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JP6725129B2 - Nano-embossed structure, method for producing nano-embossed structure, and polymerizable material for producing nano-embossed structure - Google Patents
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Nano-embossed structure, method for producing nano-embossed structure, and polymerizable material for producing nano-embossed structure Download PDF

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Description

本発明は、ナノエンボス構造体、ナノエンボス構造体の製造方法、及び、ナノエンボス構造体製造用の重合性材料に関する。 The present invention relates to a nano-embossed structure, a method for manufacturing the nano-embossed structure, and a polymerizable material for manufacturing the nano-embossed structure.

近年では、微細な凹凸構造よりなるナノエンボス構造を有するナノ構造体は、その凹凸構造に応じて、超撥水性、超親水性、構造色、構造複屈折、偏光変換、反射防止、接着性等といった様々な機能を発現させることが可能であるため、エレクトロニクスの分野、フォトニクスの分野、医療材料の分野等といった幅広い分野で注目されており、様々な製造方法が盛んに研究されている。 In recent years, nanostructures having a nano-embossed structure composed of a fine uneven structure have a superhydrophobic property, a superhydrophilic property, a structural color, a structural birefringence, a polarization conversion, an antireflection property, an adhesive property, etc. Since such various functions can be exhibited, it has been attracting attention in a wide range of fields such as the fields of electronics, photonics, and medical materials, and various manufacturing methods have been actively studied.

例えば、特開2006−108635号公報(特許文献1)においては、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーを含有し、ミクロ相分離構造を自己組織的に形成する樹脂組成物からなる薄膜を形成した後、前記薄膜のミクロ相分離構造の少なくとも一方の相を選択的にエッチングすることにより凹凸構造を形成する方法が開示されている。しかしながら、上記特許文献1に記載のような凹凸構造の形成方法においては、凹凸の製造時に一方の相を選択的に除去するためにエッチング工程が必要であり、簡便な工程により微細な凹凸構造を製造することができなかった。 For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-108635 (Patent Document 1), after forming a thin film made of a resin composition containing a block copolymer or a graft copolymer and forming a microphase-separated structure in a self-organizing manner, the thin film is formed. The method of forming a concavo-convex structure by selectively etching at least one phase of the micro phase separation structure is disclosed. However, in the method for forming a concavo-convex structure as described in Patent Document 1, an etching step is required to selectively remove one phase during the concavo-convex production, and a fine concavo-convex structure can be formed by a simple process. Could not be manufactured.

また、特開2011−53496号公報(特許文献2)においては、いわゆるフォトレジストにより微細な凹凸構造を形成する方法が開示され、その凹凸構造を樹脂層に押し付けて凹凸構造を転写する方法が開示されている。しかしながら、特許文献2においては、モールドとして利用する凹凸構造を製造する際に、いわゆるフォトレジストにより微細な凹凸構造を形成する必要があり工程が煩雑であった。 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-53496 (Patent Document 2) discloses a method of forming a fine uneven structure with a so-called photoresist, and a method of transferring the uneven structure by pressing the uneven structure on a resin layer. Has been done. However, in Patent Document 2, when manufacturing the uneven structure used as a mold, it is necessary to form a fine uneven structure with a so-called photoresist, and the process is complicated.

このように、従来は、微細な凹凸構造の製造にエッチング工程が必要となったりあるいは複雑な工程を経て得られるモールドが必要となり、簡便な工程により効率よく微細な凹凸構造からなるエンボス構造を形成することができなかった。 As described above, conventionally, an etching process is required to manufacture a fine concavo-convex structure or a mold obtained through a complicated process is required, and an embossed structure having a fine concavo-convex structure can be efficiently formed by a simple process. I couldn't.

特開2006−108635号公報JP, 2006-108635, A 特開2011−53496号公報JP, 2011-53496, A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、煩雑なエッチング工程などを施す必要なく、微細な凹凸構造からなるナノエンボス構造を形成することができ、ナノエンボス構造体を簡便に効率よく製造することを可能とするナノエンボス構造体の製造方法、その製造方法に利用するナノエンボス構造体製造用の重合性材料、並びに、その製造方法により得られるナノエンボス構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the above-described conventional technology, and without having to perform a complicated etching step or the like, it is possible to form a nanoembossed structure composed of a fine concavo-convex structure, and a nanoembossed structure is obtained. Provided are a method for producing a nano-embossed structure that can be simply and efficiently produced, a polymerizable material for producing a nano-embossed structure used in the production method, and a nano-embossed structure obtained by the production method. The purpose is to do.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)、及び、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーから選択される少なくとも1種のモノマー(B)のうちの少なくとも1種を含有し、かつ、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70モル%以上である重合性材料を調製する工程、前記重合性材料からなる膜を形成する工程、及び、前記膜に酸素含有雰囲気下において光を照射して光重合することにより、該膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を形成する工程を有することにより、煩雑なエッチング工程などを実施する必要なく、光重合により微細な凹凸構造からなるナノエンボス構造を形成することができ、これにより、ナノエンボス構造体を簡便に効率よく製造することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。 The present inventors have conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, at least one polyfunctional acrylic monomer (A) selected from 4 to 8 functional acrylic monomers, and a carbon-carbon dimer. Content of at least one kind of monomer (B) selected from monomers having 1 to 3 functional groups having a heavy bond, and content of the polyfunctional acrylic monomer (A) A step of preparing a polymerizable material in which is 70 mol% or more based on the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B), a step of forming a film made of the polymerizable material, and By irradiating the film with light in an oxygen-containing atmosphere to perform photopolymerization, and having a step of forming a nano-embossed structure on the surface of the film in contact with oxygen, it is not necessary to carry out a complicated etching step, etc. We have found that it is possible to form a nano-embossed structure composed of a fine uneven structure by polymerization, which makes it possible to manufacture a nano-embossed structure easily and efficiently, and completed the present invention. ..

すなわち、本発明のナノエンボス構造体の製造方法は、4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)、及び、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーから選択される少なくとも1種のモノマー(B)のうちの少なくとも1種を含有し、かつ、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70モル%以上である重合性材料を調製する工程、前記重合性材料からなる膜を形成する工程、及び、酸素を15容量%以上含有する酸素含有雰囲気下において前記膜に光を照射して光重合することにより、該膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を自己組織的に形成する工程を有することを特徴とする方法である。 That is, the method for producing a nano-embossed structure of the present invention comprises at least one polyfunctional acrylic monomer (A) selected from 4 to 8 functional acrylic monomers, and a functional group having a carbon-carbon double bond. It contains at least one kind of at least one kind of monomer (B) selected from monomers having 1 to 3 groups, and the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is the polyfunctional acrylic. A step of preparing a polymerizable material that is 70 mol% or more based on the total amount of the system monomer (A) and the monomer (B), a step of forming a film made of the polymerizable material, and an oxygen content of 15% by volume or more The method is characterized by comprising a step of self-organizing a nano-embossed structure on the surface of the film in contact with oxygen by irradiating the film with light in an oxygen-containing atmosphere to perform photopolymerization. ..

上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法においては、前記重合性材料からなる膜の膜厚が0.1〜100μmであることが好ましい。 In the method for producing a nano-embossed structure of the present invention described above, the film thickness of the polymerizable material is preferably 0.1 to 100 μm.

さらに、上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法においては、前記ナノエンボス構造が、任意の5点以上の凹凸最大高さの平均値が2〜1000nmである凹凸構造であることが好ましい。 Furthermore, in the method for producing a nano-embossed structure according to the present invention, it is preferable that the nano-embossed structure is a concavo-convex structure in which an average value of the concavo-convex maximum heights at arbitrary 5 points or more is 2 to 1000 nm.

また、上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法においては、前記モノマー(B)中の前記炭素−炭素二重結合を有する官能基が、アクリル基、メタクリル基及びビニル基からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 In the method for producing a nano-embossed structure of the present invention, the functional group having the carbon-carbon double bond in the monomer (B) is selected from the group consisting of an acryl group, a methacryl group and a vinyl group. It is preferably at least one kind.

上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法においては、前記膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を自己組織的に形成する工程において、前記酸素の存在により前記膜内において重合の進行度のばらつきを発生させることが好ましい。In the method for producing a nano-embossed structure of the present invention, in the step of forming a nano-embossed structure on the surface of the film in contact with oxygen in a self-organizing manner, the presence of the oxygen causes variations in the progress of polymerization in the film. Is preferably generated.

上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法においては、前記膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を自己組織的に形成する工程において、前記膜の前記酸素に接する面と平行な方向及び前記膜の前記酸素に接する面と垂直な方向の双方の方向に、重合により形成されるポリマーが集積する部分と未反応モノマーが拡散して流出する部分とを自然発生的に発生させて、前記膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を自己組織的に形成することが好ましい。In the method for producing a nano-embossed structure of the present invention, in the step of self-organizing a nano-embossed structure on the surface of the film in contact with oxygen, a direction parallel to the surface of the film in contact with oxygen and the film In both the direction perpendicular to the surface in contact with oxygen, a part where the polymer formed by polymerization accumulates and a part where the unreacted monomer diffuses and flows out are spontaneously generated, and It is preferable to form a nano-embossed structure on the surface in contact with oxygen in a self-organizing manner.

なお、上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法によって、上記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。 The reason why the above object is achieved by the method for producing a nano-embossed structure of the present invention is not always clear, but the present inventors speculate as follows.

