JP2008221369A - 微粒子膜およびその製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】基材の大きさに制限がなく、製造に真空チャンバー等の高価な機器を必要としない絶縁体微粒子膜やその製造方法、ならびに微粒子膜を用いたコンデンサーを提供する。
【解決手段】微粒子膜１は、第１の官能基を有する第１の膜化合物の形成する被膜で被覆された基材１４の表面に、第１の官能基とカップリング反応により結合を形成する第１のカップリング反応基を有する第１のカップリング剤の形成する被膜で被覆された反応性微粒子４２が配列した微粒子層が、第１の官能基と第１のカップリング反応基とのカップリング反応により形成される結合を介して１層結合固定されている。あるいは、さらにその上に第１のカップリング反応基と反応する膜化合物の被膜で被覆された微粒子２４および反応性微粒子４２が交互に結合固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、微粒子の積層膜に関するものである。さらに詳しくは、表面に熱反応性、光反応性、ラジカル反応性、またはイオン反応性を付与した金属や金属酸化物よりなる無機微粒子、高分子や高分子ミセルよりなる有機微粒子、あるいは有機−無機ハイブリッド微粒子のカップリング剤を介した積層膜に関するものである。

従来から、両親媒性の有機分子を用い、水面上で分子を並べて基材表面に単分子膜を累積するラングミュアー・ブロジェット（ＬＢ）法が知られている。また、界面活性剤を溶かした溶液中で化学吸着法を用いて単分子膜を累積する化学吸着（ＣＡ）法が知られている。

しかしながら、任意の基材表面に微粒子を１層のみ並べた粒子サイズレベルで均一厚みの被膜（以下、単層微粒子膜という。）や微粒子を１層のみ並べた膜を複数層累積した被膜（以下、累積微粒子膜という。）およびそれらの製造方法は未だ開発、提供されていなかった。

従来から、電気機能、磁気機能、光機能等、各種機能を持ったミクロンサイズあるいはナノサイズの微粒子は数々開発製造されている。それら微粒子が持つ本来の機能を有効に利用するには、微粒子を均一な膜厚の被膜にする必要があるが、それら微粒子を用いて粒子サイズレベルで均一厚みの被膜を製造するという思想はなかった。

本発明は、微粒子を用い、各種微粒子本来の機能を損なうことなく、任意の基材表面に微粒子を１層のみ並べた粒子サイズレベルで均一厚みの被膜（単層微粒子膜）や微粒子を１層のみ並べた膜を複数層累積した被膜（累積微粒子膜）およびそれらの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る微粒子膜は、第１の官能基を有する第１の膜化合物の形成する被膜で被覆された基材の表面に、第２の官能基を有する第２の膜化合物の形成する被膜で被覆された微粒子が配列した微粒子層が１層結合固定された微粒子膜であって、前記被覆された微粒子は、前記第１の官能基とカップリング反応して結合を形成する少なくとも１の第１のカップリング反応基と、前記第２の官能基とカップリング反応して結合を形成する少なくとも１の第２のカップリング反応基とを有する第１のカップリング剤と、前記第１および前記第２の官能基とのカップリング反応により形成された結合を介して前記被覆された基材上に固定されている。
なお、「カップリング反応」とは、官能基間の付加反応、または縮合反応により生成する任意の反応をいい、熱反応、および光反応のいずれであってもよい。

第１の発明に係る微粒子膜において、前記基材の表面に前記第１の膜化合物の形成する被膜の表面は、前記第１の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応により結合した前記第１のカップリング剤の形成する被膜でさらに被覆されていてもよい。

第１の発明に係る微粒子膜において、前記微粒子の表面に前記第２の膜化合物の形成する被膜の表面は、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により結合した前記第１のカップリング剤の形成する被膜でさらに被覆されていてもよい。

第１の発明に係る微粒子膜において、前記第１の膜化合物と前記第２の膜化合物とが同一の化合物であることが好ましい。

第１の発明に係る微粒子膜において、前記第１および第２の膜化合物の形成する被膜の一方または双方が単分子膜であることが好ましい。

第１の発明に係る微粒子膜において、前記被覆された基材上には、前記微粒子層が前記被覆された基材側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）まで順次積層しており、奇数番目の前記微粒子層を形成している前記被覆された微粒子の表面は、前記第２の膜化合物の形成する被膜で被覆されており、偶数番目の前記微粒子層を形成している前記被覆された微粒子の表面は、第３の官能基を有する第３の膜化合物の形成する被膜で被覆され、少なくとも１の前記第２のカップリング反応基と、前記第３の官能基とカップリング反応して結合を形成する少なくとも１の第３のカップリング反応基とを有する第２のカップリング剤の形成する被膜によりさらにその表面が被覆されており、前記各微粒子層は、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により形成された結合、および前記第３の官能基と前記第３のカップリング反応基とのカップリング反応により形成された結合を介して互いに固定されていてもよい。
この場合において、第１の発明に係る微粒子膜において、前記第１〜第３の膜化合物、ならびに前記第１および第２のカップリング剤がぞれぞれ同一の化合物であることが好ましい。また、前記第１〜第３の膜化合物が形成する被膜が全て単分子膜であることが好ましい。

第１の発明に係る微粒子膜において、前記被覆された基材上には、前記微粒子層が前記被覆された基材側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）まで順次積層しており、奇数番目の前記微粒子層を形成している前記被覆された微粒子の表面は、前記第２の膜化合物の形成する被膜で被覆され、前記第１のカップリング剤の形成する被膜によりさらにその表面が被覆されており、偶数番目の前記微粒子層を形成している前記被覆された微粒子の表面は、前記第１のカップリング剤の形成する被膜によりさらにその表面が被覆されており、前記各微粒子層は、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により形成された結合、および前記第３の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応により形成された結合を介して互いに固定されていてもよい。
この場合において、第１および第２の膜化合物が同一の膜化合物であることが好ましい。また、前記第１および第２の膜化合物が形成する被膜がいずれも単分子膜であることが好ましい。

第１の発明に係る微粒子膜において、前記カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とエポキシ基との反応により形成されたＮ−ＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）結合であってもよい。

第１の発明に係る微粒子膜において、前記カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とイソシアネート基との反応により形成されたＮＨ−ＣＯＮＨ結合であってもよい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法は、分子の両端にそれぞれ第１の官能基および第１の結合基を有する第１の膜化合物の形成する被膜で被覆された基材の表面に、分子の両端にそれぞれ第２の官能基および第２の結合基を有する第２の膜化合物の形成する被膜で被覆された微粒子が配列した微粒子層が１層結合固定された微粒子膜の製造方法であって、前記第１の膜化合物を含む溶液を基材の表面に接触させ、前記第１の結合基と前記基材の表面との間で結合を形成させ、前記第１の膜化合物の形成する被膜で前記基材の表面が被覆された被覆基材を調製する工程Ａと、前記第２の膜化合物を含む溶液を微粒子の表面に接触させ、前記第２の結合基と前記第１の微粒子の表面との間で結合を形成させ、前記第２の膜化合物の形成する被膜で前記微粒子の表面が被覆された第１の被覆微粒子を調製する工程Ｂと、前記第１の官能基とカップリング反応して結合を形成する１または２以上の第１のカップリング反応基と、前記第２の官能基とカップリング反応して結合を形成する１または２以上の第２のカップリング反応基とを有する第１のカップリング剤を、前記被覆された基材および前記第１の被覆微粒子の表面にそれぞれ接触させ、前記第１の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応、および前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第１の被覆微粒子からなる１層の微粒子層を、前記被覆基材の表面に結合固定し、次いで、前記被覆基材の表面に固定されなかった前記第１の被覆微粒子を除去する工程Ｃとを有する。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記工程Ｃでは、前記第１のカップリング剤を、まず、前記被覆基材の表面に接触させ、該第１のカップリング剤の被膜を有する反応性基材を調製し、次いで、該反応性基材の表面に前記第１の被覆微粒子を接触させ、該反応性基材の表面に前記第１の被覆微粒子を固定してもよい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記工程Ｃでは、まず、前記第１の被覆微粒子の表面に前記第１のカップリング剤を接触させ、前記第１のカップリング剤の被膜を有する第１の反応性微粒子を調製し、次いで、該第１の反応性微粒子の表面を前記被覆基材と接触させ、該被覆基材の表面に前記第１の反応性微粒子を固定してもよい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記第１の膜化合物と前記第２の膜化合物とが同一の化合物であることが好ましい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記工程Ａおよび前記工程Ｂにおいて、未反応の前記第１および第２の膜化合物は洗浄除去され、前記被覆基材および前記第１の被覆微粒子の表面で前記第１および第２の膜化合物がそれぞれ形成する被膜は、単分子膜であることが好ましい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記基材上には、前記微粒子層が前記基材側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）まで順次積層した微粒子膜の製造方法であって、分子の両端にそれぞれ第３の官能基および第３の結合基を有する第３の膜化合物を含む溶液を前記微粒子の表面に接触させ、前記第３の結合基と前記微粒子の表面との間で結合を形成させ、前記第３の膜化合物の形成する被膜で表面が被覆された第２の被覆微粒子を被覆し、次いで、前記第２の被覆微粒子の表面に、前記第２のカップリング反応基と、前記第３の官能基とカップリング反応して結合を形成する１または２以上の第３のカップリング反応基とを有する第２のカップリング剤を接触させ、前記第３の官能基と前記第３のカップリング反応基とのカップリング反応により形成させた結合を介して固定された前記第２のカップリング剤の形成する被膜を表面に有する第２の反応性微粒子を調製する工程Ｄと、前記微粒子膜の表層に位置する前記第１の被覆微粒子の微粒子層の表面に前記第２の反応性微粒子を接触させ、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第２の反応性微粒子を前記第１の被覆微粒子の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった前記第２の反応性微粒子を除去する工程Ｅと、前記微粒子膜の表層に位置する前記第２の反応微粒子の微粒子層の表面に前記第１の被覆微粒子を接触させ、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第１の被覆微粒子を前記第２の反応性微粒子の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった前記第１の被覆微粒子を除去する工程Ｆと、前記工程ＥおよびＦをこの順序で繰返し行い、ｎ層の前記微粒子層からなる微粒子膜を形成する工程Ｇとをさらに有していてもよい。なお、工程Ｇは、ｎの値に応じて、工程Ｅおよび工程Ｆのいずれで終えてもよい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記基材上には、前記微粒子層が前記基材側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）まで順次積層した微粒子膜の製造方法であって、前記第３の膜化合物を含む溶液を前記微粒子の表面に接触させ、前記第３の結合基と前記微粒子の表面との間で結合を形成させ、前記第３の膜化合物の形成する被膜で前記微粒子の表面が被覆された第２の被膜微粒子を調製する工程Ｄと、前記第１の反応性微粒子の微粒子層の表面に前記第２の被覆微粒子を接触させ、前記第３の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第２の被覆微粒子を前記第１の反応性微粒子の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった前記第２の被覆微粒子を除去する工程Ｅと、前記第２の被覆微粒子の微粒子層の表面に前記第１の反応性微粒子を接触させ、前記第１の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第１の反応性微粒子を前記第２の被覆微粒子の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった前記第１の反応性微粒子を除去する工程Ｆと、前記工程ＥおよびＦをこの順序で繰返し行い、ｎ層の前記微粒子層からなる微粒子膜を形成する工程Ｇとをさらに有していてもよい。なお、工程Ｇは、ｎの値に応じて、工程Ｅおよび工程Ｆのいずれで終えてもよい。

