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1年次実験<基板表面改質>

火曜日は1年生の学生実験(実験実習)。

1年生の学生実験は、バイオ、ナノ、ナノバイオ、ケミカルの4分野にわかれて行われていて、前期はそれぞれ、「細胞培養」「基板表面改質」「緩衝液」「クロマトグラフィー」がテーマになっています。

学生は半期をかけて、この4つのテーマすべてに、順番に取り組みます。

生物学から化学まで幅広い分野の知識と実験技術を身につけるわけですね。

今回は「基板表面改質」の実験内容について紹介します。

みなさんは、紙のように折りたたんだり、くるくると丸めることができる液晶ディスプレイを見たことがありますか?

そのようなフレキシブル(柔軟な)ディスプレイをつくるには、やらわかいポリマーフィルムの表面を改質して、電気が通るようにしてあげる必要があります。

そんな表面改質に取り組むのがこの実験テーマです。

実験の様子(動画)は、こちらをクリックしてご覧ください【 動画 】

具体的には、化学反応によってフィルムの表面を少しだけ分解させて、金属イオンを捕まえる「手」を露出させます。

その「手」に吸着させた金属イオンを還元させる(金属イオン→金属そのものに変化させる)ことで、やわらかいポリマーフィルム表面に電気が通る性質(導電性)をもたせることができます。

表面改質1

(金属イオンを含む溶液につけた後、還元することで、フィルム表面を金属でコーティングすることができる。もとのファイルは右上のような薄茶色をしているが、銀(右中央)や銅(右下)で覆われたフィルムは光沢が生じている。)

この実験では最初、表面全体を導電化していますが、後半は、つまようじを使って試薬を付けることで表面の一部分だけを導電化しています。

ディスプレイなどを作る際には、フィルム表面に非常に細かくナノメートルの精度で回路(配線パターン)を描く必要があるわけですが、つまようじを使って試薬で絵を描くことで、配線パターンをつくるイメージを体験していただいているわけですね。

表面改質2

(つまようじで部分的に試薬を付けることで、狙ったパターンの導電化を行った例。銀色の光沢がある部分のみが銀で被覆、つまり、導電化されている。)

なお、実際のナノテクノロジーでは、試薬を付けたスタンプを押し付けるなどの方法で、パターン作製が行われています。

フロンティアサイエンス学部の学生実験は、インスタグラム(@konan_first)でも紹介しています。