一般に、各種モノマーからなる膜を酸素含有雰囲気下において光を照射することで光重合すると、膜の表面近傍においては酸素の影響によりラジカル重合が阻害されるため(酸素阻害)、重合を効率よく行うことができない。そのため、各種モノマーを光重合する際には、酸素を含有しない不活性ガス雰囲気下において重合を行うことが一般的である。これに対して、本発明においては、酸素含有雰囲気下において光重合を行う。このような環境下において光重合を行うことで、酸素の影響を受け易い表面近傍(かかる部位は、使用する重合性モノマー、光重合時の開始剤、重合時の光強度などにより異なるものであり、一概に定義できるものではないが、例えば、酸素と接する表面から深さ方向に1〜100nm程度の部位を例示することができる。)では重合が阻害されて重合を効率よく行うことができず、核が生成され難い状況になる。そのため、表面近傍では、重合が均一に進行し難く、一部にポリマー分子が形成されると、そのポリマーが形成された部分を核として、その核の周りで順次ポリマーが形成され易い状況にあり、表面近傍の部位においては面内方向(膜の酸素に接する面と平行な方向:in−plane方向)において、ポリマーの形成される部位がばらついて点々と存在することとなる。このように、酸素の影響を受け易い表面近傍においては、核としてのポリマーが形成された位置において部分的に重合が進行することとなり、面内方向においての重合の進行度が異なることとなる。なお、酸素と接する面から離れた膜の内側の部位(酸素の影響を受けがたい部位)においては重合がより効率よく進行する傾向にある。そのため、面外方向(膜の酸素に接する面と垂直な方向:out−of−plane方向)においても重合の進行度が異なることとなる。 In general, when a film made of various monomers is photopolymerized by irradiating it with light in an oxygen-containing atmosphere, radical polymerization is inhibited in the vicinity of the surface of the film by the effect of oxygen (oxygen inhibition). Therefore, the polymerization is performed efficiently. I can't. Therefore, when photopolymerizing various monomers, it is common to carry out the polymerization in an inert gas atmosphere containing no oxygen. On the other hand, in the present invention, photopolymerization is performed in an oxygen-containing atmosphere. By carrying out photopolymerization in such an environment, the vicinity of the surface that is easily affected by oxygen (these sites differ depending on the polymerizable monomer used, the initiator used during photopolymerization, the light intensity during polymerization, etc. , Which cannot be unconditionally defined, but it is possible to exemplify, for example, a site of about 1 to 100 nm in the depth direction from the surface in contact with oxygen). , It becomes difficult to generate nuclei. Therefore, in the vicinity of the surface, it is difficult to uniformly proceed with the polymerization, and when a polymer molecule is formed in a part, there is a situation that a polymer is likely to be sequentially formed around the core with the part where the polymer is formed as a core. In the vicinity of the surface, in the in-plane direction (direction parallel to the surface of the film in contact with oxygen: in-plane direction), the sites where the polymer is formed are scattered and scattered. As described above, in the vicinity of the surface that is easily affected by oxygen, the polymerization partially proceeds at the position where the polymer as the nucleus is formed, and the progress of the polymerization in the in-plane direction is different. It should be noted that the polymerization tends to proceed more efficiently at the site inside the film (the site that is unlikely to be affected by oxygen) away from the surface in contact with oxygen. Therefore, the degree of progress of polymerization also varies in the out-of-plane direction (direction perpendicular to the surface of the film in contact with oxygen: out-of-plane direction).

ここで、本発明においては、重合性材料として、前記多官能アクリル系モノマー(A)と前記モノマー(B)の総量に対して前記多官能アクリル系モノマー(A)を100モル%含有するもの(前記モノマー(A)と前記モノマー(B)のうち前記モノマー(A)のみを単独で利用するもの)、又は、70モル%以上の前記多官能アクリル系モノマー(A)と、前記モノマー(B)との混合物(前記モノマー(A)及び(B)の双方を利用するもの)を利用する。このような重合性材料において、前記モノマー(A)及び(B)の総量に対して70モル%以上含有される、4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)は、その官能基の数からも明らかなように非常に反応性が高いものである。そのため、前記割合で多官能アクリル系モノマー(A)を含有する前記重合性材料は重合がより効率よく進行するものとなる。なお、上述のように、酸素含有雰囲気下において光を照射して光重合を開始すると、特に表面近傍では面内方向における重合の進行度に差が生じ易いが、本発明にかかる重合性材料に対して酸素含有雰囲気下で光重合を行った場合には、特に、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量を前記モノマー(A)及び(B)の総量に対して70モル%未満とする材料よりも、表面近傍の部位において面内方向における重合進行度の差がより大きなものとなる傾向にある。そして、本発明にかかる重合性材料に対して酸素含有雰囲気下で光重合を行う場合、重合が進行する部分ではモノマー成分(前記モノマー(A)及び/又は前記モノマー(B))の量が減少してポリマーが多量に形成されるものの、それ以外の部分ではモノマー成分(前記モノマー(A)及び/又は前記モノマー(B))の量はほとんど変化しない状態となるものと考えられる。このようにして、酸素の影響を受け易い表面近傍では、光重合の開始により核が形成されなかった位置と核が形成された位置とにおいてモノマー成分及びポリマー成分の濃度が大きく異なるものとなる。そして、モノマー成分やポリマーの面内方向の濃度の差により、重合が十分に進行する部分と十分に進行していない部分とにおいて化学ポテンシャルの差が生じ、その化学ポテンシャルの差に応じて重合がより進行した部分にモノマー成分が拡散していく(化学ポテンシャルの差(特にモノマー成分の濃度の差)を解消するようにモノマー成分が移動する。)。一方、上述のように前記重合性材料は、4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)を前記モノマー(A)及び(B)の総量に対して70モル%以上の割合で含んでいるため、その多官能アクリル系モノマー(A)の構造に由来して、重合により形成されるポリマーは立体的にさまざまな方向に架橋構造を有するものとなり、適度に高分子量でかつ適度に高架橋密度のポリマーとなるため、形成されるポリマーは膜内においてモノマーと比較して拡散し難い構造となる。そのため、ポリマーが形成されている部位にはモノマー成分が集まって、更に重合が進行し、ポリマー分子の集積が起こる一方で、形成されるポリマー自体は拡散し難く集積する傾向が高くなる。その結果、面外方向及び面内方向の双方において、ポリマーが集積する部分とモノマーが流出する部分が生じる。このような重合の進行度のばらつきは、前記重合性材料からなる膜に対して酸素含有雰囲気下における光重合を行った場合、自発的に発生する。その結果、表面近傍にエンボス構造が形成されるものと本発明者らは推察する(なお、特に表面近傍では酸素の存在により、面外方向よりも面内方向への集積が引き起こる傾向にあるものと考えられる)。すなわち、本発明においては、光重合といった簡便な方法により、面外方向及び面内方向においてポリマー分子の集積とモノマー成分の流出が効率よく自然発生的に発生し、その表面付近においてナノレベルのエンボス構造が効率よく形成されるものと本発明者らは推察する。 Here, in the present invention, a polymerizable material containing 100 mol% of the polyfunctional acrylic monomer (A) with respect to the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B) ( Among the monomers (A) and (B), only the monomer (A) is used), or 70 mol% or more of the polyfunctional acrylic monomer (A), and the monomer (B) And a mixture (using both of the above-mentioned monomers (A) and (B)). In such a polymerizable material, at least one polyfunctional acrylic-based monomer selected from a 4- to 8-functional acrylic-based monomer is contained in an amount of 70 mol% or more based on the total amount of the monomers (A) and (B). The monomer (A) has extremely high reactivity, as is clear from the number of its functional groups. Therefore, the polymerizable material containing the polyfunctional acrylic monomer (A) in the above proportion allows the polymerization to proceed more efficiently. As described above, when photopolymerization is started by irradiating light under an oxygen-containing atmosphere, a difference in the degree of progress of polymerization in the in-plane direction is likely to occur, especially in the vicinity of the surface, but the polymerizable material according to the present invention On the other hand, when the photopolymerization is performed in an oxygen-containing atmosphere, the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is less than 70 mol% relative to the total amount of the monomers (A) and (B). However, the difference in the degree of polymerization progress in the in-plane direction tends to be larger at the site near the surface than the above materials. When the polymerizable material according to the present invention is subjected to photopolymerization in an oxygen-containing atmosphere, the amount of the monomer component (the monomer (A) and/or the monomer (B)) decreases in the portion where the polymerization proceeds. Then, a large amount of polymer is formed, but it is considered that the amount of the monomer component (the above-mentioned monomer (A) and/or the above-mentioned monomer (B)) hardly changes in the other portions. In this way, in the vicinity of the surface susceptible to the influence of oxygen, the concentrations of the monomer component and the polymer component greatly differ between the position where the nucleus was not formed due to the initiation of photopolymerization and the position where the nucleus was formed. Then, due to the difference in the in-plane concentration of the monomer component and the polymer, a difference in chemical potential occurs between a portion where the polymerization is sufficiently advanced and a portion where the polymerization is not sufficiently progressed, and the polymerization is performed depending on the difference in the chemical potential. The monomer component diffuses to a more advanced portion (the monomer component moves so as to eliminate the difference in chemical potential (in particular, the difference in concentration of the monomer component)). On the other hand, as described above, the polymerizable material contains at least one polyfunctional acrylic monomer (A) selected from 4- to 8-functional acrylic monomers with respect to the total amount of the monomers (A) and (B). Since it contains 70 mol% or more of the polyfunctional acrylic monomer (A), the polymer formed by the polymerization has a sterically cross-linked structure in various directions. Since the polymer has an appropriately high molecular weight and an appropriately high cross-linking density, the formed polymer has a structure that is less likely to diffuse in the film than the monomer. Therefore, while the monomer components gather at the site where the polymer is formed and the polymerization further proceeds to cause the accumulation of polymer molecules, the formed polymer itself is difficult to diffuse and tends to accumulate. As a result, in both the out-of-plane direction and the in-plane direction, a portion where the polymer accumulates and a portion where the monomer flows out occur. Such variations in the degree of progress of polymerization spontaneously occur when photopolymerization is performed on a film made of the polymerizable material in an oxygen-containing atmosphere. As a result, the present inventors presume that an embossed structure is formed near the surface (note that the presence of oxygen tends to cause accumulation in the in-plane direction rather than out-of-plane direction particularly near the surface. Thought to be). That is, in the present invention, a simple method such as photopolymerization efficiently and spontaneously causes the accumulation of polymer molecules and the outflow of monomer components in the out-of-plane direction and the in-plane direction, and the nano-level embossing near the surface thereof. The present inventors presume that the structure is efficiently formed.

なお、光重合時に用いる膜の膜厚を、本発明において好適な0.1〜100μmとした場合には、膜が十分に薄く、酸素が膜内に進入した場合に面外方向における酸素濃度の違いがそれほど大きくならず、結果として、面内方向の重合度の差が相対的に増加する傾向にある。そのため、上述のような0.1〜100μmの厚みの膜を利用した場合においては、膜の全体に亘って(表面近傍ばかりか膜の内部においても)、面内方向において、より重合度の差が生じ易く、ポリマーが集積する部分とモノマーが流出する部分がより効率よく生じる傾向にあり、これによってエンボス構造の形成をより促進できる傾向にあるものと本発明者らは推察する。 In addition, when the film thickness of the film used at the time of photopolymerization is 0.1 to 100 μm, which is suitable in the present invention, the film is sufficiently thin and the oxygen concentration in the out-of-plane direction when oxygen enters the film is The difference is not so large, and as a result, the difference in the degree of polymerization in the in-plane direction tends to relatively increase. Therefore, when a film having a thickness of 0.1 to 100 μm as described above is used, the difference in the degree of polymerization is further increased in the in-plane direction over the entire film (not only near the surface but also inside the film). The present inventors presume that there is a tendency that the polymer is likely to occur, and that the portion where the polymer accumulates and the portion where the monomer flows out are generated more efficiently, and thereby the formation of the embossed structure can be further promoted.