第２の発明に係る絶縁性微粒子膜の製造方法において、前記第１および第２の膜化合物が同一の化合物であることが好ましい。
また、前記工程Ｄにおいて、未反応の前記第１の膜化合物は洗浄除去され、前記第２の微粒子の表面上で前記第１の膜化合物が形成する被膜は、単分子膜であることが好ましい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記第１および第２の膜化合物、あるいは前記第１〜第３の膜化合物は全てアルコキシシラン化合物であり、前記膜化合物を含む溶液は、さらに縮合触媒として、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステル、およびチタン酸エステルキレートからなる群から選択される１または２以上の化合物を含んでいてもよい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記第１および第２の膜化合物、あるいは前記第１〜第３の膜化合物は全てアルコキシシラン化合物であり、前記膜化合物を含む溶液は、さらに縮合触媒として、ケチミン化合物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、およびアミノアルキルアルコキシシラン化合物からなる群より選択される１または２以上の化合物をさらに含んでいてもよい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、さらに助触媒として、ケチミン化合物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、およびアミノアルキルアルコキシシラン化合物からなる群より選択される１または２以上の化合物をさらに含んでいてもよい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とエポキシ基との反応により形成されたＮ−ＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）結合であってもよい。

第２の発明に係る微粒子膜の製造方法において、前記カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とイソシアネート基との反応により形成されたＮＨ−ＣＯＮＨ結合であってもよい。

請求項１〜１３に記載の微粒子膜および請求項１４〜２９に記載の微粒子膜の製造方法においては、パシベーション膜やコンデンサーの誘電性薄膜として応用可能な微粒子膜、および製造に特殊な真空チャンバーや高温を必要とせず、品質にばらつきの少ない大面積の絶縁体微粒子膜を低コストで製造できる方法を提供できる。
また、導電性基材の表面に絶縁性の微粒子が配列した微粒子層が１層結合固定されているので、微粒子膜の剥離強度を高めることができる。
さらに、カップリング反応により形成された結合を介して微粒子膜を１層ずつ積層固定するので、微粒子膜の膜厚を容易に制御できる。

特に、請求項２に記載の微粒子膜においては、第１の膜化合物の形成する被膜の表面は、第１のカップリング剤の形成する被膜でさらに被覆されているので、第２の膜化合物の形成する被膜で覆われた微粒子に対して前処理を行うことなく、第２の官能基と第２のカップリング反応基とのカップリング反応により、第２の膜化合物の形成する被膜で覆われた微粒子を表面に結合固定することができる。

請求項３に記載の微粒子膜においては、第２の膜化合物の形成する被膜の表面は、第２のカップリング剤の形成する被膜でさらに被覆されているので、第１の膜化合物の形成する被膜で覆われた基材に対して前処理を行うことなく、第１の官能基と第１のカップリング反応基とのカップリング反応により、第１の膜化合物の形成する被膜で覆われた基材の表面に第２の膜化合物の形成する被膜で覆われた微粒子を表面に結合固定することができる。

請求項４に記載の微粒子膜においては、第１の膜化合物と第２の膜化合物とが同一の化合物であるので、製造コストを低減できる。

請求項５に記載の微粒子膜においては、第１および第２の膜化合物の形成する被膜の一方または双方が単分子膜であるので、基材および微粒子のいずれか一方または双方の本来の物性や機能を保持することができる。

請求項６に記載の微粒子膜においては、３種類の膜化合物、および２種類のカップリング剤を用いて任意の膜厚の微粒子膜を製造できる。
請求項７記載の微粒子膜においては、第１〜第３の膜化合物ならびに第１および第２のカップリング剤がそれぞれ同一の化合物であるので、製造コストをさらに低減できる。
請求項８記載の微粒子膜においては、第１〜第３の膜化合物の形成する被膜が全て単分子膜であるので、基材および微粒子の本来の物性や機能を損なうことがない。

請求項９に記載の微粒子膜においては、３種類の膜化合物、および１種類のカップリング剤を用いて任意の膜厚の微粒子膜を製造できるので、製造コストを低減できる。
請求項１０記載の微粒子膜においては、第１〜第３の膜化合物が同一の化合物であるので、製造コストをさらに低減できる。
請求項１１記載の微粒子膜においては、第１〜第３の膜化合物の形成する被膜が全て単分子膜であるので、基材および微粒子の本来の物性や機能を損なうことがない。

請求項１２記載の微粒子膜においては、カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とエポキシ基との反応により形成されたＮ−ＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）結合であるので、加熱により強固な結合を形成できる。

請求項１３記載の微粒子膜においては、カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とイソシアネート基との反応により形成されたＮＨ−ＣＯＮＨ結合であるので、加熱により強固な結合を形成できる。

請求項１５に記載の微粒子膜の製造方法においては、工程Ｃにおいて、まず、被覆基材の表面に、第１のカップリング剤を接触させ、第１のカップリング剤の被膜を有する反応性基材を調製するので、第２の膜化合物の形成する被膜で覆われた微粒子に対して前処理を行うことなく、第２の官能基と第２のカップリング反応基とのカップリング反応により、第２の膜化合物の形成する被膜で覆われた微粒子を表面に結合固定することができる。

請求項１６に記載の微粒子膜においては、工程Ｃにおいて、まず、第１の被覆微粒子の表面に第１のカップリング剤を接触させ、第１のカップリング剤の被膜を有する第１の反応性微粒子を調製するので、第１の膜化合物の形成する被膜で覆われた基材に対して前処理を行うことなく、第１の官能基と第１のカップリング反応基とのカップリング反応により、第１の膜化合物の形成する被膜で覆われた基材の表面に第２の膜化合物の形成する被膜で覆われた微粒子を表面に結合固定することができる。

請求項１７に記載の微粒子膜の製造方法においては、第１〜第３の膜化合物とが同一の化合物であるので、製造コストを低減できる。

請求項１８記載の微粒子膜においては、第１および第２の膜化合物がそれぞれ形成する被膜が単分子膜であるので、基材および微粒子の本来の物性や機能を保持することができる。

請求項１９に記載の微粒子膜の製造方法においては、３種類の膜化合物、および２種類のカップリング剤を用いて任意の膜厚の微粒子膜を製造できる。

請求項２０に記載の微粒子膜の製造方法においては、３種類の膜化合物、および１種類のカップリング剤を用いて任意の膜厚の微粒子膜を製造できるので、製造コストを低減できる。

請求項２１に記載の微粒子膜の製造方法においては、第１〜第３の膜化合物ならびに第１および第２のカップリング剤にそれぞれ同一の化合物を使用するので、製造コストを大幅に低減できる。
請求項２２に記載の微粒子膜の製造方法においては、第１〜第３の膜化合物の形成する被膜が全て単分子膜であるので、基材および微粒子の本来の物性や機能を損なうことがない。

