自己組織化単分子膜

自己組織化単分子膜（じこそしきかたんぶんしまく、英: Self-Assembled Monolayer：SAM膜）とは自己組織化によって形成される単分子膜。

概要

有機分子の溶液や蒸気中に適当な材料を置いておくと、有機分子が材料表面に化学吸着し、その過程で厚さ1-2 ナノメートルの有機分子の配向性がそろった単分子膜が形成されることがある^[1]。SAM膜は基板をそれと結合する官能基を持つ分子の溶液中に浸漬するだけで作成が容易で、なおかつ高い配向性と安定性をもち、末端官能基によって様々な機能を導入できる^[2][3]。

日本語名称については異論もある。非平衡での研究に大きな業績をあげ、新しい熱力学を開拓して1977年のノーベル化学賞を受賞した化学者・物理学者であるイリヤ・プリゴジンは、非平衡開放系における「動的」な秩序化により生じる構造を「散逸構造」とよび、散逸構造を生じさせる秩序形成を「自己組織化 (self-organization)」と定義した一方で、平衡系で起きる「静的」な秩序化のことを「自己集合 (self-assembly)」と定義し自己組織化と区別したので、本来は「自己集合単分子膜」と訳す方が適切であるとの意見がある^[4]。

用途

固体表面構造の制御と機能付与という観点でボトムアップ方式のナノテクノロジーの基盤技術として期待される^[2]。

製法

水溶液中あるいは超高真空中で、金の単結晶表面にアルカンチオール(R-SH)を吸着させるとAu-S-Rという特有の結合が形成され、密で規則正しい単分子膜を形成する。一例として、Au(111)上にアルカンチオールの単分子膜を作成した場合、アルカンチオール同士の距離は 5 Å と密集した構造になり、ラングミュア・ブロジェット膜と同様に作成が比較的容易な割に規則正しい単分子膜を得られる^[5][6]。

関連項目

• 超分子
• 両親媒性分子
• ラングミュア・ブロジェット膜

脚注

1. 自己組織化単分子膜(SAM)による表面改質
2. SAM膜
3. 自己集積化分子膜
4. “自己組織化&自己集合 - 熱力学と自己組織化”. 2016年11月2日閲覧。
5. “自己組織化&自己集合 - 機能をもった人工分子膜：LB膜とSAM”. 2016年11月2日閲覧。
6. “ナノテクノロジー入門” (PDF). 2016年11月2日閲覧。

参考文献

• 近藤敏啓, 魚崎浩平. "金-イオウ結合の利用: 自己組織化単分子膜 (SAM)." 化学と工業 52.7 (1999): 842-847.
• 松浦俊彦, 下山雄平. "チオフェン自己組織化単分子膜形成におけるアルキル鎖の影響." 表面科学 23.8 (2002): 475-482.
• 安武裕輔，河野馨士朗，岩本全央，小林昇洋 "アルカンチオール自己組織化単分子膜上における単一 Lu 内包フラーレンの走査トンネル分光マッピング (表示用有機材料・デバイスその他, 一般)." 電子情報通信学会技術研究報告. OME, 有機エレクトロニクス 107.522 (2008): 19-24.
• 吉田直哉, 渡部俊也. "撥水材料の静的撥水性と動的撥水性." 表面技術 60.1 (2009): 9.
• 杉村博之. "自己集積化分子膜." 表面技術 61.2 (2010): 208.

外部リンク

• 自己組織化単分子膜をテンプレートに用いたナノ／マイクロ微粒子の自己組織化集積法およびそのパターニング法の開発