このように、本発明においては、酸素含有雰囲気下において光を照射して光重合を行うことで、位置選択的に光重合が効率よく進行する部位(以下、場合により「重合部」という。)と、進行し難い部位(以下、場合により「非重合部」という。)とを形成して、重合部でポリマーを効率よく生成せしめ、重合部と非重合部との間で化学ポテンシャルに差を生じさせて分子拡散を引き起こし、これによりナノエンボス構造を形成する。このように、本発明においては、酸素の存在により空間的に不均一な重合を進行させることにより、自発的かつ位置選択的にポリマー(高分子)の集積を引き起こし、ナノエンボス構造が高分子膜表面に自己組織的に形成されるものと本発明者らは推察する。 As described above, in the present invention, a site where photopolymerization efficiently proceeds in a position-selective manner by irradiating light in an oxygen-containing atmosphere to perform photopolymerization (hereinafter, referred to as “polymerization part” in some cases). And a site that is difficult to progress (hereinafter, referred to as “non-polymerized part” in some cases) to efficiently generate a polymer in the polymerized part, and to make a difference in chemical potential between the polymerized part and the non-polymerized part. It causes and causes molecular diffusion, thereby forming a nano-embossed structure. As described above, in the present invention, the presence of oxygen causes spatially non-uniform polymerization to spontaneously and regioselectively cause the accumulation of a polymer (polymer), and the nano-embossed structure causes the polymer film to have a polymer film. The present inventors presume that they are self-organized on the surface.

本発明によれば、煩雑なエッチング工程などを施す必要なく、微細な凹凸構造からなるナノエンボス構造を形成することができ、ナノエンボス構造体を簡便に効率よく製造することを可能とするナノエンボス構造体の製造方法、その製造方法に利用するナノエンボス構造体製造用の重合性材料、並びに、その製造方法により得られるナノエンボス構造体を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to form a nano-embossed structure composed of a fine uneven structure without performing a complicated etching step and the like, and it is possible to easily and efficiently manufacture a nano-embossed structure. It is possible to provide a method for producing a structure, a polymerizable material for producing a nano-embossed structure used in the production method, and a nano-embossed structure obtained by the production method.

エンボス構造の断面を模式的に示す図(凹凸の断面曲線)である。It is a figure (section curve of unevenness) which shows typically a section of an embossing structure. 実施例1で得られた構造体のエンボス構造(微細なパターン)が形成された表面の任意の縦500nm及び横500nmの領域の走査型プローブ顕微鏡像(SPM像)である。3 is a scanning probe microscope image (SPM image) of an arbitrary 500 nm long and 500 nm wide region on the surface of the structure obtained in Example 1 on which the embossed structure (fine pattern) is formed. 図2に示すSPM像に基づいて作成されたエンボス構造(微細なパターン)の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an embossed structure (fine pattern) created based on the SPM image shown in FIG. 2.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to its preferred embodiments.

[ナノエンボス構造体の製造方法]
本発明のナノエンボス構造体の製造方法は、4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)、及び、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーから選択される少なくとも1種のモノマー(B)のうちの少なくとも1種を含有し、かつ、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70モル%以上である重合性材料を調製する工程、前記重合性材料からなる膜を形成する工程、及び、前記膜に酸素含有雰囲気下において光を照射して光重合することにより、該膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を形成する工程を有することを特徴とする方法である。
[Method for producing nano-embossed structure]
The method for producing a nano-embossed structure of the present invention comprises at least one polyfunctional acrylic monomer (A) selected from 4- to 8-functional acrylic monomers and a functional group having a carbon-carbon double bond. The polyfunctional acrylic monomer contains at least one kind of at least one kind of monomer (B) selected from the monomers whose number is 1 to 3, and the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is the polyfunctional acrylic monomer. A step of preparing a polymerizable material which is 70 mol% or more based on the total amount of (A) and the monomer (B), a step of forming a film made of the polymerizable material, and an oxygen-containing atmosphere in the film. The method is characterized by comprising a step of forming a nano-embossed structure on the surface of the film in contact with oxygen by irradiating light and photopolymerization.

本発明にかかる重合性材料は、前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)からなる群から選択される少なくとも1種を含有し、かつ、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70モル%以上のものである。このように、本発明にかかる重合性材料は、前記多官能アクリル系モノマー(A)及び/又はモノマー(B)を含有するものであり、前記多官能アクリル系モノマー(A)及びモノマー(B)のうち、前記多官能アクリル系モノマー(A)のみを含むものであるか、あるいは、前記モノマー(B)を含む場合には、70モル%以上の前記多官能アクリル系モノマー(A)とモノマー(B)とを含むもの(前記モノマー(A)とモノマー(B)との混合物)である。このように、本発明にかかる重合性材料は、前記多官能アクリル系モノマー(A)及びモノマー(B)のうち、前記多官能アクリル系モノマー(A)のみを含む場合(前記多官能アクリル系モノマー(A)及びモノマー(B)の総モル量に対して前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が100モル%である場合)と、前記多官能アクリル系モノマー(A)と前記モノマー(B)との混合物であって前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総モル量に対して70モル%以上のものである場合とを含むものである。 The polymerizable material according to the present invention contains at least one selected from the group consisting of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B), and contains the polyfunctional acrylic monomer (A). The content is 70 mol% or more based on the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B). Thus, the polymerizable material according to the present invention contains the polyfunctional acrylic monomer (A) and/or the monomer (B), and the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B). Among them, when it contains only the polyfunctional acrylic monomer (A) or contains the monomer (B), 70 mol% or more of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B) And (a mixture of the monomer (A) and the monomer (B)). As described above, the polymerizable material according to the present invention includes only the polyfunctional acrylic monomer (A) among the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B) (the polyfunctional acrylic monomer). When the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is 100 mol% with respect to the total molar amount of (A) and the monomer (B)), the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer ( B) and the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is 70 mol% or more based on the total molar amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B). It includes cases and cases.

このような多官能アクリル系モノマー(A)は、4〜8官能(官能基の数が4〜8)のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種のモノマーである。ここにいう「アクリル系モノマー」は、官能基がアクリル基(式:CH=CH−C(=O)−で表される基:アクリロイル基)及び/又はメタクリル基(式:CH=C(CH)−C(=O)−で表される基:メタクリロイル基)である化合物(単量体)をいい、アクリレート及びメタクリレートの他、アクリル基及びメタクリル基の双方を含む化合物を含む概念である。 Such a polyfunctional acrylic monomer (A) is at least one monomer selected from acrylic monomers having 4 to 8 functional groups (having 4 to 8 functional groups). The “acrylic monomer” here means that the functional group is an acrylic group (group represented by the formula: CH 2 ═CH—C(═O): acryloyl group) and/or methacrylic group (formula: CH 2 ═C). (CH 3) -C (= O ) - , a group represented by: methacryloyl group), compound means a (monomeric), other acrylates and methacrylates, concept including compounds containing both acrylic group and methacrylic group Is.

このように、本発明にかかる多官能アクリル系モノマー(A)は、アクリル基及び/又はメタクリル基からなる官能基の総数が4〜8のモノマー(4〜8官能のアクリル系モノマー)から選択される少なくとも1種のものである。すなわち、前記多官能アクリル系モノマー(A)は、4官能のアクリル系モノマー、5官能のアクリル系モノマー、6官能のアクリル系モノマー、7官能のアクリル系モノマー、及び、8官能のアクリル系モノマーからなる郡から選択される少なくとも1種のものである。また、このような官能基の数(アクリル基及びメタクリル基の総数)は、5〜8であることがより好ましく、5〜7であることが更に好ましい。すなわち、多官能アクリル系モノマー(A)は、5〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種であることがより好ましく、5〜7官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種であることが更に好ましい。このような官能基の数(アクリル基及びメタクリル基の総数)が前記下限未満では、酸素含有雰囲気下において、光重合を行っても重合が効率よく進行しないため、重合時間を十分に経過させてもべたつきのある膜(タック性のある膜)となり、エンボス構造を有するフィルムを得ることができない。他方、重合性官能基の数が前記上限を超えると、モノマーの反応性が高くなり過ぎて、重合時に化合物が面内において拡散する前に重合が進行する傾向にあり、また、分子拡散に必要な未反応モノマーが少量となりエンボス構造を十分に形成することが困難となる傾向にある。 Thus, the polyfunctional acrylic monomer (A) according to the present invention is selected from monomers having a total of 4 to 8 functional groups consisting of acrylic groups and/or methacrylic groups (4 to 8 functional acrylic monomers). At least one kind. That is, the polyfunctional acrylic monomer (A) is composed of a tetrafunctional acrylic monomer, a pentafunctional acrylic monomer, a hexafunctional acrylic monomer, a hexafunctional acrylic monomer, and an octafunctional acrylic monomer. It is at least one kind selected from Naru. Further, the number of such functional groups (total number of acrylic groups and methacrylic groups) is more preferably 5 to 8, and further preferably 5 to 7. That is, the polyfunctional acrylic monomer (A) is more preferably at least one selected from 5 to 8 functional acrylic monomers, and at least one selected from 5 to 7 functional acrylic monomers. More preferably, If the number of such functional groups (total number of acrylic groups and methacrylic groups) is less than the lower limit, the polymerization does not proceed efficiently even if photopolymerization is performed in an oxygen-containing atmosphere. The film becomes sticky (a film having tackiness), and a film having an embossed structure cannot be obtained. On the other hand, when the number of polymerizable functional groups exceeds the above upper limit, the reactivity of the monomer becomes too high, and the polymerization tends to proceed before the compound diffuses in the plane during the polymerization, and also necessary for molecular diffusion. The amount of such unreacted monomer becomes small, and it tends to be difficult to sufficiently form an embossed structure.

このような多官能アクリル系モノマー(A)として用いられる、4〜8官能のアクリル系モノマーとしては、例えば、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート等が挙げられる。 Examples of 4- to 8-functional acrylic monomers used as the polyfunctional acrylic monomer (A) include dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, and pentaerythritol tetraacrylate. , Ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate, and the like.

また、このような多官能アクリル系モノマー(A)として用いられる、4〜8官能のアクリル系モノマーとしては、ナノエンボス構造を形成させる際に適度な重合反応性を示し、より効率よくナノエンボス構造を形成させることが可能となることから、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートを用いることが好ましい。なお、このような多官能アクリル系モノマー(A)は、前記4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される1種を単独であるいは2種以上を混合して用いてもよい。また、このような多官能アクリル系モノマー(A)として用いられる、4〜8官能のアクリル系モノマーを製造するための方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用できる。また、このような多官能アクリル系モノマー(A)としては市販品を用いてもよい。 Moreover, as a 4- to 8-functional acrylic monomer used as such a polyfunctional acrylic monomer (A), it exhibits appropriate polymerization reactivity when forming a nano-embossed structure, and the nano-embossed structure can be more efficiently used. It is preferable to use pentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate because they can be formed. In addition, as such a polyfunctional acrylic monomer (A), 1 type selected from the said 4 to 8 functional acrylic monomer may be used individually or in mixture of 2 or more types. Further, the method for producing a 4- to 8-functional acrylic monomer used as such a polyfunctional acrylic monomer (A) is not particularly limited, and a known method can be appropriately adopted. Moreover, you may use a commercial item as such a polyfunctional acrylic monomer (A).