請求項２３および２５記載の微粒子膜の製造方法においては、膜化合物を含む溶液が、さらに縮合触媒として、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステル、およびチタン酸エステルキレートからなる群から選択される１または２以上の化合物を含むので、反応性微粒子の調製時間を短縮し、微粒子膜の製造をより高効率に行うことができる。

請求項２４、２６および２７記載の微粒子膜の製造方法においては、膜化合物を含む溶液が、ケチミン化合物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物からからなる群より選択される１または２以上の化合物をさらに含むので、反応性微粒子の調製時間を短縮し、微粒子膜の製造をより高効率に行うことができる。特に、これらの化合物と上述の縮合触媒の両者をともに含む場合には、調製時間をさらに短縮できる。

請求項２８記載の微粒子膜の製造方法においては、カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とエポキシ基との反応により形成されたＮ−ＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）結合であるので、加熱により強固な結合を形成できる。

請求項２９記載の微粒子膜の製造方法においては、カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とイソシアネート基との反応により形成されたＮＨ−ＣＯＮＨ結合であるので、加熱により強固な結合を形成できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る微粒子膜の断面構造を模式的に表した説明図、図１（ｂ）は同第２の実施の形態に係る微粒子膜の断面構造を模式的に表した説明図、図２は、同微粒子膜の製造方法において、エポキシ化ガラス板を製造する工程を説明するために分子レベルまで拡大した概念図であり、図２（ａ）は反応前のガラス板の断面構造、図２（ｂ）はエポキシ基を有する膜化合物の単分子膜が形成されたガラス板の断面構造をそれぞれ表し、図３は、同微粒子膜の製造方法において、エポキシ化シリカ微粒子を製造する工程を説明するために分子レベルまで拡大した概念図であり、図３（ａ）は反応前のシリカ微粒子の断面構造、図３（ｂ）はエポキシ基を有する膜化合物の単分子膜が形成されたシリカ微粒子の断面構造をそれぞれ表し、図４は、エポキシ化ガラス板の表面に、エポキシ基と２−メチルイミダゾールのアミノ基とのカップリング反応により形成された結合を介して固定された２−メチルイミダゾールの被膜を有する反応性ガラス板の断面構造を模式的に表した説明図、図５は、エポキシ化シリカ微粒子の表面に、エポキシ基と２−メチルイミダゾールのアミノ基とのカップリング反応により形成された結合を介して固定された２−メチルイミダゾールの被膜を有する反応性シリカ微粒子の断面構造を模式的に表した説明図である。

次に、本発明の第１の実施の形態に係る微粒子膜１について説明する。
図１（ａ）に示すように、微粒子膜１は、反応性ガラス板（反応性基材の一例）３２の表面に、エポキシ化シリカ微粒子（第１の被覆微粒子の一例）２４が配列した微粒子層が１層結合固定されている。微粒子層は、エポキシ化ガラス板１４側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数で、本実施の形態においてはｎ＝２）まで順次積層している。

反応性ガラス板３２の表面は、エポキシ基を有する膜化合物（第１の膜化合物の一例）の単分子膜１３で被覆され、さらにその表面は、２−メチルイミダゾール（第１のカップリング剤の一例）のアミノ基（第１のカップリング反応基の一例）とエポキシ基とのカップリング反応により形成された結合を介して固定された２-メチルイミダゾールの被膜で被覆されている。
２層目の微粒子層を形成しているエポキシ化シリカ微粒子２４の表面は、２−メチルイミダゾール（第３のカップリング剤の一例）のアミノ基（第３のカップリング反応基の一例）とエポキシ基とのカップリング反応により形成された結合を介して固定された２-メチルイミダゾールの被膜でさらに被覆されている。
反応性ガラス板３２と第１層目の微粒子層を形成するエポキシ化シリカ微粒子２４、および奇数層目の微粒子層を形成するエポキシ化シリカ微粒子２４と第２層目の微粒子層を形成する反応性シリカ微粒子４２との間は、エポキシ基と２−メチルイミダゾールのアミノ基またはイミノ基とのカップリング反応により形成された結合を介して互いに結合固定されている。

微粒子膜１の製造方法は、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、図４、および図５に示すように、エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物（第１の膜化合物の一例）を含む溶液をガラス板（基材の一例）１１の表面に接触させ、アルコキシシリル基（第１の結合基の一例）とガラス板１１の表面との間で結合を形成させ、エポキシ化ガラス板１４（被覆基材の一例）を調製する工程Ａ（図２参照）と、エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物（第２の膜化合物の一例）をシリカ微粒子（微粒子の一例）２１の表面に接触させ、アルコキシシリル基（第２の結合基の一例）とシリカ微粒子２１の表面との間で結合を形成させ、エポキシ化シリカ微粒子２４を調製する工程Ｂ（図３参照）と、まず、エポキシ化ガラス板１４の表面に、２−メチルイミダゾールを接触させ、エポキシ基とアミノ基とをカップリング反応させて反応性ガラス板３２を調製し、次いで、反応性ガラス板３２の表面にエポキシ化シリカ微粒子２４を接触させ、エポキシ基とイミノ基（第２のカップリング反応基の一例）とのカップリング反応により結合を形成させ、エポキシ化ガラス板１４の表面にエポキシ化シリカ微粒子２４を固定し、次いで、固定されなかったエポキシ化シリカ微粒子２４を除去する工程Ｃ（図４参照）と、エポキシ化アルコキシシラン化合物（第３の膜化合物の一例）を含む溶液をシリカ微粒子２１の表面に接触させ、アルコキシシリル基（第３の結合基の一例）とシリカ微粒子２１の表面との間で結合を形成させ、エポキシ化シリカ微粒子（第２の被覆微粒子の一例）２４を調製し、次いで、エポキシ化シリカ微粒子２４の表面に、２−メチルイミダゾール（第２のカップリング剤の一例）を接触させ、エポキシ基（第３の官能基の一例）とアミノ基とのカップリング反応により形成させた結合を介して固定された２−メチルイミダゾールの形成する被膜を表面に有する反応性シリカ微粒子（第２の反応性微粒子の一例）４２を調製する工程Ｄ（図５参照）と、エポキシ化シリカ微粒子２４の微粒子層を有する微粒子膜１の表面に反応性シリカ微粒子４２を接触させ、エポキシ基とイミノ基とのカップリング反応により結合を形成させ、反応性シリカ微粒子４２をエポキシ化シリカ微粒子２４の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった反応性シリカ微粒子４２を除去する工程Ｅと、反応性シリカ微粒子４２の微粒子層を有する微粒子膜１の表面にエポキシ化シリカ微粒子２４を接触させ、エポキシ基とイミノ基とのカップリング反応により結合を形成させ、エポキシ化シリカ微粒子２４を反応性シリカ微粒子４２の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかったエポキシ化シリカ微粒子２４を除去する工程Ｆとを有する。

以下、工程Ａ〜Ｆについてより詳細に説明する。
工程Ａでは、エポキシ基を有する膜化合物をガラス板１１に接触させ、エポキシ基を有する膜化合物の単分子膜１３で表面が覆われたエポキシ化ガラス板１４を製造する（図２）。
なお、ガラス板１１の大きさには特に制限はない。

エポキシ基を有する膜化合物としては、ガラス板１１の表面に吸着または結合し、自己組織化により単分子膜を形成することのできる任意の化合物を用いることができるが、直鎖状アルキレン基の一方の末端にエポキシ基（オキシラン環）を含む官能基を、他方の末端にアルコキシシリル基（第１の結合基の一例）をそれぞれ有し、下記の一般式（化１）で表されるアルコキシシラン化合物が好ましい。

上式において、官能基Ｅはエポキシ基を有する官能基を、ｍは３〜２０の整数を、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基をそれぞれ表す。
用いることのできるエポキシ基を有する膜化合物の具体例としては、下記（１）〜（１２）に示したアルコキシシラン化合物が挙げられる。

(１) （ＣＨ_２ＯＣＨ）ＣＨ₂Ｏ(ＣＨ₂)_３Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(２) （ＣＨ_２ＯＣＨ）ＣＨ₂Ｏ(ＣＨ₂)_７Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(３) （ＣＨ_２ＯＣＨ）ＣＨ₂Ｏ(ＣＨ₂)_１１Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(４) （ＣＨ_２ＣＨＯＣＨ（ＣＨ_２）_２）ＣＨ(ＣＨ₂)_２Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(５) （ＣＨ_２ＣＨＯＣＨ（ＣＨ_２）_２）ＣＨ(ＣＨ₂)_４Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(６) （ＣＨ_２ＣＨＯＣＨ（ＣＨ_２）_２）ＣＨ(ＣＨ₂)_６Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(７) （ＣＨ_２ＯＣＨ）ＣＨ₂Ｏ(ＣＨ₂)_３Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃
(８) （ＣＨ_２ＯＣＨ）ＣＨ₂Ｏ(ＣＨ₂)_７Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃
(９) （ＣＨ_２ＯＣＨ）ＣＨ₂Ｏ(ＣＨ₂)_１１Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃
(１０) （ＣＨ_２ＣＨＯＣＨ（ＣＨ_２）_２）ＣＨ(ＣＨ₂)_２Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃
(１１) （ＣＨ_２ＣＨＯＣＨ（ＣＨ_２）_２）ＣＨ(ＣＨ₂)_４Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃
(１２) （ＣＨ_２ＣＨＯＣＨ（ＣＨ_２）_２）ＣＨ(ＣＨ₂)_６Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃

