が混合しないようにしである。ざらに
この装置は、基板ホルダ14を有しでおり、この基板ホ
ルダ14は、テフロンフィルム13の接触部をすりぬけ
て水槽11の八で示す水面を有する領域と8で示す水面
を有する領域との間を移動出来るようになっている。
ざらにこの装置は、固定バリア12で仕切られる2つの
領域(水面A及び水面Bを有する2つの領域)それぞれ
の水面に浮かせである可動バリア21(又は31)を有
している。これら可動バリア21゜31は、それぞれが
固定バリア12側に引かれるように、糸22.32によ
って滑車23.33を介して錘に24、34につながれ
でいる。この構成によれば、可動バリア21及び31を
水槽11の締部まで寄せた状態で水面A及び水面已に試
料をそれぞれ展開し計算量の錘を乗せることにより、水
面上の展開膜をそれぞれ一定の表面圧で圧縮することが
出来る。さらに基板ホルダ14にガラス基板41ヲ取付
けこのガラス基板41を先ず水面Aを横切って水槽中に
下降させると、このガラス基板41に水面Aに在る展開
膜を付着させることが出来る6次いでガラス基板41か
水面下にある状態で基板ホルダ14をテフロンフィルム
13の接触部をすり抜けさせ水槽11の水面Bを有する
領域に移動させ、ざらにガラス基板41を水面B%横切
って上昇させると、このガラス基板41には今度は水面
Bに在る展開1漠を付着させることが出来る。その後ま
た、ガラス基板41を水面Aの領域に移動し水槽中に下
降させ上述した一連の操作を繰り返すと、水面Aに展開
させた膜と、水面Bに展開させた膜とを交互に累積させ
た膜がガラス基板上に形成出来る。
領域(水面A及び水面Bを有する2つの領域)それぞれ
の水面に浮かせである可動バリア21(又は31)を有
している。これら可動バリア21゜31は、それぞれが
固定バリア12側に引かれるように、糸22.32によ
って滑車23.33を介して錘に24、34につながれ
でいる。この構成によれば、可動バリア21及び31を
水槽11の締部まで寄せた状態で水面A及び水面已に試
料をそれぞれ展開し計算量の錘を乗せることにより、水
面上の展開膜をそれぞれ一定の表面圧で圧縮することが
出来る。さらに基板ホルダ14にガラス基板41ヲ取付
けこのガラス基板41を先ず水面Aを横切って水槽中に
下降させると、このガラス基板41に水面Aに在る展開
膜を付着させることが出来る6次いでガラス基板41か
水面下にある状態で基板ホルダ14をテフロンフィルム
13の接触部をすり抜けさせ水槽11の水面Bを有する
領域に移動させ、ざらにガラス基板41を水面B%横切
って上昇させると、このガラス基板41には今度は水面
Bに在る展開1漠を付着させることが出来る。その後ま
た、ガラス基板41を水面Aの領域に移動し水槽中に下
降させ上述した一連の操作を繰り返すと、水面Aに展開
させた膜と、水面Bに展開させた膜とを交互に累積させ
た膜がガラス基板上に形成出来る。
この実施例では水面Aにアラキン酸を展開し30mNr
rr’の表面圧に保った。一方水面BにはSt、−pN
Aとアラキン酸とを1:1(モル比)の割合で混合した
ものを展開し30mNm−’の表面圧に保った。サブフ
ェイ、ズの条件及びガラス基板の大きさや疎水化処理条
件は、上述の評価1の場合と同様にした。そして、上述
した手順に従い50回の累積操作を行い水面Aの展開膜
と水面Bの展開膜それぞれが50層づつ交互に累積され
た試料薄膜構造体を得た。
rr’の表面圧に保った。一方水面BにはSt、−pN
Aとアラキン酸とを1:1(モル比)の割合で混合した
ものを展開し30mNm−’の表面圧に保った。サブフ
ェイ、ズの条件及びガラス基板の大きさや疎水化処理条
件は、上述の評価1の場合と同様にした。そして、上述
した手順に従い50回の累積操作を行い水面Aの展開膜
と水面Bの展開膜それぞれが50層づつ交互に累積され
た試料薄膜構造体を得た。
なお、累積状態は、上述の評価]の項で説明した累積比
により評1価した。累積は、累積比がほぼ1の状態で行
なえた。また、この交互累積膜の吸光度を波長310n
mの光を用い上述の評価1の方法と同様な方法で測定し
たところ、1層当たりの吸光度は、上述の評価1のとき
のちょうど半分の値であることが分った0以上のことか
ら、累積は、良好に行なわれでいると判断出来る。
により評1価した。累積は、累積比がほぼ1の状態で行
なえた。また、この交互累積膜の吸光度を波長310n
mの光を用い上述の評価1の方法と同様な方法で測定し
たところ、1層当たりの吸光度は、上述の評価1のとき
のちょうど半分の値であることが分った0以上のことか
ら、累積は、良好に行なわれでいると判断出来る。
また、SEMによりこの交互累積膜の表面形態を観察し
たところ、凝集体は見られず、均質なLB膜であること
が分った。
たところ、凝集体は見られず、均質なLB膜であること
が分った。
以上実施例によりこの発明に説明を行なった。
しかしこの発明は、上述の実施例1こ限定されるもので
はない。
はない。
上述の実施例では一般式(1)中のnを16とした例で
説明している。しかし、LB膜の形成が可能であるnが
13〜15及び17〜29の化合物についても実施例と
同様な効果を得ることが出来る。