また、本発明にかかるモノマー(B)は、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーから選択される少なくとも1種のモノマーである。このような炭素−炭素二重結合を有する官能基としては特に制限されず、例えば、アクリル基、メタクリル基、ビニル基などが挙げられる。 Further, the monomer (B) according to the present invention is at least one kind of monomer selected from monomers having 1 to 3 functional groups having a carbon-carbon double bond. The functional group having such a carbon-carbon double bond is not particularly limited, and examples thereof include an acryl group, a methacryl group, and a vinyl group.

このようなモノマー(B)として用いられるモノマーが有する炭素−炭素二重結合を有する官能基としては、モノマーの選択範囲の広さ、入手の容易性、酸素雰囲気化における重合反応速度の観点から、アクリル基、メタクリル基、ビニル基が特に好ましい。また、このようなモノマー(B)においては、1種の官能基のみを含んでいても、異なる種類の官能基を含んでいてもよい。 As the functional group having a carbon-carbon double bond contained in the monomer used as the monomer (B), from the viewpoint of wide selection range of monomers, easy availability, and polymerization reaction rate in oxygen atmosphere, Acrylic, methacrylic and vinyl groups are particularly preferred. Further, such a monomer (B) may contain only one kind of functional group or may contain different kinds of functional groups.

また、モノマー(B)として用いられるモノマー(前記炭素−炭素二重結合を有する官能基を含むモノマー)が有する前記官能基の数は1〜3であり、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。このような官能基の数が前記上限を超えると未反応モノマーが拡散する前に重合反応が完了し、エンボス構造が形成されにくくなる傾向にある。 The number of the functional groups contained in the monomer (monomer containing the functional group having a carbon-carbon double bond) used as the monomer (B) is 1 to 3, more preferably 1 or 2, Particularly preferably, it is 1. When the number of such functional groups exceeds the above upper limit, the polymerization reaction is completed before the unreacted monomer diffuses, and the embossed structure tends to be difficult to be formed.

また、このようなモノマー(B)として用いられる、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーとしては、入手の容易性などの観点から、例えば、単官能又は2官能のビニル系モノマー(ビニル基を有するモノマー)を好適に利用することができる。このような単官能又は2官能のビニル系モノマーとしては、例えば、スチレン、2,4−ジメチルスチレン、ビニルアニリン、ビニル安息香酸、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニルキノリン、4−ビニルキノリン、2−ビニルチオフェン、4−ビニルチオフェン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン、塩化ビニル、アクリロニトリル、α−メチルスチレン、N−ビニルカルバゾール、1,3−ブタジエン等を挙げることができる。 In addition, the monomer having 1 to 3 functional groups having a carbon-carbon double bond used as such a monomer (B) is, for example, monofunctional or bifunctional, from the viewpoint of availability. The vinyl-based monomer (monomer having a vinyl group) can be preferably used. Examples of such monofunctional or bifunctional vinyl monomers include styrene, 2,4-dimethylstyrene, vinylaniline, vinylbenzoic acid, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinylquinoline, and 4-vinylquinoline. Vinylquinoline, 2-vinylthiophene, 4-vinylthiophene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, divinylbenzene, vinyl acetate, N-vinylpyrrolidone, vinyl chloride, acrylonitrile, α-methylstyrene, N-vinylcarbazole, 1,3-butadiene Etc. can be mentioned.

また、このようなモノマー(B)として用いられる、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーとしては、入手の容易性などの観点から、例えば、単官能又は2官能の(メタ)アクリレート(ここにおいて、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートの双方を含む概念である。)を用いることも可能である。このような単官能又は2官能の(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、へキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシ−2−メチルエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、4−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、3−(2−フェニルフェニル)−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−へキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 In addition, the monomer having 1 to 3 functional groups having a carbon-carbon double bond used as such a monomer (B) is, for example, monofunctional or bifunctional, from the viewpoint of availability. It is also possible to use (meth)acrylate (here, “(meth)acrylate” is a concept including both acrylate and methacrylate). Examples of such monofunctional or bifunctional (meth)acrylates include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isobutyl ( (Meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) Acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, Decyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenoxy 2-Methylethyl (meth)acrylate, phenoxyethoxyethyl (meth)acrylate, 3-phenoxy-2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-phenylphenoxyethyl (meth)acrylate, 4-phenylphenoxyethyl (meth)acrylate , 3-(2-phenylphenyl)-2-hydroxypropyl (meth)acrylate, polyoxyethylene nonylphenyl ether (meth)acrylate, tricyclodecanyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclo Pentenyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, butoxyethyl (meth)acrylate, ethoxydiethylene glycol (meth)acrylate, polyethylene glycol mono (meth)acrylate, polypropylene glycol mono (meth)acrylate, Methoxyethylene glycol (meth)acrylate, ethoxyethyl (meth)acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth)acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate Crylate, 7-amino-3,7-dimethyloctyl (meth)acrylate, trimethylolpropane di(meth)acrylate, dimethyloltricyclodecane diacrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate , Polyethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate Etc.

また、このようなモノマー(B)として用いられる、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーとしては、入手の容易性、モノマーの粘性の観点から、スチレン、2,4−ジメチルスチレン、ビニルアニリン、ビニル安息香酸、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニルキノリン、4−ビニルキノリン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、へキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−へキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートを用いることが好ましく、スチレン、2,4−ジメチルスチレン、ビニルアニリン、ビニル安息香酸、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニルキノリン、4−ビニルキノリン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−へキサンジオールジ(メタ)アクリレートを用いることがより好ましい。また、このようなモノマー(B)としては、前記モノマーの1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて利用してもよい。また、このようなモノマー(B)としては市販品を利用してもよい。 In addition, as the monomer having 1 to 3 functional groups having a carbon-carbon double bond used as such a monomer (B), styrene, 2, 4-dimethylstyrene, vinylaniline, vinylbenzoic acid, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinylquinoline, 4-vinylquinoline, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, Isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth)acrylate, 2- Hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, Polypropylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate are preferably used, and styrene, 2 , 4-dimethylstyrene, vinylaniline, vinylbenzoic acid, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinylquinoline, 4-vinylquinoline, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate More preferably, isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, and 1,6-hexanediol di(meth)acrylate are used. As such a monomer (B), one type of the above-mentioned monomers may be used alone or two or more types may be used in combination. Moreover, you may utilize a commercial item as such a monomer (B).

本発明にかかる重合性材料は、前述のように、4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)、及び、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーから選択される少なくとも1種のモノマー(B)のうちの少なくとも1種を含有し(前記多官能アクリル系モノマー(A)及び/又は前記モノマー(B)を含有し)、かつ、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70モル%以上であるものである(前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)のうち、前記多官能アクリル系モノマー(A)のみを含有するものであるか、あるいは、前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の混合物であって前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が70モル%以上のものである)。このように、前記重合性材料は、前記多官能アクリル系モノマー(A)をモノマーの総量(前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量)に対して70モル%以上含有するものである。また、本発明にかかる重合性材料において、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量は、前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70〜100モル%であることが好ましく、80〜100モル%であることがより好ましく、85〜100モル%であることが更に好ましく、90〜100モル%であることが特に好ましく、95〜100モル%であることが最も好ましい。このようなアクリル系モノマー(A)の含有量が前記下限未満では光重合時にエンボス構造の核となるポリマーが十分に生成されず(核が十分に形成されず)、エンボス構造を十分に効率よく形成することが困難となる傾向にある。なお、本発明においては、モノマー(A)の含有量が前記下限未満となり、モノマー(B)の含有量が増加すると、モノマー(B)は官能基の数が1〜3であって反応の進行が遅いモノマーであるため、光重合時に表面近傍において十分に核を生成することが困難なものであり、面外方向への重合性材料の拡散が生じ易くなるものの、面内方向に重合性材料の拡散を生じさせることが困難となり、これに起因して、十分に凹凸構造(エンボス構造)を形成することが困難となったり、あるいは、そもそも重合が十分に進行せず、得られるフィルムがタック性のあるものとなり、十分に硬化した膜を得ることが困難となる。このように、本発明においては、モノマー(A)及び(B)のうち、反応性の高いモノマー(A)を、これらの総量に対して70モル%以上利用することによって、酸素含有雰囲気下において十分に重合を進行させつつ、面内方向への重合性材料の拡散を効率よく引き起こして、エンボス構造を形成することを可能とする。 As described above, the polymerizable material according to the present invention contains at least one polyfunctional acrylic monomer (A) selected from 4- to 8-functional acrylic monomers, and a functional group having a carbon-carbon double bond. It contains at least one kind of at least one kind of monomer (B) selected from monomers having 1 to 3 groups (containing the polyfunctional acrylic monomer (A) and/or the monomer (B). And the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is 70 mol% or more based on the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B) (the polyfunctional acrylic monomer (A)). Of the functional acrylic monomer (A) and the monomer (B), it contains only the multifunctional acrylic monomer (A), or the multifunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B ), wherein the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is 70 mol% or more). As described above, the polymerizable material contains the polyfunctional acrylic monomer (A) in an amount of 70 mol% or more based on the total amount of the monomers (the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B)). To do. In the polymerizable material according to the present invention, the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is 70 to 100 mol% with respect to the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B). Is more preferable, 80 to 100 mol% is more preferable, 85 to 100 mol% is still more preferable, 90 to 100 mol% is particularly preferable, and 95 to 100 mol% is particularly preferable. Is most preferred. When the content of the acrylic monomer (A) is less than the lower limit, a polymer which becomes a core of the embossed structure is not sufficiently generated during photopolymerization (a core is not sufficiently formed), and the embossed structure is sufficiently efficiently formed. It tends to be difficult to form. In the present invention, when the content of the monomer (A) becomes less than the lower limit and the content of the monomer (B) increases, the number of functional groups in the monomer (B) is 1 to 3 and the reaction progresses. Since it is a slow monomer, it is difficult to sufficiently generate nuclei near the surface during photopolymerization, and diffusion of the polymerizable material in the out-of-plane direction easily occurs, but the polymerizable material in the in-plane direction It is difficult to cause the diffusion of the polymer, which makes it difficult to form a concavo-convex structure (embossed structure) sufficiently, or the polymerization does not proceed sufficiently in the first place, and the resulting film is tacky. Therefore, it becomes difficult to obtain a sufficiently cured film. As described above, in the present invention, the monomer (A) having a high reactivity among the monomers (A) and (B) is used in an amount of 70 mol% or more with respect to the total amount of the monomers (A) and (B), and thus, in an oxygen-containing atmosphere It is possible to efficiently cause the diffusion of the polymerizable material in the in-plane direction while allowing the polymerization to proceed sufficiently to form an embossed structure.

