50ナノメートルまで精確！ナノスケールの転写技術は、織物を着用できるように道路を舗装しています。

フレキシブルな電子と着用可能な電子技術の発展につれて、スマートウェアはもう各方面に応用されました。通常のスマートアパレルにおける加工方法は、マスクテンプレートの塗装、浸漬塗装、インクジェット印刷などを含む。しかし，ファブリック上にスプレーと浸漬してパターン化してマイクロメータやナノメートルレベルのパターンを加工するのは容易ではない。インクジェット印刷技術はマイクロメータスケールのパターン化に加工するのは比較的容易であるが，ナノスケールに加工するのも不可能である。したがって，どのようにして織物の服の表面にパターン化加工したナノスケールのパターン法のセットを開発するかは重要な意味を持つであろう。転写方法は、フレキシブルな電子、センサ、エネルギー収集装置および表示装置について報告されている。通常の転写技術の実現には、まずマイクロナノパターン化がドナー基板上に必要であり、その後、パターン化が受信基板上に転送される。しかし，一般的な転写法は，通常，受信基板の形態と粗さの超伝導度に対して厳しい要求を持つ。従って，転写技術は受信基板上にナノスケールの構造をパターン形成するのが難しい。

上記の制限を解決するために、韓国科学技術院Jn-Ho JeongとInkyuPark研究チームは，水溶性のドナー基板上にナノ構造を堆積し，その後，転写ステップ後に水溶性のドナー基板を溶解することで，ナノスケールの微細構造の機能材料ナノ構造を，紡績材料基板上に簡単に移行できる簡単な転写方法を開発した。この仕事のタイトルは「Nanotransfer Printing on Textile Substrate with Water-soluble Polymer Nanotemplat」で、2020年1月28日に最新の「ACS Nano」に発表されました。

この仕事では、Ju-Ho JeongとInkyu Parkの研究チームは、生体適合性と室温での溶解性に優れたヒアルロン酸をドナー基板として採用し、同時にヒアルロン酸をシリコンシートに高精度にコピーして加工されたナノ構造を実現します。まず、ヒアルロン酸金型は、ナノワイヤ、ナノドット、ナノホールなどのナノ構造の金型を容易に作ることができる。第二に，様々な金属またはSiO 2をパターン付きヒアルロン酸薄膜上に堆積した。最後に，薄膜を湿潤な紡織基材に敷き，ヒアルロン酸を溶解させ，設計したナノ構造の機能材料を織物材料の表面に移す。このプロセスを用いて，金属または非金属マイクロ／ナノスケールのパターンを任意の非平面上の織物の表面に移動させながら，その形状を維持できる。この方法の加工の最小精度は50ナノメートルである。

図示の一：水溶性高分子のナノ転写プロセス（nTP-SIP）による転写機能材料：（a）nTP-SIPの機構と調製過程、（b）線幅の広いヒアルロン酸膜のSEM画像、（c）斜め蒸着金のヒアルロン酸膜上のSEM画像、（d）原始織物SEM画像、（e）ヒアルロン酸が完全に溶解していないときの金模様のSEM画像、（f）SEM画像：ヒアルロン酸を繊維から完全に除去し、Auパターンに移行します。

現在，この方法はPdナノワイヤのアレイガスセンサを織物上に作製することに成功している。潜在的な応用は，高い選択性と感度を持つ水素センサを含む。さらに，この方法は光電子機能を有する高速で安全な印刷の複雑なナノ構造に適合するので，テキスタイルの安全な大ロット生産に適していることを実証した。このプロセスは，H 2を検出する実効センサを作製し，構造色のナノパターンを効果的に生成し，自己清浄化できる。チタニアナノ構造の機能を転移させることによって実証された。提案したナノ化法は、汗センサ、環境モニタリング装置、触媒フィルタ、紡績体ベースのスーパーキャパシタを含む様々な機能の製造に便利な経路での織物または紙基板上の装置を提供することができる。

図2：nTP-SIPプロセスは、水素を検出するPdナノ構造を作製する際の応用：（a）水素センシング原理図を用いて、繊維基板のセンサを使用する；（b）ナノ構造のL/Sは200 nm/200のSEM画像であり、織物基板上にナノ材料を作製する；（c）H 2検査測定の（ΔR/R 0）応答曲線を比較する；（d）Pdナノ粒子と薄膜が基板上の応答曲線に移動する。（e）センサは、異なる相対湿度条件でH 2に応答する（070%）；（f）各種ガス（NO 2、H 2 S、CO）の選択試験を行う。

本稿の第一著者はKAISTのJiwoo Koで、通信作者はKAISTのJn-Ho Jeong教授とInkyu Park教授です。この研究は韓国国家研究基金会（NRF）（MSIT；No.208 R 1 A 2 B 004910）と韓国科学部によって支援されています。

ソース：高分子科学の最前線