ここで、（ＣＨ_２ＯＣＨ）ＣＨ_２Ｏ−基は、化２で表される官能基（グリシジル基）を表し、（ＣＨ_２ＣＨＯＣＨ（ＣＨ_２）_２）ＣＨ−基は、化３で表される官能基（３，４−エポキシシクロヘキシル基）を表す。

エポキシ化ガラス板１４の製造は、エポキシ基およびアルコキシシリル基（第２の結合基の一例）を含むアルコキシシラン化合物と、アルコキシシリル基とガラス板１１の表面のヒドロキシル基１２との縮合反応を促進するための縮合触媒と、非水系の有機溶媒とを混合した反応液をガラス板１１の表面に塗布し、室温の空気中で反応させることにより行われる。塗布は、ドクターブレード法、ディップコート法、スピンコート法、スプレー法、スクリーン印刷法等の任意の方法により行うことができる。

縮合触媒としては、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステルおよびチタン酸エステルキレート等の金属塩が利用可能である。
縮合触媒の添加量は、好ましくはアルコキシシラン化合物の０．２〜５質量％であり、より好ましくは０．５〜１質量％である。

カルボン酸金属塩の具体例としては、酢酸第１スズ、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクテート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート、ジオクチルスズジオクテート、ジオクチルスズジアセテート、ジオクタン酸第１スズ、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コバルト、２−エチルヘキセン酸鉄が挙げられる。

カルボン酸エステル金属塩の具体例としては、ジオクチルスズビスオクチリチオグリコール酸エステル塩、ジオクチルスズマレイン酸エステル塩が挙げられる。
カルボン酸金属塩ポリマーの具体例としては、ジブチルスズマレイン酸塩ポリマー、ジメチルスズメルカプトプロピオン酸塩ポリマーが挙げられる。
カルボン酸金属塩キレートの具体例としては、ジブチルスズビスアセチルアセテート、ジオクチルスズビスアセチルラウレートが挙げられる。

チタン酸エステルの具体例としては、テトラブチルチタネート、テトラノニルチタネートが挙げられる。
チタン酸エステルキレート類の具体例としては、ビス（アセチルアセトニル）ジ−プロピルチタネートが挙げられる。

アルコキシシリル基とガラス板１１の表面のヒドロキシル基１２とが縮合反応を起こし、下記の化４で示されるような構造を有するエポキシ基を有する膜化合物の単分子膜１３を生成する。なお、酸素原子から延びた３本の単結合はガラス板１１の表面または隣接するシラン化合物のケイ素（Ｓｉ）原子と結合しており、そのうち少なくとも１本はガラス板１１の表面のケイ素原子と結合している。

アルコキシシリル基は、水分の存在下で分解するので、反応は相対湿度４５％以下の空気中で行うことが好ましい。なお、縮合反応は、ガラス板１１の表面に付着した油脂分や水分により阻害されるので、ガラス板１１をよく洗浄して乾燥することにより、これらの不純物を予め除去しておくことが好ましい。
縮合触媒として上述の金属塩のいずれかを用いた場合、縮合反応の完了までに要する時間は２時間程度である。

上述の金属塩の代わりに、ケチミン化合物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物からなる群より選択される１または２以上の化合物を縮合触媒として用いた場合、反応時間を１／２〜２／３程度まで短縮できる。

あるいは、これらの化合物を助触媒として、上述の金属塩と混合（質量比１：９〜９：１の範囲で使用可能だが、１：１前後が好ましい）して用いると、反応時間をさらに短縮できる。

例えば、縮合触媒として、ジブチルスズオキサイドの代わりにケチミン化合物であるジャパンエポキシレジン社のＨ３を用い、その他の条件は同一にしてエポキシ化シリカ微粒子２１の製造を行うと、エポキシ化シリカ微粒子２１の品質を損なうことなく反応時間を１時間程度にまで短縮できる。

さらに、縮合触媒として、ジャパンエポキシレジン社のＨ３とジブチルスズビスアセチルアセトネートとの混合物（混合比は１：１）を用い、その他の条件は同一にしてエポキシ化シリカ微粒子２１の製造を行うと、反応時間を２０分程度に短縮できる。

なお、ここで用いることができるケチミン化合物は特に限定されるものではないが、例えば、２，５，８−トリアザ−１，８−ノナジエン、３，１１−ジメチル−４，７，１０−トリアザ−３，１０−トリデカジエン、２，１０−ジメチル−３，６，９−トリアザ−２，９−ウンデカジエン、２，４，１２，１４−テトラメチル−５，８，１１−トリアザ−４，１１−ペンタデカジエン、２，４，１５，１７−テトラメチル−５，８，１１，１４−テトラアザ−４，１４−オクタデカジエン、２，４，２０，２２−テトラメチル−５，１２，１９−トリアザ−４，１９−トリエイコサジエン等が挙げられる。

また、用いることができる有機酸としても特に限定されるものではないが、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、マロン酸等が挙げられる。

反応液の製造には、有機塩素系溶媒、炭化水素系溶媒、フッ化炭素系溶媒、シリコーン系溶媒、およびこれらの混合溶媒を用いることができる。アルコキシシラン化合物の加水分解を防止するために、乾燥剤または蒸留により使用する溶媒から水分を除去しておくことが好ましい。また、溶媒の沸点は５０〜２５０℃であることが好ましい。

具体的に使用可能な溶媒としては、非水系の石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、ノナン、デカン、灯油、ジメチルシリコーン、フェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、ポリエーテルシリコーン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。
さらに、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール系溶媒、あるいはそれらの混合物を用いることもできる。

また、用いることができるフッ化炭素系溶媒としては、フロン系溶媒、フロリナート（米国３Ｍ社製）、アフルード（旭硝子株式会社製）等がある。なお、これらは１種単独で用いても良いし、良く混ざるものなら２種以上を組み合わせてもよい。さらに、ジクロロメタン、クロロホルム等の有機塩素系溶媒を添加してもよい。

反応液におけるアルコキシシラン化合物の好ましい濃度は、０．５〜３質量％である。

反応後、溶媒で洗浄し、未反応物として表面に残った余分なアルコキシシラン化合物および縮合触媒を除去すると、エポキシ基を有する膜化合物の単分子膜１３で表面が覆われたエポキシ化ガラス板１４が得られる。このようにして製造されるエポキシ化ガラス板１４の断面構造の模式図を図２（ｂ）に示す。

洗浄溶媒としては、アルコキシシラン化合物を溶解できる任意の溶媒を用いることができるが、安価であり、溶解性が高く、風乾により容易に除去することのできるジクロロメタン、クロロホルム、Ｎ−メチルピロリドン等が好ましい。

反応後、生成したエポキシ化ガラス板１４を溶媒で洗浄せずに空気中に放置すると、表面に残ったアルコキシシラン化合物の一部が空気中の水分により加水分解を受け、生成したシラノール基がアルコキシシリル基と縮合反応を起こす。その結果、エポキシ化ガラス板１４の表面にポリシロキサンよりなる極薄のポリマー膜が形成される。このポリマー膜は、エポキシ化ガラス板１４の表面に必ずしも共有結合により固定されていないが、エポキシ基を含んでいるため、エポキシ化ガラス板１４に対してエポキシ基を有する膜化合物の単分子膜１３と同様の反応性を有している。そのため、洗浄を行わなくても、工程Ｃ以降の製造工程に特に支障をきたすことはない。

なお、本実施の形態においては、エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物を用いたが、直鎖状アルキレン基の一方の末端にアミノ基を、他方の末端にアルコキシシリル基をそれぞれ有し、下記の一般式（化５）で表されるアルコキシシラン化合物を用いてもよい。なお、アミノ基と反応するカップリング剤としては、両端にグリシジル基を有する化合物が使用できる。

上式において、ｍは３〜２０の整数を、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基をそれぞれ表す。
用いることのできるアミノ基を有する膜化合物の具体例としては、下記（２１）〜（２８）に示したアルコキシシラン化合物が挙げられる。

(２１) Ｈ₂Ｎ(ＣＨ₂)_３Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(２２) Ｈ₂Ｎ(ＣＨ₂)_５Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(２３) Ｈ₂Ｎ(ＣＨ₂)_７Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(２４) Ｈ₂Ｎ(ＣＨ₂)_９Ｓｉ(ＯＣＨ_３)₃
(２５) Ｈ₂Ｎ(ＣＨ₂)_５Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃
(２６) Ｈ₂Ｎ(ＣＨ₂)_５Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃
(２７) Ｈ₂Ｎ(ＣＨ₂)_７Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃
(２８) Ｈ₂Ｎ(ＣＨ₂)_９Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)₃