また、本発明にかかる重合性材料には、本発明の効果を損なわない範囲において、前記モノマー(A)及び(B)以外の他の成分を適宜含有させてもよい。この場合、重合性材料からなる膜は、前記モノマー(A)及び/又は(B)と、他の成分との組成物(重合性組成物)により構成される膜となる。 Further, the polymerizable material according to the present invention may appropriately contain components other than the monomers (A) and (B) within a range not impairing the effects of the present invention. In this case, the film made of the polymerizable material is a film made of a composition (polymerizable composition) of the monomer (A) and/or (B) and other components.

このような重合性材料に含有させることが可能な他の成分としては、各種溶媒、他のモノマー、光重合開始剤、粘度調整剤、可塑剤、重合禁止剤、界面活性剤などを挙げることができる。なお、このように重合性材料に他の成分(各種添加剤等)を含有させる場合、前記重合性材料中の溶媒以外の全化合物(前記重合性材料が溶媒を含む場合には固形分を構成する化合物の全てをいい、前記重合性材料が溶媒を含まない場合には単に該重合性材料中に含まれる全ての化合物をいう。)に対して、前記モノマー(A)及び(B)の総量がモル比で70モル%以上(より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは95モル%以上)となるように、他の成分を利用することが好ましい。前記重合性材料中の前記モノマー(A)及び(B)の総量(含有量)が前記下限未満では、エンボス構造の形成が不十分となる傾向にある。 Other components that can be contained in such a polymerizable material include various solvents, other monomers, photopolymerization initiators, viscosity modifiers, plasticizers, polymerization inhibitors, surfactants, and the like. it can. When the polymerizable material contains other components (various additives, etc.) as described above, all compounds other than the solvent in the polymerizable material (when the polymerizable material contains a solvent, a solid content is formed). The total amount of the monomers (A) and (B) relative to the total amount of the compounds (A) and (B) when the polymerizable material does not contain a solvent. Other components are preferably used so that the molar ratio is 70 mol% or more (more preferably 80 mol% or more, further preferably 90 mol% or more, particularly preferably 95 mol% or more). When the total amount (content) of the monomers (A) and (B) in the polymerizable material is less than the lower limit, formation of the embossed structure tends to be insufficient.

また、前記重合性材料を光重合させる際に、より効率よく重合を進行せしめることが可能となるといった観点から、前記モノマー(A)及び(B)のうちの少なくとも1種とともに光重合開始剤を用いることが好ましい。このような光重合開始剤としては特に制限されず、公知のものを適宜利用することができ、市販のもの(例えば、BASF社製の商品名「イルガキュア651」等)を用いてもよい。また、このような光重合開始剤を用いる場合においては、その使用量は用いる重合性材料中の成分の種類や光の吸収波長等に応じて適宜設計することができ、例えば、重合性材料中の前記モノマー(A)及び(B)の総モル量の0.1〜10%のモル量としてもよい(例えば、重合性材料中の前記モノマー(A)及び(B)の総量が100モルの場合、光重合開始剤を0.1モル〜10モル用いてもよい)。なお、このような光重合開始剤の含有比率が前記下限未満では光重合開始剤を用いる効果が十分に得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると光重合時に重合性モノマーの重合度が十分に上昇せず、光重合開始剤を用いる効果が十分に得られなくなる傾向にある。 In addition, when photopolymerizing the polymerizable material, a photopolymerization initiator is added together with at least one of the monomers (A) and (B) from the viewpoint that the polymerization can be progressed more efficiently. It is preferable to use. Such a photopolymerization initiator is not particularly limited, and a known one can be appropriately used, and a commercially available one (for example, trade name “Irgacure 651” manufactured by BASF) may be used. Further, when using such a photopolymerization initiator, the amount used can be appropriately designed according to the type of components in the polymerizable material used, the absorption wavelength of light, and the like. May be 0.1 to 10% of the total molar amount of the monomers (A) and (B) (for example, the total amount of the monomers (A) and (B) in the polymerizable material is 100 mol). In this case, the photopolymerization initiator may be used in an amount of 0.1 mol to 10 mol). In addition, when the content ratio of such a photopolymerization initiator is less than the lower limit, there is a tendency that the effect of using the photopolymerization initiator cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the content ratio of the photopolymerization initiator exceeds the upper limit, the degree of polymerization of the polymerizable monomer during photopolymerization is increased. Does not increase sufficiently, and the effect of using the photopolymerization initiator tends to be insufficient.

このような重合性材料の調製方法は特に制限されず、前記各種材料を、前述の条件を満たすように適宜混合することで調製してもよく、例えば、膜を効率よく調製するために利用するといった観点からは、溶媒中に多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)のうちの少なくとも1種を添加することにより混合液として調製してもよい。 The method for preparing such a polymerizable material is not particularly limited, and may be prepared by appropriately mixing the various materials so as to satisfy the above-mentioned conditions, and for example, it is used for efficiently preparing a film. From such a viewpoint, a mixed solution may be prepared by adding at least one of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B) to the solvent.

また、このような重合性材料からなる膜を形成する工程において、該膜の調製方法は特に制限されず、モノマーの塗膜を形成することが可能な公知の方法を適宜採用でき、例えば、溶媒中に前記多官能アクリル系モノマー(A)及び/又は前記モノマー(B)を添加して(場合により光重合開始剤等の他の成分を併せて添加して)、十分に撹拌して均一なコーティング液を得た後、これを基材上(例えばガラス基板など)に塗布して塗膜を形成し、その後、該塗膜から溶媒を除去することにより、重合性材料からなる膜を得る方法を利用することができる。 Further, in the step of forming a film made of such a polymerizable material, the method for preparing the film is not particularly limited, and a known method capable of forming a coating film of a monomer can be appropriately adopted, for example, a solvent. The polyfunctional acrylic monomer (A) and/or the monomer (B) is added therein (if necessary, other components such as a photopolymerization initiator are also added), and the mixture is sufficiently stirred to be uniform. A method of obtaining a coating liquid, and then applying the coating liquid on a substrate (for example, a glass substrate) to form a coating film, and then removing the solvent from the coating film to obtain a film made of a polymerizable material. Can be used.

このような方法に用いる溶媒としては、特に制限されず、用いる重合性材料や光重合開始剤等の種類に応じて、均一な混合物を得ることが可能となるように、公知の溶媒の中から適宜選択して利用することができ、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどのケトン類、イソプロピルアルコール、n−ブタノール等のアルコール類、ブトキシエチルアルコール、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ−2−プロパノールなどのエーテルアルコール類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸2−メトキシエチル、プロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセタート等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル類、フェノール、クロロフェノールなどのフェノール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド類、クロロホルム、ジクロロメタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、等などのハロゲン化炭化水素類、テトラヒドロフラン、γ-ブチロラクトンなどの複素環類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、1,2−ジメトキシベンゼン等の芳香族炭化水素類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類等やこれらの混合系を利用してもよい。 The solvent used in such a method is not particularly limited, depending on the type of the polymerizable material or photopolymerization initiator used, so that a uniform mixture can be obtained, among known solvents It can be appropriately selected and used, for example, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, isophorone, cyclohexanone, cyclopentanone, alcohols such as isopropyl alcohol, n-butanol, butoxyethyl alcohol, hexyloxyethyl. Alcohol, ether alcohols such as methoxy-2-propanol, glycol ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, propylene glycol 1-monomethyl ether 2-acetate, esters such as ethyl acetate and ethyl lactate Phenols such as phenol and chlorophenol, amides such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone, chloroform, dichloromethane, trichloroethylene, tetrachloroethane, tetrachloroethane, tetrachloroethylene, chlorobenzene, dichloroethylene. Chlorobenzene and other halogenated hydrocarbons, tetrahydrofuran, γ-butyrolactone and other heterocycles, benzene, toluene, xylene, methoxybenzene, 1,2-dimethoxybenzene and other aromatic hydrocarbons, methyl cellosolve, ethyl cellosolve , Cellosolves such as butyl cellosolve, and mixed systems thereof may be used.

また、このようなコーティング液を形成する場合、前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量(合計量)が1〜80質量%であることが好ましく、2〜70質量%であることがより好ましく、2〜60質量%であることが更に好ましい。このようなコーティング液中の前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量が前記下限未満ではコーティング後に十分な膜厚を確保できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)からなるモノマーの濃度が高いため、コーティング後に得られる膜の膜厚が面内で不均一となる傾向にある。 Moreover, when forming such a coating liquid, the total amount (total amount) of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B) is preferably 1 to 80% by mass, and 2 to 70% by mass. Is more preferable, and it is further preferable that the content is 2 to 60% by mass. When the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B) in the coating liquid is less than the lower limit, it tends to be impossible to secure a sufficient film thickness after coating, while when the amount exceeds the upper limit. Since the concentration of the monomer composed of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B) is high, the film thickness of the film obtained after coating tends to be non-uniform in the plane.

また、このようなコーティング液を基材上に塗布する方法は特に制限されず、モノマーの塗膜を形成する際に利用することが可能な公知の方法(例えばディップコート法、スプレーコート法、スピンコート法、バーコート法等)を適宜採用することができる。 The method of applying such a coating liquid onto the substrate is not particularly limited, and known methods that can be used when forming a coating film of a monomer (eg, dip coating method, spray coating method, spin coating method, etc. (Coating method, bar coating method, etc.) can be appropriately adopted.

また、このようなコーティング液を塗布して得られた塗膜から溶媒を除去する方法としては、特に制限されず、公知の方法を適宜利用することができ、例えば、大気下において、重合が進行せず、かつ、溶媒が効率よく蒸発するような温度(かかる温度は、溶媒の種類や重合性材料の種類によっても異なるものであり、一概には言えないが、例えば、40〜150℃とすることが好ましい。)に加熱することにより溶媒を除去する方法や、前記塗膜に対して、室温(25℃)条件下において減圧除去する方法等を採用してもよい。なお、このような減圧乾燥工程を採用する場合の減圧条件としては15kPa以下であることが好ましく、0.1〜10kPaであることがより好ましい。また、減圧時間としては、0.1〜100時間であることが好ましい。なお、このような減圧乾燥工程は一度に行なってもよく、あるいは複数回に分けて行なってもよい。ここにおいて、複数回に分けて減圧乾燥工程を行なう場合、減圧乾燥工程を施す度に、乾燥の程度を確認することで減圧時間を適宜調整することが可能である。 The method for removing the solvent from the coating film obtained by applying such a coating liquid is not particularly limited, and a known method can be appropriately used, for example, the polymerization proceeds in the atmosphere. The temperature at which the solvent does not evaporate efficiently (the temperature varies depending on the type of the solvent and the type of the polymerizable material, and cannot be generally stated, but is, for example, 40 to 150°C. It is preferable that the solvent is removed by heating the coating film, or the coating film is removed under reduced pressure at room temperature (25° C.). The pressure reduction condition when adopting such a reduced pressure drying step is preferably 15 kPa or less, and more preferably 0.1 to 10 kPa. Further, the depressurization time is preferably 0.1 to 100 hours. In addition, such a reduced pressure drying step may be performed at once or may be performed in multiple steps. Here, when the reduced pressure drying step is performed a plurality of times, it is possible to appropriately adjust the reduced pressure time by checking the degree of drying each time the reduced pressure drying step is performed.