説明している。しかし、LB膜の形成が可能であるnが
13〜15及び17〜29の化合物についても実施例と
同様な効果を得ることが出来る。
(発明の効果)
上述した説明からも明らかなように、この発明のL8膜
の形成材料であるN−アシル−p−ニド0アニリンは、
p−ニトロアニリンに長鎖アル午ル基を導入したN−ア
ルキル−p−ニトロアニリンにさらにカルボニル基を導
入したものであるので、親水性が強くなりその分しB膜
形成の際に水面上で凝集しずらくなる。これがため、大
きな分子分極を有する材料であってLB法において分子
の凝集が起こり難く均質なLB膜を形成することが出来
るLB膜の形成材料を提供することが出来る。
の形成材料であるN−アシル−p−ニド0アニリンは、
p−ニトロアニリンに長鎖アル午ル基を導入したN−ア
ルキル−p−ニトロアニリンにさらにカルボニル基を導
入したものであるので、親水性が強くなりその分しB膜
形成の際に水面上で凝集しずらくなる。これがため、大
きな分子分極を有する材料であってLB法において分子
の凝集が起こり難く均質なLB膜を形成することが出来
るLB膜の形成材料を提供することが出来る。
従って、極性を有する所望の薄膜構造体を得ることが出
来るようになるので、高性能な光−光変換素子、光変調
素子、光スィッチ等の光学素子の実現が可能になる。さ
らに、これら光学素子を用いた光コンピュータの実現が
期待出来る。
来るようになるので、高性能な光−光変換素子、光変調
素子、光スィッチ等の光学素子の実現が可能になる。さ
らに、これら光学素子を用いた光コンピュータの実現が
期待出来る。
第1図は、寅施例のLB膜の形成材料の赤外線吸収スペ
クトルを示す図、 第2図は、寅施例のしB膜の形成材料の展開膜の特性を
評価するための表面圧−面積曲線を示す図、 第3図は、比較例のLB膜の形成材料の展開膜の特性を
評価するための表面圧−面積曲線を示す図、 第4図は、この発明の1日膜の形成材料を用いて交互累
積膜を作製するために用いた装冨の説明に供する図であ
る。 11・・・水槽、 + 3−・・テフロンフィルム、 21.31・・・可動バリア、 23.33・・・滑車、 41・・・ガラス基板。 12・・・固定バリア 14・・・基板ホルダ 22、32・・・糸 24.34−・・錘
クトルを示す図、 第2図は、寅施例のしB膜の形成材料の展開膜の特性を
評価するための表面圧−面積曲線を示す図、 第3図は、比較例のLB膜の形成材料の展開膜の特性を
評価するための表面圧−面積曲線を示す図、 第4図は、この発明の1日膜の形成材料を用いて交互累
積膜を作製するために用いた装冨の説明に供する図であ
る。 11・・・水槽、 + 3−・・テフロンフィルム、 21.31・・・可動バリア、 23.33・・・滑車、 41・・・ガラス基板。 12・・・固定バリア 14・・・基板ホルダ 22、32・・・糸 24.34−・・錘
Claims (1)
- (1)下記の(1)式で表されることを特徴とするラン
グミュア・ブロジェット法による薄膜(LB膜)の形成
材料(但し、(1)式中のnは13〜29の整数である
)。 ▲数式、化学式、表等があります▼…(1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055389A JPH07117673B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | Lb膜の形成材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055389A JPH07117673B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | Lb膜の形成材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02219031A true JPH02219031A (ja) | 1990-08-31 |
| JPH07117673B2 JPH07117673B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=12583640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4055389A Expired - Lifetime JPH07117673B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | Lb膜の形成材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117673B2 (ja) |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP4055389A patent/JPH07117673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07117673B2 (ja) | 1995-12-18 |
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