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関人関人ORDISTORDIST関人関人ORDISTORDIST 先 端 科 学 技 術 推 進 機 構
社会連携部 産学官連携センター 、知財センター
露光 現像
エッチング
光二量化反応を利用した光応答性ポリマーの表面パターン形成
(戦略基盤)スマートバイオマテリアル開発ユニット○来田智行（院生）、小嶋友里（院生）
河村暁文（化学生命工学部 化学・物質工学科 助教）、宮田隆志（教授）、浦上忠（教授）
問合せ先： 関西大学 化学生命工学部 宮田隆志 TEL：06-6368-0949 E-mail：[email protected]
研究概要・成果
応用分野、実用化可能分野
1. 緒言
2. 研究背景
微細加工技術は情報記録デバイスやマイクロチップの作製など幅広い分野で利用されている。しかし，フォトリソグラフィーのような従来の微細加工技術では多段階の工程が必要となるため，簡易な工程で微細な加工を施す技術や材料の開発が望まれている。一方，光二量化反応とは光により励起された分子が二量体を形成する反応であり，光照射部分のみを部位特異的に反応させることが可能である。本研究では，光二量化基であるシンナモイル基を有する桂皮酸ビニル(VCi)をポリジメチルシロキサン(PDMS)に導入し，光二量化により架橋を形成する新規光応答性ポリマー(PVCi-g-PDMS)を合成した。さらに，光照射によるPVCi-g-PDMSフィルムの構造変化を調べ，フィルム表面のパターニング特性について検討した。
簡易な工程で微細な加工を施す技術や材料が必要
課題：多段階の工程が必要
フォトレジスト
基板
フォトマスク
微細加工技術フォトリソグラフィー
光二量化反応励起状態
基底状態
単量体 二量体
Light
Light
露光 現象
3. 本研究
UV light
Vinyl Cinnamate (VCi)
二量化反応
Poly(dimethylsiloxane)(PDMS)
大きな自由体積
PVCi-g-PDMS フィルム
Light 体積減少
O
O
O
O
O
O
O
O
架橋形成
＋
70oC, 8h, N2
AIBN
PVCi-g-PDMSVCi PDMS MacromonomerTable. 1. Results of the copolymerization of VCi with PDMS macromonomer.
CH
O
C O
HC CH
CH2 C
CH3
C O
O
CH2 Si
CH3
CH3
O Si
CH3
C4H9
CH3
3
65
CH2 CH
O
C O
HC CH
CH2 C
CH3
C O
O
CH2 Si
CH3
CH3
O Si
CH3
C4H9
CH3
3
65
CH2m n
4. PVCi-g-PDMSの合成
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
0 50 100 150Irradiation time of UV (min)
Nor
mal
ize
d th
ickn
ess
cha
nge(
nm/n
m)
Fig. 1. AFM images (solid height and cross-section) of aPVCi71-g-PDMS film (spin cast: 2000rpm, 60s) exposedto UV (270nm) for various irradiation time through amesh (pitch = 12.5 μm, hole = 7.5 μm, and bar = 5 μm).
Fig. 2. Normalized thickness change of PVCi-g-PDMSfilms and PVCi film exposed to UV (270nm) for variousirradiation time through a mesh (pitch = 12.5 μm, hole= 7.5 μm and bar = 5 μm).
PVCi40-g-PDMS
PVCi77-g-PDMS
PVCi71-g-PDMS
a) 0min Irradiation
b) 5min Irradiation
c) 120min Irradiation
PVCi
Spin cast Dry
PVCi-g-PDMS in Benzene
シリコンウェハー PVCi-g-PDMS フィルム
7.5μm
フォトマスク
Fig. 3. Adhesion of L929 cells onto patterned PVCi71-g-PDMS film surface (spin cast: 2000rpm, 60s) exposed toUV (wide wavelength) for 1 hour through a mesh (pitch = 83 μm, hole = 45 μm, and bar =38μm): L929 cells werecultured for (a) 3 days and (b) 7 days .
(a) (b)
cells
45μm
細胞懸濁液
カバーガラスPVCi-g-PDMSフィルム
体積減少部分
フォトマスク
細胞足場材料などバイオマテリアルへの応用微細加工技術への応用表面パターニング可能な基板材料
UV irradiation area
Masked area
Cell growth
No cell growth
PVCi-g-PDMSフィルム
L929
0
PVCi40-g-PDMSPVCi71-g-PDMSPVCi77-g-PDMS
VCi (mol%)
Macromonomer (mol%)
405060
2.261.521.02
DMS units (mol%)
605040
feed
VCi (mol%)
40.471.476.9
polymer
DMS units(mol%)
59.628.623.1
( )
5. PVCi-g-PDMSフィルムの膜厚変化
H2C C
CH3
C O CH2 Si
CH3
CH3
O Si
CH3
C4H9
CH3O3
65
関西
大学
先端
科学
技術
推進
機構
※無
断複
写・転
載・加
工等
は
禁じま
す。