また、このような重合性材料からなる膜の形態(大きさや形状など)は、特に制限されず、目的の設計に応じて適宜その形態を変更することができる。 The form (size, shape, etc.) of the film made of such a polymerizable material is not particularly limited, and the form can be appropriately changed according to the intended design.

また、このような重合性材料からなる膜の膜厚としては、0.1〜100μmであることが好ましく、0.5〜80μmであることがより好ましく、1〜60μmであることが更に好ましい。このような膜厚が前記下限未満では、形成されるエンボス構造の凹凸最大高さの平均値を十分なものとすることが困難となり、十分な高さを有する凹凸構造を効率よく形成することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると面外方向での重合の進行度の変化がより大きくなり易くなる傾向にあり、これにより、面内方向の前記多官能アクリル系モノマー(A)及び/又は前記モノマー(B)の拡散を十分に引き起こすことが困難になり、エンボス構造を効率よく十分に形成することが困難となる傾向にある。 The film thickness of the film made of such a polymerizable material is preferably 0.1 to 100 μm, more preferably 0.5 to 80 μm, and further preferably 1 to 60 μm. When the film thickness is less than the lower limit described above, it becomes difficult to make the average value of the maximum unevenness height of the embossed structure to be sufficient, and it is possible to efficiently form the unevenness structure having a sufficient height. On the other hand, if the amount exceeds the upper limit, the change in the degree of polymerization in the out-of-plane direction tends to become larger, whereby the in-plane direction of the polyfunctional acrylic monomer (A ) And/or it is difficult to sufficiently cause the diffusion of the monomer (B), and it tends to be difficult to efficiently and sufficiently form an embossed structure.

このような重合性材料からなる膜中の前記モノマー(A)及び(B)の総量としては、膜中の固形分を構成する全化合物(前記コーティング液を用いて膜を形成した場合、膜中の溶媒以外の全化合物)に対してモル比で70モル%以上(より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは95モル%以上)であることが好ましい。前記膜中の前記モノマー(A)及び(B)の総量(含有量)が前記下限未満では、エンボス構造の形成が不十分となる傾向にある。 The total amount of the monomers (A) and (B) in the film made of such a polymerizable material is the total amount of all the compounds constituting the solid content in the film (when the film is formed using the coating liquid, It is preferably 70 mol% or more (more preferably 80 mol% or more, further preferably 90 mol% or more, particularly preferably 95 mol% or more) in terms of molar ratio to all compounds other than the solvent. When the total amount (content) of the monomers (A) and (B) in the film is less than the lower limit, formation of the embossed structure tends to be insufficient.

また、本発明においては、前記膜を形成した後に、該膜に酸素含有雰囲気下において光を照射して光重合することにより、該膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を形成する。このように、本発明においては、酸素含有雰囲気下において重合性材料からなる膜に光を照射する必要がある。 Further, in the present invention, after forming the film, the film is irradiated with light in an oxygen-containing atmosphere to perform photopolymerization to form a nano-embossed structure on the surface of the film in contact with oxygen. As described above, in the present invention, it is necessary to irradiate the film made of the polymerizable material with light in an oxygen-containing atmosphere.

このような光(X線、電子線、紫外線、可視光線、赤外線(熱線)等)の照射は、膜の全面に均一に行うこと(全面露光であること)がより好ましい。このように、膜の全面に対して一様に光を照射して全面を露光することで(光の照射領域を膜の表面の全面にすることにより)、膜内において面内方向の重合性材料の拡散を、より効率よく引き起こすことが可能となる。 Irradiation of such light (X-rays, electron beams, ultraviolet rays, visible rays, infrared rays (heat rays), etc.) is more preferably performed uniformly on the entire surface of the film (all-surface exposure). In this way, by uniformly irradiating the entire surface of the film with light to expose the entire surface (by making the light irradiation area the entire surface of the film), the in-plane polymerization property in the film is increased. It is possible to cause the diffusion of the material more efficiently.

さらに、前記重合性材料に光を照射して光重合する際には、より効率よく重合反応を進行させることが可能となることから、紫外線又は可視光を利用することが好ましく、紫外線(紫外光)を利用することが特に好ましい。このような光を照射するための光源としては特に制限されず、光重合に利用可能な公知の光源を適宜利用することができ、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、LEDランプ等を利用してもよい。また、このような光重合の際に利用する光の照射波長としては特に限定は無く、前記重合性材料の吸収スペクトルと、光重合開始剤の推奨使用波長等を勘案して決定すればよい。 Further, when the polymerizable material is irradiated with light to perform photopolymerization, it is preferable to use ultraviolet rays or visible light because it is possible to proceed the polymerization reaction more efficiently. ) Is particularly preferred. The light source for irradiating such light is not particularly limited, and a known light source that can be used for photopolymerization can be appropriately used. For example, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an LED A lamp or the like may be used. The irradiation wavelength of light used in such photopolymerization is not particularly limited, and may be determined in consideration of the absorption spectrum of the polymerizable material, the recommended use wavelength of the photopolymerization initiator, and the like.

また、本発明において「酸素含有雰囲気」とは、酸素を含有するガス雰囲気であればいが、酸素を15容量%以上含有するガス雰囲気であることが好ましい。このような酸素の含有量が前記下限未満では、酸素阻害による影響が少なくなり、膜内で均一に重合が進行することから、効率よくエンボス構造を製造することが困難となる傾向にある。また、このような酸素含有雰囲気の雰囲気ガスとしては、特にガスの調製が不要であることから、空気であることが好ましい。このように、本発明においては、大気の下で光重合を行うことができ、かかる観点からも簡便な方法であるといえる。 In the present invention, the “oxygen-containing atmosphere” may be a gas atmosphere containing oxygen, but is preferably a gas atmosphere containing 15% by volume or more of oxygen. When the content of oxygen is less than the lower limit, the influence of oxygen inhibition is reduced, and the polymerization proceeds uniformly in the film, so that it tends to be difficult to efficiently produce an embossed structure. Further, as the atmospheric gas of such an oxygen-containing atmosphere, air is preferable because it is not particularly necessary to prepare the gas. As described above, in the present invention, photopolymerization can be carried out in the atmosphere, and it can be said that the method is simple from this point of view.

また、このような光重合に際しては、前記膜に加熱条件下で光を照射してもよく、その加熱温度は、使用する重合性材料中のモノマーの種類、重合性材料の粘度、加熱の容易さ等を勘案して適宜選択することができるが、10〜300℃程度とすることが好ましく、20〜250℃とすることがより好ましく、20〜100℃とすることがより好ましい。このような加熱温度が前記下限未満では重合反応を効率よく進行させることが困難となり、面内方向への重合性材料中のモノマーの拡散を十分に引き起こすことができなくなって、エンボス構造を効率よく形成することができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、光を照射する前に熱によって膜全体の重合が進行してしまい、エンボス構造を形成することができなくなったり、重合性材料中のモノマーが熱により分解される可能性が高くなり、安定してエンボス構造を形成することが困難となる傾向にある。なお、このような温度条件は、例えば、照射強度を低くする場合にはより効率よく重合を行うためにより高い温度とすることが好ましい傾向にあるが、重合性材料の種類や他の重合条件などに応じて適宜設定すればよい。 Further, in such photopolymerization, the film may be irradiated with light under heating conditions, and the heating temperature depends on the type of monomer in the polymerizable material used, the viscosity of the polymerizable material, and the ease of heating. Although it can be appropriately selected in consideration of the above, it is preferably about 10 to 300°C, more preferably 20 to 250°C, and further preferably 20 to 100°C. When such a heating temperature is less than the lower limit, it becomes difficult to efficiently proceed the polymerization reaction, it is impossible to sufficiently cause the diffusion of the monomer in the polymerizable material in the in-plane direction, the embossed structure efficiently On the other hand, when it exceeds the upper limit, polymerization of the entire film proceeds due to heat before irradiation with light, and it becomes impossible to form an embossed structure or a polymerizable material. There is a high possibility that the monomer therein will be decomposed by heat, and it tends to be difficult to stably form an embossed structure. In addition, such a temperature condition tends to be a higher temperature in order to carry out the polymerization more efficiently, for example, when the irradiation intensity is lowered, but the kind of the polymerizable material, other polymerization conditions, etc. It may be appropriately set according to

また、このような光重合の際には0.1μW/cm〜30mW/cmの照射強度で光を照射することが好ましく、0.5μW/cm〜10mW/cmの照射強度で光を照射することがより好ましい。このような光の照射強度が前記下限未満では反応速度が遅くなり、酸素含有雰囲気下において表面近傍に核の生成を行うことが困難となり、エンボス構造を効率よく形成することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると重合性化合物が拡散する速度よりも重合反応速度の方が速くなり過ぎることにより、化合物の拡散が十分に起こらず、十分な凹凸高さを有するナノエンボス構造体を得ることが困難となる傾向にある。 Further, it is preferable to irradiate light at an irradiation intensity of 0.1μW / cm 2 ~30mW / cm 2 in case of the photopolymerization, light irradiation intensity of 0.5μW / cm 2 ~10mW / cm 2 Is more preferably irradiated. When the irradiation intensity of such light is less than the lower limit, the reaction rate becomes slow, it becomes difficult to generate nuclei near the surface in an oxygen-containing atmosphere, and it tends to be difficult to efficiently form an embossed structure. Yes, on the other hand, if the above-mentioned upper limit is exceeded, the rate of the polymerization reaction becomes too fast than the rate at which the polymerizable compound diffuses, so that the diffusion of the compound does not sufficiently occur, and the nano-embossed structure has a sufficient unevenness height. Tends to be difficult to obtain.

また、このような光重合に際して光を照射する時間(多段階で光を照射する場合には光照射の合計時間)としては0.1〜30分間とすることが好ましく、0.2〜20分間とすることがより好ましい。このような光の照射時間が前記下限未満では重合反応が十分に進まず、表面近傍に生成される重合物由来の核の生成が困難となり、エンボス構造を効率よく形成することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると重合反応の進行が完了し、未反応モノマーがそれ以上拡散されず、経済性が低下する傾向にある。 In addition, the time for irradiating light in such photopolymerization (total time of light irradiation in the case of irradiating light in multiple stages) is preferably 0.1 to 30 minutes, and 0.2 to 20 minutes. Is more preferable. If the irradiation time of such light is less than the lower limit, the polymerization reaction does not proceed sufficiently, and it becomes difficult to generate nuclei derived from the polymer generated in the vicinity of the surface, which makes it difficult to efficiently form an embossed structure. On the other hand, when the amount exceeds the upper limit, the progress of the polymerization reaction is completed, the unreacted monomer is not further diffused, and the economical efficiency tends to decrease.

