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：tmiyata@kansai-u.ac.jp

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

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機構

※無

断複

写・転

載・加

工等

は

禁じま

す。