金属酸化物表面処理用ホスホン酸誘導体

　ホスホン酸誘導体は、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、SiO₂、マイカ、ステンレス （SS316L）、ニチノール、ヒドロキシアパタイト、ZnO、ITO 等の種々金属酸化物の表面処理･改質剤として、近年、注目されています。これまで用いられてきた有機シラン系の表面処理剤に比べ、多くの利点を有することから、有機半導体デバイスやバイオセンサ、微粒子修飾など様々な分野で応用され始めています。
　Schwartz らは、Ti 酸化膜上に 11-HUPA の SAM を形成して蛍光分子を修飾し、ホスホン酸 SAM が有機シランよりも 4 倍高密度で、アルカリ溶液中で安定性が高いことを示しています。有機シランが Ti 酸化膜上に存在する OH 基としか反応できないのに対し、ホスホン酸誘導体は基板にプロトンを供給することで OH を産生し、高密度に結合すると考えられています。
　11-AUPA は 1 級アミノ基を反応性官能基として有しており、APTS （3- アミノプロピルトリエトキシシラン）のような有機シランの代替として、金属酸化物の表面処理に利用可能です。

＜ホスホン酸 SAM 作製例＞

1. 基板を界面活性剤水溶液（0.5％ SDS）に浸漬し、20 分間超音波洗浄する。
2. 純水、アセトン、エタノールで順次、20 分間超音波洗浄する ^＊1）。
3. 1 mmol/l ホスホン酸誘導体のエタノール溶液に 1 時間浸漬する。
4. エタノールで洗浄後、窒素で風乾する。
5. 120℃ で 1 時間加熱処理する ^＊2）。

＊1）　基板の洗浄は、酸素／プラズマ、UV／オゾン処理などで代替できる。
＊2）　加熱処理により基板の水酸基とホスホン酸の脱水縮合が進み、SAM が安定化する。