また、このような光重合に際しては、用いる材料や光の照射条件などに応じて、公知の光重合の方法を適宜利用することができ、例えば、光を一定時間照射して一度の光照射で光重合を行う方法(一段階照射)を採用してもよく、あるいは、所望の照射強度の光を一定時間照射する工程を複数回実施することで光重合を行う方法(多段階照射:照射する工程ごとに適宜照射強度を変更してもよい、)を採用してもよい。 Further, in such photopolymerization, a known method of photopolymerization can be appropriately used depending on the material used, the irradiation conditions of light, and the like. For example, light irradiation for a certain period of time can be performed once. A method of performing photopolymerization (single-step irradiation) may be adopted, or a method of performing photopolymerization by performing a step of irradiating light with a desired irradiation intensity for a predetermined time multiple times (multistep irradiation: irradiation The irradiation intensity may be changed appropriately for each step).

このような多段階照射による光重合の方法としては、10μW/cm〜100mW/cm(より好ましくは100μW/cm〜70mW/cm)の照射強度で0.1〜20分間光を照射(一段階目の光照射)した後、10μW/cm〜100mW/cm(より好ましくは100μW/cm〜70mW/cm)の照射強度で0.1〜10分間光を照射(二段階目の光照射)する方法(段階的に光の照射強度を変更して光重合する方法)を採用することが好ましい。このような方法を採用することにより、先ず、最初の光の照射時に重合性材料中のモノマーの光重合が開始され、酸素阻害の影響を受ける形で表面近傍にエンボス構造が成長するための核となる重合物を生成することが可能となるため、エンボス構造をより効率よく製造することが可能となり、また、二段階目の光照射に際してエンボス構造が十分に形成された後、形成されたエンボス構造を十分に固定化させることも可能となり、十分に固定化されたエンボス構造体を効率よく製造することが可能となる。また、かかる方法において、一段階目の光照射における光の照射強度が前記下限未満では反応速度が遅くなり、酸素含有雰囲気下において表面近傍に核の生成を行うことが困難となり、エンボス構造を形成することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると重合性化合物が拡散する速度よりも重合反応速度の方が速くなり過ぎることにより、化合物の拡散が十分に起こらず、ナノエンボス構造体を効率よく得られなくなる傾向にある。また、二段階目の光照射における光の照射強度が前記下限未満では形成されたナノエンボス構造が十分に固定化できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると急速に重合反応が進行しすぎてクラック等が生じる場合もあり、所望の形状のナノエンボス構造体を効率よく得ることが困難となる傾向にある。 As a method for photopolymerization by multistage irradiation, irradiation of 10μW / cm 2 ~100mW / cm 2 0.1~20 minutes light irradiation intensity (more preferably 100μW / cm 2 ~70mW / cm 2 ) after (first stage of the light irradiation), 10μW / cm 2 ~100mW / cm 2 ( more preferably 100μW / cm 2 ~70mW / cm 2 ) irradiation (two steps from 0.1 to 10 minutes light irradiation intensity of It is preferable to employ a method of irradiating light to the eyes) (a method of photopolymerization by gradually changing the irradiation intensity of light). By adopting such a method, first, the photopolymerization of the monomer in the polymerizable material is started at the time of the first irradiation of light, and the nucleus for the growth of the embossed structure near the surface under the influence of oxygen inhibition. Since it becomes possible to produce a polymer that becomes, the embossed structure can be produced more efficiently, and the embossed structure formed after the embossed structure is sufficiently formed during the second stage light irradiation. It is also possible to sufficiently fix the structure, and it is possible to efficiently manufacture the embossed structure that is sufficiently fixed. Further, in such a method, when the irradiation intensity of light in the first-stage light irradiation is less than the lower limit, the reaction rate becomes slow, and it becomes difficult to generate nuclei near the surface in an oxygen-containing atmosphere, forming an embossed structure. It tends to be difficult to do, on the other hand, the polymerization reaction rate is too fast than the rate at which the polymerizable compound diffuses above the upper limit, the diffusion of the compound does not occur sufficiently, nanoembossed structure There is a tendency that the body cannot be obtained efficiently. Further, the irradiation intensity of light in the second stage of light irradiation tends to be unable to sufficiently fix the formed nano-embossed structure at less than the lower limit, while, if it exceeds the upper limit, the polymerization reaction proceeds too rapidly. As a result, cracks may occur, and it tends to be difficult to efficiently obtain a nano-embossed structure having a desired shape.

また、このような光重合に際しては、光の積算照射量([照射強度(照度)]×[時間(秒)])が、100mJ/cm〜10J/cmであることが好ましく、200mJ/cm〜8J/cmであることがより好ましい。このような光の積算照射量(積算光量)が前記下限未満では反応速度が遅くなり、酸素含有雰囲気下において表面近傍に核の生成を行うことが困難となり、エンボス構造を効率よく形成することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると重合性化合物(モノマー等)が拡散する速度よりも重合反応速度の方が速くなり過ぎることにより、化合物の拡散が十分に起こらず、ナノエンボス構造体を効率よく形成することが困難となる傾向にある。 In addition, in such photopolymerization, the integrated irradiation amount of light ([irradiation intensity (illuminance)]×[time (seconds)]) is preferably 100 mJ/cm 2 to 10 J/cm 2 , and 200 mJ/cm 2 More preferably, it is cm 2 to 8 J/cm 2 . If the cumulative irradiation amount of light (cumulative light amount) is less than the lower limit, the reaction rate becomes slow, it becomes difficult to generate nuclei near the surface in an oxygen-containing atmosphere, and an embossed structure can be efficiently formed. On the other hand, if the above upper limit is exceeded, the polymerization reaction rate becomes too fast compared to the rate at which the polymerizable compound (monomer, etc.) diffuses, so that diffusion of the compound does not sufficiently occur, and nanoembossing It tends to be difficult to efficiently form the structure.

このようにして、本発明においては、前記重合性材料からなる膜を用いて、酸素含有雰囲気下において、前記膜に光を照射して光重合することにより、該膜の酸素と接する表面(好ましくは光照射面)にナノエンボス構造を形成し、ナノエンボス構造体を得る。 As described above, in the present invention, by using the film made of the polymerizable material and irradiating the film with light in an oxygen-containing atmosphere to perform photopolymerization, the surface of the film in contact with oxygen (preferably Form a nano-embossed structure on the light irradiation surface) to obtain a nano-embossed structure.

このようにして形成されるナノエンボス構造は、本発明が酸素含有雰囲気下において光を照射して光重合を行うことで、位置選択的に光重合が効率よく進行する部位と、進行し難い部位とを形成して、光重合が効率よく進行する部位にポリマーを効率よく生成せしめて、重合が効率よく進行する部位と重合がほとんど進行していない部位との間で、化学ポテンシャルに差を生じさせることにより、より動き易いモノマー分子の拡散を引き起こし、これに起因してナノエンボス構造を形成する方法であることから、重合速度や重合の条件などに応じて、凹凸構造の特性を適宜変化させることが可能である。 The nano-embossed structure thus formed is a site where photopolymerization efficiently proceeds in a position-selective manner and a site where it is difficult to proceed by performing photopolymerization by irradiating light in an oxygen-containing atmosphere in the present invention. To form a polymer efficiently at the site where photopolymerization proceeds efficiently, and cause a difference in chemical potential between the site where the polymerization proceeds efficiently and the site where the polymerization hardly proceeds. By causing the more easily movable monomer molecules to be diffused, and due to this is a method of forming a nano-embossed structure, the characteristics of the uneven structure are appropriately changed according to the polymerization rate or the conditions of the polymerization. It is possible.

また、このようにして形成されるナノエンボス構造は、走査型プローブ顕微鏡(例えば、原子間力顕微鏡(AFM))を用いてSPM像を求めることにより確認することができる。すなわち、このようなナノエンボス構造は、例えば、原子間力顕微鏡(AFM)としてアサイラムリサーチ社製の商品名「Cypher」を用い、カンチレバーとして標準シリコンカンチレバー「オリンパス OMCL−AC160TS−C3」を用い、測定モードをACモード(ダイナミックモード)とし、前記硬化膜の表面上の任意の領域(例えば縦500nm、横500nmの正方形状の領域としてもよい。)のSPM像を求めることにより確認することができる。 Further, the nano-embossed structure thus formed can be confirmed by obtaining an SPM image using a scanning probe microscope (for example, atomic force microscope (AFM)). That is, such a nano-embossed structure is measured using, for example, a trade name “Cypher” manufactured by Asylum Research Co., Ltd. as an atomic force microscope (AFM) and a standard silicon cantilever “Olympus OMCL-AC160TS-C3” as a cantilever. This can be confirmed by setting the mode to the AC mode (dynamic mode) and obtaining an SPM image of an arbitrary region (for example, a square region having a length of 500 nm and a width of 500 nm) on the surface of the cured film.

また、このようなナノエンボス構造としては、任意の5点以上の凹凸最大高さの平均値が2〜1000nmであることが好ましく、2.5〜800nmであることがより好ましく、3.0〜800nmであることが更に好ましい。更に、このような任意の5点以上の凹凸最大高さの平均値の好適な数値範囲の上限値としては、600nmであることが好ましく、500nmであることがより好ましく、400nmであることが更に好ましい。このような任意の5点以上の凹凸最大高さの平均値が前記下限未満では光学的、表面の親水性、疎水性などの表面特性等に特異な機能が付与できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると凹凸形状が水平方向のピッチに対して急峻な高アスペクトな形状となる傾向にあり、これにより機械強度が低下する傾向にある。 Further, as such a nano-embossed structure, the average value of the maximum unevenness heights at arbitrary 5 points or more is preferably 2 to 1000 nm, more preferably 2.5 to 800 nm, and 3.0 to More preferably, it is 800 nm. Further, the upper limit value of a suitable numerical range of the average value of the maximum unevenness heights of 5 or more points is preferably 600 nm, more preferably 500 nm, and further preferably 400 nm. preferable. If the average value of the maximum unevenness heights of 5 or more arbitrary points is less than the lower limit, it tends to be impossible to impart a specific function to surface characteristics such as optical properties, hydrophilicity and hydrophobicity of the surface. If the upper limit is exceeded, the uneven shape tends to have a steep high-aspect shape with respect to the horizontal pitch, which tends to lower the mechanical strength.