ただひ、この場合に反応液において用いることのできる縮合触媒のうち、スズ（Ｓｎ）塩を含む化合物は、アミノ基と反応して沈殿を生成するため、アミノ基を有するアルコキシシラン化合物に対しては縮合触媒として用いることができない。
したがって、アミノ基を有するアルコキシシラン化合物を用いる場合には、カルボン酸スズ塩、カルボン酸エステルスズ塩、カルボン酸スズ塩ポリマー、カルボン酸スズ塩キレートを除き、エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物の場合と同様の化合物を単独でまたは２種類以上を混合して縮合触媒として用いることができる。
用いることのできる助触媒の種類およびそれらの組み合わせ、溶媒の種類、アルコキシシラン化合物、縮合触媒、および助触媒の濃度、反応条件ならびに反応時間についてはエポキシ基を有するアルコキシシラン化合物の場合と同様であるので、説明を省略する。

本実施の形態においては、ガラス板を基材として用いたが、その表面にヒドロキシル基、アミノ基等の活性水素基を有する場合には、膜化合物としてアルコキシシラン化合物を用いることができる。この様な基材の具体例としては、銅板、アルミニウム板、シリコンウェーハ等の金属箔または金属板等が挙げられる。

本実施の形態においては、膜化合物として基材の表面の活性水素基と縮合反応するシラン化合物を用いたが、工程Ａと同様、例えば、金メッキ層を有する基材の場合には、膜化合物として金原子と強い結合を形成するチオール誘導体またはトリアジンチオール誘導体を用いることができる。

本実施の形態においては、膜化合物として微粒子の表面の活性水素基と縮合反応するシラン化合物を用いたが、例えば、金微粒子や金メッキ層を有する基材の場合には、膜化合物として金原子と強い結合を形成するチオール誘導体またはトリアジンチオール誘導体を用いることができる。
（以上工程Ａ）

工程Ｂでは、工程Ａにおいて用いたものと同様のエポキシ基を有する膜化合物をシリカ微粒子２１と接触させ、エポキシ基を有する膜化合物の単分子膜２３で表面が覆われたエポキシ化シリカ微粒子２４を製造する（図３）。

用いることのできるシリカ微粒子２１の粒径に特に制限はないが、１０ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲内であることが好ましい。シリカ微粒子２１の粒径が１０ｎｍ未満である場合には、膜化合物の分子サイズの影響が無視できなくなり、粒径が０．１ｍｍを上回る場合には、シリカ微粒子２１の表面積に対する質量の割合が大きくなるため、架橋反応によりその質量を支持できなくなる。

エポキシ化シリカ微粒子２４の製造は、エポキシ基を含むアルコキシシラン化合物と、アルコキシシリル基とシリカ微粒子２１の表面のヒドロキシル基２２との縮合反応を促進するための縮合触媒と、非水系の有機溶媒とを混合した反応液中にシリカ微粒子２１を分散させ、室温の空気中で反応させることにより行われる。

工程Ｂにおいて用いることのできるエポキシ基を有するアルコキシシラン化合物の種類、縮合触媒、助触媒の種類およびそれらの組み合わせ、溶媒の種類、アルコキシシラン化合物、縮合触媒、および助触媒の濃度、反応条件ならびに反応時間については工程Ａと同様であるので、説明を省略する。

反応後、溶媒で洗浄し、未反応物として表面に残った余分なアルコキシシラン化合物および縮合触媒を除去すると、エポキシ基を有する膜化合物の単分子膜２３で表面が覆われたエポキシ化シリカ微粒子２４が得られる。このようにして製造されるエポキシ化シリカ微粒子２４の断面構造の模式図を図３（ｂ）に示す。

洗浄溶媒としては、工程Ａと同様の洗浄溶媒を用いることができる。
反応後、生成したエポキシ化シリカ微粒子２４を溶媒で洗浄せずに空気中に放置すると、表面に残ったアルコキシシラン化合物の一部が空気中の水分により加水分解を受け、生成したシラノール基がアルコキシシリル基と縮合反応を起こす。その結果、エポキシ化シリカ微粒子２４の表面にポリシロキサンよりなる極薄のポリマー膜が形成される。このポリマー膜は、エポキシ化シリカ微粒子２４の表面に共有結合により固定されていないが、エポキシ基を含んでいるため、エポキシ化シリカ微粒子２４に対してエポキシ基を有する膜化合物の単分子膜２３と同様の反応性を有している。そのため、洗浄を行わなくても、工程Ｃ以降の製造工程に特に支障をきたすことはない。

なお、本実施の形態においてはエポキシ基を有するアルコキシシラン化合物を用いたが、工程Ａと同様、直鎖状アルキレン基の一方の末端にアミノ基を、他方の末端にアルコキシシリル基をそれぞれ有するアルコキシシラン化合物を用いてもよい。
また、本実施の形態においては工程Ａと同一のアルコキシシラン化合物を用いているが、異なるアルコキシシラン化合物を用いてもよい。ただし、工程Ｃにおいて用いるカップリング剤のカップリング反応基と反応して結合を形成する官能基を有するものでなければならない。

また、本実施の形態においては、微粒子としてシリカ微粒子を用いたが、他に、無機微粒子、有機微粒子、有機−無機ハイブリッド微粒子、さらに有機、および無機微粒子を交互に用いることができる。
「無機微粒子」には、導体微粒子、半導体微粒子、絶縁体微粒子、磁気微粒子、蛍光体微粒子、光吸収微粒子、光透過微粒子、顔料微粒子が含まれている。「有機微粒子」には、有機蛍光体微粒子、有機光吸収微粒子、有機光透過微粒子、有機顔料微粒子、薬物微粒子が含まれている。
「有機−無機ハイブリッド微粒子」には、DDS（Drug Delivery System）用薬物微粒子、化粧用微粒子、有機−無機ハイブリッド顔料微粒子が含まれている。

シリカ微粒子以外の微粒子であっても、その表面に水酸基、アミノ基等の活性水素基を有する場合には、膜化合物としてアルコキシシラン化合物を用いることができる。この様な微粒子の具体例としては、アルミナ、酸化鉛等の金属酸化物の微粒子、金属微粒子等が挙げられる。

本実施の形態においては、第１および第２の膜化合物として、ともにエポキシ基を有する膜化合物を用いているが、両者は同一の化合物であってもよく、また異なる化合物であってもよい。さらに、第１および第２の膜化合物が異なる官能基（例えば、一方がエポキシ基で他方がイソシアネート基）を有していてもよい。
（以上工程Ｂ）

工程Ｃでは、まず、エポキシ化ガラス板１４の表面に、２−メチルイミダゾールを接触させ、エポキシ基とアミノ基とをカップリング反応させて反応性ガラス板３２を調製し、次いで、反応性ガラス板３２の表面にエポキシ化シリカ微粒子２４を接触させ、エポキシ基とイミノ基とのカップリング反応により結合を形成させ、エポキシ化ガラス板１４の表面にエポキシ化シリカ微粒子２４を固定し、次いで、固定されなかったエポキシ化シリカ微粒子２４を除去する

２−メチルイミダゾールはエポキシ基と反応するアミノ基およびイミノ基をそれぞれ１−位および３−位に有しており、下記の化６に示すような架橋反応により結合を形成する。

反応性ガラス板３２の製造は、２−メチルイミダゾールと溶媒とを混合した反応液をエポキシ化ガラス板１４の表面に塗布し、加熱して反応させることにより行われる。塗布は、ドクターブレード法、ディップコート法、スピンコート法、スプレー法、スクリーン印刷法等の任意の方法により行うことができる。
膜前駆体の製造には、２−メチルイミダゾールが可溶な任意の溶媒を用いることができるが、価格、室温での揮発性、および毒性等を考慮すると、イソプロピルアルコール、エタノール等の低級アルコール系溶媒が好ましい。
２−メチルイミダゾールの添加量、塗布する溶液の濃度、反応温度および反応時間は、用いる基材および微粒子の種類、形成する微粒子膜の膜厚等に応じて適宜調節される。

反応後、溶媒で洗浄し、未反応物として表面に残った余分な２−メチルイミダゾールを除去すると、反応性単分子膜３１で表面が覆われた反応性ガラス板３２が得られる（図４）。

このようにして得られた反応性ガラス板３２の表面にエポキシ化シリカ微粒子２４の分散液を塗布後加熱し、エポキシ化シリカ微粒子２１上のエポキシ基と、反応性単分子膜３１上の２−メチルイミダゾールに由来するイミノ基とのカップリング反応によりエポキシ化シリカ微粒子２４を反応性ガラス板３２の表面に結合固定し、単層の微粒子層を有する微粒子膜１を製造する。
加熱温度は、１００〜２００℃が好ましい。加熱温度が１００℃未満だと、カップリング反応の進行に長時間を要し、２００℃を上回ると、エポキシ基を有する単分子膜２３や反応性単分子膜３１の分解反応が起こり、均一な微粒子膜１が得られない。

反応後、水やアルコール等の溶媒で洗浄することにより、過剰のエポキシ化シリカ微粒子２４を除去する。

本実施の形態においては、カップリング剤として２−メチルイミダゾールを用いたが、下記化７で表される任意のイミダゾール誘導体を用いることができる。

化７で表されるイミダゾール誘導体の具体例としては、下記（３１）〜（３８）に示すものが挙げられる。
（３１） ２−メチルイミダゾール（Ｒ_２＝Ｍｅ、Ｒ_４＝Ｒ_５＝Ｈ）
（３２） ２−ウンデシルイミダゾール（Ｒ_２＝Ｃ_１１Ｈ_２３、Ｒ_４＝Ｒ_５＝Ｈ）
（３３） ２−ペンタデシルイミダゾール（Ｒ_２＝Ｃ_１５Ｈ_３１、Ｒ_４＝Ｒ_５＝Ｈ）
（３４） ２−メチル−４−エチルイミダゾール（Ｒ_２＝Ｍｅ、Ｒ_４＝Ｅｔ、Ｒ_５＝Ｈ）
（３５） ２−フェニルイミダゾール（Ｒ_２＝Ｐｈ、Ｒ_４＝Ｒ_５＝Ｈ）
（３６） ２−フェニル−４−エチルイミダゾール（Ｒ_２＝Ｐｈ、Ｒ_４＝Ｅｔ、Ｒ_５＝Ｈ）
（３７） ２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（Ｒ_２＝Ｐｈ、Ｒ_４＝Ｍｅ、Ｒ_５＝ＣＨ_２ＯＨ）
（３８） ２−フェニル−４，５−ビス（ヒドロキシメチル）イミダゾール（Ｒ_２＝Ｐｈ、Ｒ_４＝Ｒ_５＝ＣＨ_２ＯＨ）
なお、Ｍｅ、Ｅｔ、およびＰｈは、それぞれメチル基、エチル基、およびフェニル基を表す。

また、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられる無水フタル酸、無水マレイン酸等の酸無水物、ジシアンジアミド、ノボラック等のフェノール誘導体等の化合物をカップリング剤として用いてもよい。この場合、カップリング反応を促進するためにイミダゾール誘導体を触媒として用いてもよい。

なお、本実施の形態においては官能基としてエポキシ基を有する膜化合物を用いた場合について説明しているが、官能基としてアミノ基またはイミノ基を有する膜化合物を用いる場合には、カップリング反応基として２もしくは３以上のエポキシ基または２もしくは３以上のイソシアネート基を有するカップリング剤を用いる。イソシアネート基を有する化合物の具体例としては、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネート、トルエン−２，６−ジイソシアネート、トルエン−２，４−ジイソシアネート等が挙げられる。
これらのジイソシアネート化合物の添加量は、２−メチルイミダゾールの場合と同様、エポキシ化シリカ微粒子の５〜１５重量％が好ましい。この場合、膜前駆体の製造に用いることのできる溶媒としては、キシレン等の芳香族有機溶媒が挙げられる。
また、アミノ基を有する膜化合物を用いる場合には、架橋剤としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル等の２または３以上のエポキシ基を有する化合物を用いることもできる。
（以上工程Ｃ）

工程Ｄでは、エポキシ化アルコキシシラン化合物を含む溶液をシリカ微粒子２１の表面に接触させ、アルコキシシリル基とシリカ微粒子２１の表面との間で結合を形成させ、エポキシ化シリカ微粒子２４を調製し、次いで、エポキシ化シリカ微粒子２４の表面に、２−メチルイミダゾールを接触させ、エポキシ基と２−メチルイミダゾールに由来するアミノ基とのカップリング反応により形成させた結合を介して固定された２−メチルイミダゾールの形成する被膜を表面に有する反応性シリカ微粒子４２を調製する（図５）。
用いられる２−メチルイミダゾール溶液の濃度、反応条件等は、溶液を塗布するのではなく、エポキシ化シリカ微粒子２４を溶液中に分散させて加熱することを除くと、工程Ｃにおける反応性ガラス板３２の調製の場合と同様であるので、詳しい説明を省略する。他に用いることのできるカップリング剤についても、工程Ｃにおける反応性ガラス板４２の調製の場合と同様である。

本実施の形態においては、第３の膜化合物として、ともにエポキシ基を有する膜化合物を用いているが、第１および第２の膜化合物の一方または双方と同一の化合物であってもよく、また異なる化合物であってもよい。さらに、第１および第２の膜化合物と異なる官能基（例えば、アミノ基）を有していてもよい。
（以上工程Ｄ）

工程Ｅでは、エポキシ化シリカ微粒子２４の微粒子層を有する微粒子膜１の表面に反応性シリカ微粒子４２を接触させ、エポキシ基とイミノ基とのカップリング反応により結合を形成させ、反応性シリカ微粒子４２をエポキシ化シリカ微粒子２４の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった反応性シリカ微粒子４２を除去する。
また、工程Ｆでは、反応性シリカ微粒子４２の微粒子層を有する微粒子膜１の表面にエポキシ化シリカ微粒子２４を接触させ、エポキシ基とイミノ基とのカップリング反応により結合を形成させ、エポキシ化シリカ微粒子２４を反応性シリカ微粒子４２の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかったエポキシ化シリカ微粒子２４を除去する。
工程Ｅ、Ｆにおける反応条件については、工程Ｄと同様であるので、詳しい説明を省略する。
（以上工程ＥおよびＦ）

本実施の形態においては、微粒子層を２層有する微粒子膜の調製について説明したが、工程ＥおよびＦをこの順序で繰り返し行って、ｎ（ｎは２以上の整数）層の微粒子層からなる微粒子膜を形成する工程Ｇをさらに行ってもよい。なお、工程Ｇは、ｎの値に応じて、工程Ｅおよび工程Ｆのいずれで終えてもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る微粒子膜２について説明する。
図１（ｂ）に示すように、微粒子膜２は、エポキシ化ガラス板１４の表面に、反応性シリカ微粒子４２が配列した微粒子層が１層結合固定されている。微粒子層は、エポキシ化ガラス板１４側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数で、本実施の形態においてはｎ＝２）まで順次積層している。

エポキシ化ガラス板１４の表面は、エポキシ基を有する膜化合物の単分子膜１３で被覆されている。
１層目の微粒子層を形成している反応性シリカ微粒子４２の表面は、２−メチルイミダゾールのアミノ基とエポキシ基とのカップリング反応により形成された結合を介して固定された２-メチルイミダゾールの被膜でさらに被覆されている。
エポキシ化ガラス板１４と第１層目の微粒子層を形成する反応性シリカ微粒子４２、および奇数層目の微粒子層を形成する反応性シリカ微粒子４２と偶数層目の微粒子層を形成するエポキシ化シリカ微粒子２４との間は、エポキシ基と２−メチルイミダゾールのアミノ基またはイミノ基とのカップリング反応により形成された結合を介して互いに結合固定されている。

微粒子膜２の製造方法は、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、および図５に示すように、エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物を含む溶液をガラス板１１の表面に接触させ、アルコキシシリル基とガラス板１１の表面との間で結合を形成させ、エポキシ化ガラス板１４を調製する工程Ａと、エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物をシリカ微粒子２１の表面に接触させ、アルコキシシリル基とシリカ微粒子２１の表面との間で結合を形成させ、エポキシ化シリカ微粒子２４を調製する工程Ｂと、まず、エポキシ化シリカ微粒子２４の表面に、２−メチルイミダゾールを接触させ、エポキシ基とアミノ基とをカップリング反応させて反応性ガラス板３２を調製し、次いで、反応性ガラス板３２の表面に反応性シリカ微粒子４２を接触させ、エポキシ基とイミノ基（第２のカップリング反応基の一例）とのカップリング反応により結合を形成させ、エポキシ化ガラス板１４の表面に反応性シリカ微粒子４２を固定し、次いで、固定されなかった反応性シリカ微粒子４２を除去する工程Ｃと、エポキシ化アルコキシシラン化合物を含む溶液をシリカ微粒子２１の表面に接触させ、アルコキシシリル基とシリカ微粒子２１の表面との間で結合を形成させ、エポキシ化シリカ微粒子２４を調製する工程Ｄと、反応性シリカ微粒子４２の微粒子層を有する微粒子膜１の表面にエポキシ化シリカ微粒子２４を接触させ、エポキシ基とイミノ基とのカップリング反応により結合を形成させ、反応性エポキシ化シリカ微粒子２４を反応性シリカ微粒子４２の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかったエポキシ化シリカ微粒子２４を除去する工程Ｅと、エポキシ化シリカ微粒子２４の微粒子層を有する微粒子膜１の表面に反応性シリカ微粒子４２を接触させ、エポキシ基とイミノ基とのカップリング反応により結合を形成させ、反応性シリカ微粒子４２をエポキシ化シリカ微粒子２４の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった反応性シリカ微粒子４２を除去する工程Ｆとを有する。

工程Ａ〜Ｆにおける、エポキシ化ガラス板１４、エポキシ化シリカ微粒子２４、反応性ガラス板３２、および反応性シリカ微粒子４２の調製、ならびにこれらの反応については、第１の実施の形態にかかる微粒子膜１の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。

実施例１：エポキシ化ガラス板の調製
ガラス板を用意し、洗浄後よく乾燥した。
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（化８、信越化学工業株式会社製）０．９９重量部、およびジブチルスズビスアセチルアセトナート（縮合触媒）０．０１重量部を秤量し、これを１００重量部のヘキサメチルジシロキサン溶媒に溶解し、反応液を調製した。

このようにして得られた反応液をガラス板に塗布し、空気中（相対湿度４５％）で２時間程度反応させた。
その後、クロロホルムで洗浄し、余分なアルコキシシラン化合物およびジブチルスズビスアセチルアセトナートを除去した。

実施例２；エポキシ化シリカ微粒子の調製
粒径が１００ｎｍ程度の無水のシリカ微粒子を用意し、よく乾燥した。
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（化８）０．９９重量部、およびジブチルスズビスアセチルアセトナート（縮合触媒）０．０１重量部を秤量し、これを１００重量部のヘキサメチルジシロキサン溶媒に溶解し、反応液を調製した。

このようにして得られた反応液中にシリカ微粒子を混合し、撹拌しながら空気中（相対湿度４５％）で２時間程度反応させた。
その後、トリクレンで洗浄し、余分なアルコキシシラン化合物およびジブチルスズビスアセチルアセトナートを除去した。

実施例３：反応性ガラス板の調製
実施例１で調製したエポキシ化ガラス板の表面に、２−メチルイミダゾールのエタノール溶液を塗布し、１００℃で加熱すると、エポキシ基と２−メチルイミダゾールのアミノ基とが反応して反応性ガラス板が得られた。エタノールで洗浄することにより余分な２−メチルイミダゾールを除去した。

実施例４：反応性シリカ微粒子の調製
実施例２で調製したエポキシ化シリカ微粒子を、２−メチルイミダゾールのエタノール溶液中に分散して、１００℃で加熱すると、エポキシ基と２−メチルイミダゾールのアミノ基とが反応して反応性ガラス板が得られた。エタノールで洗浄することにより余分な２−メチルイミダゾールを除去した。

実施例５：微粒子膜の調製（１）
実施例３で調製した反応性ガラス板の表面に、実施例２で調製したエポキシ化シリカ微粒子のエタノール分散液を塗布し、１００℃で加熱した。反応後、水で洗浄し、余分なエポキシ化シリカ微粒子を除去した。
このようにして得られた、微粒子層が１層積層した単層微粒子膜の表面に、実施例４で調製した反応性シリカ微粒子のエタノール分散液をさらに塗布し、１００℃で加熱した。反応後、水で洗浄し、余分な反応性シリカ微粒子を除去すると、２層の微粒子層が積層した累積微粒子膜が得られた。
単層微粒子膜において、微粒子層の厚さは約１００ｎｍで、かつ均一性が高かったため、干渉色は観測されなかった。

実施例６：微粒子膜の調製（２）
実施例１で調製したエポキシ化ガラス板の表面に、実施例４で調製した反応性シリカ微粒子のエタノール分散液を塗布し、１００℃で加熱した。反応後、水で洗浄し、余分な反応性シリカ微粒子を除去した。
このようにして得られた、微粒子層が１層積層した単層微粒子膜の表面に、実施例２で調製したエポキシ化シリカ微粒子のエタノール分散液をさらに塗布し、１００℃で加熱した。反応後、水で洗浄し、余分なエポキシ化シリカ微粒子を除去すると、２層の微粒子層が積層した累積微粒子膜が得られた。
累積微粒子膜において、微粒子層の厚さは約２００ｎｍで、かつ均一性が高かったため、干渉色は観測されなかった。

実施例７：微粒子膜の調製（３）
３−アミノプロピルトリメトキシシラン（化９、信越化学工業株式会社製）０．９９重量部、および酢酸（縮合触媒）０．０１重量部を秤量し、これを１００重量部のヘキサメチルジシロキサン−ジメチルホルムアミド混合溶媒（１：１ｖ／ｖ）に溶解した反応液を用いて、実施例１および実施例２と同様の処理を行い、アミノ化ガラス板および粒径が約１００ｎｍのアミノ化シリカ微粒子を調製した。
また、カップリング剤として、ｐ−フェニレンジイソシアネートを用いて、実施例３および実施例４と同様の処理を行い、カップリング反応基としてイソシアネート基を有する反応性ガラス板および反応性シリカ微粒子を調製した。
これらの原料を用いて、実施例５および実施例６と同様の処理を行うと、１層または２層の微粒子層が積層した累積微粒子膜が得られた。
２層微粒子膜において、微粒子層の厚さは約２００ｎｍで、かつ均一性が高かったため、干渉色は観測されなかった。

（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る微粒子膜の断面構造を模式的に表した説明図、（ｂ）は同第２の実施の形態に係る微粒子膜の断面構造を模式的に表した説明図である。 同微粒子膜の製造方法において、エポキシ化ガラス板を製造する工程を説明するために分子レベルまで拡大した概念図であり、（ａ）は反応前のガラス板の断面構造、（ｂ）はエポキシ基を有する膜化合物の単分子膜が形成されたガラス板の断面構造をそれぞれ表す。 同微粒子膜の製造方法において、エポキシ化シリカ微粒子を製造する工程を説明するために分子レベルまで拡大した概念図であり、（ａ）は反応前のシリカ微粒子の断面構造、（ｂ）はエポキシ基を有する膜化合物の単分子膜が形成されたシリカ微粒子の断面構造をそれぞれ表す。 エポキシ化ガラス板の表面に、エポキシ基と２−メチルイミダゾールのアミノ基とのカップリング反応により形成された結合を介して固定された２−メチルイミダゾールの被膜を有する反応性ガラス板の断面構造を模式的に表した説明図である。 エポキシ化シリカ微粒子の表面に、エポキシ基と２−メチルイミダゾールのアミノ基とのカップリング反応により形成された結合を介して固定された２−メチルイミダゾールの被膜を有する反応性シリカ微粒子の断面構造を模式的に表した説明図である。

符号の説明

１、２：微粒子膜、１１：ガラス板、１２、２２：ヒドロキシル基、１３、２３：エポキシ基を有する膜化合物の単分子膜、１４：エポキシ化ガラス板、２１：シリカ微粒子、２４：エポキシ化シリカ微粒子、３１、４１：反応性単分子膜、３２：反応性ガラス板、４２：反応性シリカ微粒子

Claims (29)

1. 第１の官能基を有する第１の膜化合物の形成する被膜で被覆された基材の表面に、第２の官能基を有する第２の膜化合物の形成する被膜で被覆された微粒子が配列した微粒子層が１層結合固定された微粒子膜であって、
   前記被覆された微粒子は、前記第１の官能基とカップリング反応して結合を形成する少なくとも１の第１のカップリング反応基と、前記第２の官能基とカップリング反応して結合を形成する少なくとも１の第２のカップリング反応基とを有する第１のカップリング剤と、前記第１および前記第２の官能基とのカップリング反応により形成された結合を介して前記被覆された基材上に固定されていることを特徴とする微粒子膜。
2. 請求項１記載の微粒子膜において、前記基材の表面に前記第１の膜化合物の形成する被膜の表面の少なくとも前記パターン部分は、前記第１の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応により結合した前記第１のカップリング剤の形成する被膜でさらに被覆されていることを特徴とする微粒子膜。
3. 請求項１記載の微粒子膜において、前記第１の膜化合物の形成する被膜は前記基材の表面の前記パターン部分のみを被覆しており、前記微粒子の表面に前記第２の膜化合物の形成する被膜の表面は、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により結合した前記第１のカップリング剤の形成する被膜でさらに被覆されていることを特徴とする微粒子膜。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の微粒子膜において、前記第１の膜化合物と前記第２の膜化合物とが同一の化合物であることを特徴とする微粒子膜。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の微粒子膜において、前記第１および第２の膜化合物の形成する被膜の一方または双方が単分子膜であることを特徴とする微粒子膜。
6. 請求項２記載の微粒子膜において、前記被覆された基材上には、前記微粒子層が前記基材側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）まで順次積層しており、
   奇数番目の前記微粒子層を形成している前記被覆された微粒子の表面は、前記第２の膜化合物の形成する被膜で被覆されており、
   偶数番目の前記微粒子層を形成している前記被覆された微粒子の表面は、第３の官能基を有する第３の膜化合物の形成する被膜で被覆され、少なくとも１の前記第２のカップリング反応基と、前記第３の官能基とカップリング反応して結合を形成する少なくとも１の第３のカップリング反応基とを有する第２のカップリング剤の形成する被膜によりさらにその表面が被覆されており、
   前記各微粒子層は、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により形成された結合、および前記第３の官能基と前記第３のカップリング反応基とのカップリング反応により形成された結合を介して互いに固定されていることを特徴とする微粒子膜。
7. 請求項６記載の微粒子膜において、前記第１〜第３の膜化合物、ならびに前記第１および第２のカップリング剤がそれぞれ同一の化合物であることを特徴とする微粒子膜。
8. 請求項６および７のいずれか１項に記載の微粒子膜において、前記第１〜第３の膜化合物が形成する被膜が全て単分子膜であることを特徴とする微粒子膜。
9. 請求項３記載の微粒子膜において、前記被覆された基材上には、前記微粒子層が前記基材側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）まで順次積層しており、
   奇数番目の前記微粒子層を形成している前記被覆された微粒子の表面は、前記第２の膜化合物の形成する被膜で被覆され、前記第１のカップリング剤の形成する被膜によりさらにその表面が被覆されており、
   偶数番目の前記微粒子層を形成している前記被覆された微粒子の表面は、前記第１のカップリング反応基と反応する第３の官能基を有する第３の膜化合物の形成する被膜によりその表面が被覆されており、
   各微粒子層は、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により形成された結合、および前記第３の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応により形成された結合を介して互いに固定されていることを特徴とする微粒子膜。
10. 請求項９記載の微粒子膜において、前記第１〜第３の膜化合物が同一の膜化合物であることを特徴とする微粒子膜。
11. 請求項９および１０のいずれか１項に記載の微粒子膜において、前記第１〜第３の膜化合物が形成する被膜がいずれも単分子膜であることを特徴とする微粒子膜。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の微粒子膜において、前記カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とエポキシ基との反応により形成されたＮ−ＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）結合であることを特徴とする微粒子膜。
13. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の微粒子膜において、前記カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とイソシアネート基との反応により形成されたＮＨ−ＣＯＮＨ結合であることを特徴とする微粒子膜。
14. 分子の両端にそれぞれ第１の官能基および第１の結合基を有する第１の膜化合物の形成する被膜で被覆された基材の表面に、分子の両端にそれぞれ第２の官能基および第２の結合基を有する第２の膜化合物の形成する被膜で被覆された微粒子が配列した微粒子層が１層結合固定された微粒子膜の製造方法であって、
    前記第１の膜化合物を含む溶液を基材の表面に接触させ、前記第１の結合基と前記基材の表面との間で結合を形成させ、前記第１の膜化合物の形成する被膜で前記基材の表面が被覆された被覆基材を調製する工程Ａと、
    前記第２の膜化合物を含む溶液を微粒子の表面に接触させ、前記第２の結合基と前記第１の微粒子の表面との間で結合を形成させ、前記第２の膜化合物の形成する被膜で前記微粒子の表面が被覆された第１の被覆微粒子を調製する工程Ｂと、
    前記第１の官能基とカップリング反応して結合を形成する１または２以上の第１のカップリング反応基と、前記第２の官能基とカップリング反応して結合を形成する１または２以上の第２のカップリング反応基とを有する第１のカップリング剤を、前記被覆された基材および前記第１の被覆微粒子の表面にそれぞれ接触させ、前記第１の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応、および前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第１の被覆微粒子からなる１層の微粒子層を、前記被覆基材の表面に結合固定し、次いで、前記被覆基材の表面に固定されなかった前記第１の被覆微粒子を除去する工程Ｃとを有することを特徴とする微粒子膜の製造方法。
15. 請求項１４記載の微粒子膜の製造方法において、前記工程Ｃでは、前記第１のカップリング剤を、まず、前記被覆基材の表面に接触させ、該第１のカップリング剤の被膜を有する反応性基材を調製し、次いで、該反応性基材の表面に前記第１の被覆微粒子を接触させ、該反応性基材の表面に前記第１の被覆微粒子を固定することを特徴とする微粒子膜の製造方法。
16. 請求項１４記載の微粒子膜の製造方法において、前記工程Ｃでは、まず、前記第１の被覆微粒子の表面に前記第１のカップリング剤を接触させ、前記第１のカップリング剤の被膜を有する第１の反応性微粒子を調製し、次いで、該第１の反応性微粒子の表面を前記被覆基材と接触させ、該被覆基材の表面に前記第１の反応性微粒子を固定することを特徴とする微粒子膜の製造方法。
17. 請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記第１の膜化合物と前記第２の膜化合物とが同一の化合物であることを特徴とする微粒子膜の製造方法。
18. 請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記工程Ａおよび前記工程Ｂにおいて、未反応の前記第１および第２の膜化合物は洗浄除去され、前記被覆基材および前記第１の被覆微粒子の表面で前記第１および第２の膜化合物がそれぞれ形成する被膜は、単分子膜であることを特徴とする微粒子膜の製造方法。
19. 請求項１５記載の微粒子膜の製造方法において、前記基材上には、前記微粒子層が前記基材側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）まで順次積層した微粒子膜の製造方法であって、
    分子の両端にそれぞれ第３の官能基および第３の結合基を有する第３の膜化合物を含む溶液を前記微粒子の表面に接触させ、前記第３の結合基と前記微粒子の表面との間で結合を形成させ、前記第３の膜化合物の形成する被膜で表面が被覆された第２の被覆微粒子を被覆し、次いで、前記第２の被覆微粒子の表面に、前記第２のカップリング反応基と、前記第３の官能基とカップリング反応して結合を形成する１または２以上の第３のカップリング反応基とを有する第２のカップリング剤を接触させ、前記第３の官能基と前記第３のカップリング反応基とのカップリング反応により形成させた結合を介して固定された前記第２のカップリング剤の形成する被膜を表面に有する第２の反応性微粒子を調製する工程Ｄと、
    前記第１の被覆微粒子の微粒子層の表面に前記第２の反応性微粒子を接触させ、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第２の反応性微粒子を前記第１の被覆微粒子の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった前記第２の反応性微粒子を除去する工程Ｅと、
    前記第２の反応微粒子の微粒子層の表面に前記第１の被覆微粒子を接触させ、前記第２の官能基と前記第２のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第１の被覆微粒子を前記第２の反応性微粒子の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった前記第１の被覆微粒子を除去する工程Ｆと、
    前記工程ＥおよびＦをこの順序で繰返し行い、ｎ層の前記微粒子層からなる微粒子膜を形成する工程Ｇとをさらに有することを特徴とする微粒子膜の製造方法。
20. 請求項１６記載の微粒子膜の製造方法において、前記基材上には、前記微粒子層が前記基材側から空気との界面側に向かって第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）まで順次積層した微粒子膜の製造方法であって、
    前記第３の膜化合物を含む溶液を前記微粒子の表面に接触させ、前記第３の結合基と前記微粒子の表面との間で結合を形成させ、前記第３の膜化合物の形成する被膜で前記微粒子の表面が被覆された第２の被膜微粒子を調製する工程Ｄと、
    前記第１の反応性微粒子の微粒子層の表面に前記第２の被覆微粒子を接触させ、前記第３の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第２の被覆微粒子を前記第１の反応性微粒子の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった前記第２の被覆微粒子を除去する工程Ｅと、
    前記第２の被覆微粒子の微粒子層の表面に前記第１の反応性微粒子を接触させ、前記第３の官能基と前記第１のカップリング反応基とのカップリング反応により結合を形成させ、前記第１の反応性微粒子を前記第２の被覆微粒子の微粒子層の上に結合固定し、次いで、結合固定されなかった前記第１の反応性微粒子を除去する工程Ｆと、
    前記工程ＥおよびＦをこの順序で繰返し行い、ｎ層の前記微粒子層からなる微粒子膜を形成する工程Ｇとをさらに有することを特徴とする微粒子膜の製造方法。
21. 請求項１９および２０のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記第１〜第３の膜化合物が同一の化合物であることを特徴とする微粒子膜の製造方法。
22. 請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記工程Ｄにおいて、未反応の前記第３の膜化合物は洗浄除去され、前記第２の被覆微粒子の表面上で前記第３の膜化合物が形成する被膜は、単分子膜であることを特徴とする微粒子膜の製造方法。
23. 請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記第１および第２の膜化合物は全てアルコキシシラン化合物であり、前記第１および第２の膜化合物を含む溶液は、さらに縮合触媒として、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステル、およびチタン酸エステルキレートからなる群から選択される１または２以上の化合物を含むことを特徴とする微粒子膜の製造方法。
24. 請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記第１および第２の膜化合物は全てアルコキシシラン化合物であり、前記第１および第２の膜化合物を含む溶液は、さらに縮合触媒として、ケチミン化合物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、およびアミノアルキルアルコキシシラン化合物からなる群より選択される１または２以上の化合物をさらに含むことを特徴とする微粒子膜の製造方法。
25. 請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記第１〜第３の膜化合物は全てアルコキシシラン化合物であり、前記第１〜第３の膜化合物を含む溶液は、さらに縮合触媒として、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステル、およびチタン酸エステルキレートからなる群から選択される１または２以上の化合物を含むことを特徴とする微粒子膜の製造方法。
26. 請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記第１〜第３の膜化合物は全てアルコキシシラン化合物であり、前記第１〜第３の膜化合物を含む溶液は、さらに縮合触媒として、ケチミン化合物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、およびアミノアルキルアルコキシシラン化合物からなる群より選択される１または２以上の化合物をさらに含むことを特徴とする微粒子膜の製造方法。
27. 請求項２３および２５のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、さらに助触媒として、ケチミン化合物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、およびアミノアルキルアルコキシシラン化合物からなる群より選択される１または２以上の化合物をさらに含むことを特徴とする微粒子膜の製造方法。
28. 請求項１４〜２７のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とエポキシ基との反応により形成されたＮ−ＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）結合であることを特徴とする微粒子膜の製造方法。
29. 請求項１４〜２７のいずれか１項に記載の微粒子膜の製造方法において、前記カップリング反応により形成された結合が、アミノ基またはイミノ基とイソシアネート基との反応により形成されたＮＨ−ＣＯＮＨ結合であることを特徴とする微粒子膜の製造方法。

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