なお、このような「凹凸最大高さの平均値」の測定方法としては、以下の方法を採用する。すなわち、先ず、原子間力顕微鏡(AFM)としてアサイラムリサーチ社製の商品名「Cypher」を用い、カンチレバーとして標準シリコンカンチレバー「オリンパス OMCL−AC160TS−C3」を用い、測定モードをACモード(ダイナミックモード)とし、エンボス構造体の表面上の任意の領域(例えば、測定領域を縦500nm以上、横500nm以上の正方形状又は長方形状の領域としてもよい。)について走査型プローブ顕微鏡像(SPM像)を求める。その後、該SPM像から、任意の5点以上の凹凸の断面図を求める。なお、かかる断面図により断面曲線が得られるが、かかる断面曲線の基準長さはSPM像の測定領域の縦又は横の長さのうち、より長い方の長さと同一とすることが好ましい。ここで、参照のために、図1に、縦500nm、横500nmの正方形の測定領域のSPM像に基づいて求められる、エンボス構造の断面図(水平面に対して垂直な方向の断面図)を模式的に示す。ここで、図1は、基準長さ(スキャン長さ)Lが500nmの断面曲線であり、樹脂の集積により形成された微細な凹凸構造の状態を模式的に示すものである。そして、このような基準長さの断面図を、任意の5点以上の位置において求めた後、各断面図(各断面曲線)において凸部の最大高さと凹部の最小高さ(ここにいう「高さ」とは水平面からの垂直方向の高さをいう。なお、図1中、矢印Aが水平面からの垂直方向(面外方向)を示す。)との差から、凹凸の最大高さDを求めて、その平均値を求めることにより、任意の5点以上の凹凸最大高さの平均値を求めることができる。なお、図1を参照すると、図1中の凸部のうちの最も高い位置にある凸部の頂点P1と、凹部のうちの高さが最も低い位置にある点(最下点)P2との間の垂直方向の距離(最大高さの凸部と最小高さの凹部との間の垂直な方向の最大距離)が、図1に示す断面図中の凹凸の最大高さDとなる。 The following method is adopted as a method of measuring such an "average value of the maximum heights of irregularities". That is, first, a trade name "Cypher" manufactured by Asylum Research Co., Ltd. is used as an atomic force microscope (AFM), a standard silicon cantilever "Olympus OMCL-AC160TS-C3" is used as a cantilever, and a measurement mode is an AC mode (dynamic mode). Then, a scanning probe microscope image (SPM image) is obtained for an arbitrary region on the surface of the embossed structure (for example, the measurement region may be a square or rectangular region having a length of 500 nm or more and a width of 500 nm or more). .. After that, a sectional view of irregularities at arbitrary 5 points or more is obtained from the SPM image. Although a cross-sectional curve can be obtained from such a cross-sectional view, it is preferable that the reference length of the cross-sectional curve is the same as the longer one of the vertical and horizontal lengths of the measurement region of the SPM image. Here, for reference, FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of an embossed structure (a cross-sectional view in a direction perpendicular to a horizontal plane) obtained based on an SPM image of a square measurement region having a length of 500 nm and a width of 500 nm. To indicate. Here, FIG. 1 is a sectional curve with a reference length (scan length) L of 500 nm, and schematically shows a state of a fine concavo-convex structure formed by accumulation of resin. Then, after obtaining a cross-sectional view of such a reference length at positions of arbitrary 5 points or more, in each cross-sectional view (each cross-sectional curve), the maximum height of the convex portion and the minimum height of the concave portion (here, " The "height" means the height in the vertical direction from the horizontal plane. In addition, the maximum height D of the unevenness is obtained from the difference from the vertical direction (out-of-plane direction) from the horizontal plane in FIG. Then, by calculating the average value, it is possible to calculate the average value of the maximum unevenness heights of arbitrary 5 points or more. It should be noted that, with reference to FIG. 1, a vertex P1 of the convex portion at the highest position among the convex portions in FIG. 1 and a point (lowermost point) P2 at the lowest position of the concave portion are formed. The vertical distance between them (the maximum vertical distance between the convex portion having the maximum height and the concave portion having the minimum height) is the maximum height D of the unevenness in the cross-sectional view shown in FIG.

また、このようなナノエンボス構造としては、上述の「凹凸最大高さの平均値」の測定方法と同様にして、任意の5点以上の凹凸の最大高さ(最大高さの凸部と最小高さの凹部との間の垂直な方向の最大距離)を測定した場合において、任意の5点以上の凹凸最大高さの分布が1.0〜2000nmの範囲にあることがより好ましく、1.0〜1000nmの範囲にあることが更に好ましい。このような任意の5点以上の凹凸最大高さの分布が前記範囲外となる場合には、まず前記下限未満では光学的、表面の親水性、疎水性などの表面特性等に特異な機能が付与できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると凹凸形状が水平方向のピッチに対して急峻な高アスペクトな形状となり、機械強度不足となる傾向にある。また、このような任意の5点以上の凹凸最大高さの分布としては、そのような特性を備えるナノエンボス構造をより効率よく調製することが可能であるといった観点からは、1.0〜600nmの範囲にあることが好ましく、1.0〜500nmの範囲にあることがより好ましく、1.5〜400nmの範囲にあることが更に好ましい。 Further, as such a nano-embossed structure, the maximum height of the unevenness at any 5 points or more (the convex portion of the maximum height and the minimum height is the same as in the above-mentioned “average value of the maximum height of the unevenness”) is measured. In the case of measuring the maximum distance in the vertical direction between the height and the concave portion, it is more preferable that the distribution of the maximum unevenness heights of arbitrary 5 points or more is in the range of 1.0 to 2000 nm. More preferably, it is in the range of 0 to 1000 nm. When the distribution of the maximum unevenness heights of 5 or more arbitrary points is out of the above range, first, if the distribution is less than the lower limit, a function peculiar to the surface characteristics such as optical property, hydrophilicity and hydrophobicity of the surface, etc. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the concavo-convex shape becomes a steep high aspect shape with respect to the horizontal pitch, and mechanical strength tends to be insufficient. In addition, such a distribution of the maximum unevenness heights of 5 or more points is 1.0 to 600 nm from the viewpoint that a nano-embossed structure having such characteristics can be prepared more efficiently. Is preferably in the range of 1.0 to 500 nm, more preferably in the range of 1.5 to 400 nm.

また、このようなナノエンボス構造としては、凹凸の平均ピッチが10〜1000nmであることがより好ましく、20〜900nmであることが更に好ましく、30〜800nmであることが特に好ましい。このような凹凸の平均ピッチの好適な数値範囲の上限値としては、500nmであることが好ましく、400nmであることがより好ましく、250nmであることが更に好ましい。このような凹凸の平均ピッチが前記下限未満では凹凸形状が微細になりすぎ、所望の光学特性、表面特性が発現できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると凹凸形状がミクロンオーダーに近くなり、光学特性、表面特性が不十分となる傾向にある。なお、凹凸の平均ピッチは以下のようにして測定される値を採用する。すなわち、先ず、凹凸最大高さの平均値を求める方法で採用している方法と同様にしてSPM像を求めた後、そのSPM像から任意の5点以上の断面図(基準長さの断面曲線:なお、かかる断面曲線の基準長さはSPM像の測定領域の縦又は横の長さのうち、より長い方の長さと同一とすることが好ましい。ここで、図1では基準長さが500nmである。)を求める。その後、各断面図(各断面曲線)において、垂直方向において最も高い位置にある頂点(図1では頂点P1)を有する凸部を求め、その凸部を囲む(挟む)隣接する2つの凹部(図1では、頂点P1を有する凸部に隣接する2つの凹部)の最下点の間の水平方向(図1の矢印Aに対して垂直な方向)の距離を求めて、その平均値を求めることにより得られる値(5点以上の断面曲線からそれぞれ求められる前記凹部間の距離の平均値)を凹凸の平均ピッチとして採用する。 Further, in such a nano-embossed structure, the average pitch of the irregularities is more preferably 10 to 1000 nm, further preferably 20 to 900 nm, and particularly preferably 30 to 800 nm. The upper limit of the preferable numerical range of the average pitch of such irregularities is preferably 500 nm, more preferably 400 nm, and further preferably 250 nm. If the average pitch of such unevenness is less than the lower limit, the uneven shape becomes too fine, and the desired optical properties and surface characteristics tend not to be exhibited, while if it exceeds the upper limit, the uneven shape becomes close to the micron order. , Optical properties and surface properties tend to be insufficient. The average pitch of the irregularities adopts the value measured as follows. That is, first, an SPM image is obtained in the same manner as the method adopted in the method of obtaining the average maximum unevenness height, and then a cross-sectional view of any five or more points (cross-sectional curve of the reference length) from the SPM image. Note that it is preferable that the reference length of the cross-sectional curve is the same as the longer one of the vertical and horizontal lengths of the measurement region of the SPM image, where the reference length is 500 nm in FIG. ). After that, in each cross-sectional view (each cross-section curve), a convex portion having a vertex (vertex P1 in FIG. 1) at the highest position in the vertical direction is obtained, and two adjacent concave portions (figure sandwiching) surrounding the convex portion (FIG. In 1, the distance in the horizontal direction (direction perpendicular to the arrow A in FIG. 1) between the lowest points of the two concave portions adjacent to the convex portion having the apex P1 is calculated, and the average value thereof is calculated. The value obtained by (the average value of the distances between the recesses respectively obtained from the cross-section curves of 5 points or more) is adopted as the average pitch of the irregularities.

また、このようにして得られるナノエンボス構造体は、前記重合性材料の重合物からなるものとなるが、膜厚が0.1〜100μm(より好ましくは0.5〜80μm、更に好ましくは1〜60μm)のフィルム状のものであることが好ましい。なお、このようにして得られるナノエンボス構造体は、光重合に用いる膜が基材に積層されたものである場合には、最終的に基材から剥離して利用してもよく、あるいは、基材との積層物としてそのまま利用してもよい。 The nano-embossed structure thus obtained is made of a polymer of the above-mentioned polymerizable material, and has a film thickness of 0.1 to 100 μm (more preferably 0.5 to 80 μm, further preferably 1 It is preferably in the form of a film having a thickness of 60 μm). The nano-embossed structure thus obtained may be finally peeled off from the base material when the film used for photopolymerization is laminated on the base material, or, It may be used as it is as a laminate with a substrate.

なお、本発明のナノエンボス構造体の製造方法は、上述のように、酸素含有雰囲気下において、前記重合性材料からなる膜に光を照射することで、膜内において空間的に不均一な光重合を進行させて、自発的かつ位置選択的にポリマーの集積を引き起こすことにより、ナノスケールのエンボス構造(例えば1.0〜2000nm(ポリマーの種類などに応じて場合により500〜1000nm)程度の範囲に、任意の5点以上の凹凸最大高さの分布を有する凹凸構造)を高分子膜の表面(酸素と接する表面)に形成することが可能な方法であり、酸素含有雰囲気下において光を照射するといった簡便な方法で、ナノスケールのエンボス構造を自発的に形成することが可能な方法である。また、このようにして得られるナノエンボス構造体は、そのエンボス構造(凹凸構造)に起因して、超撥水性、超親水性、構造色、構造複屈折性、偏光変換性、反射防止性、接着性等といった様々な機能を発現し得るため、エレクトロニクスからフォトニクス、医療材料まで幅広い分野での利用が可能である。そのため、本発明のナノエンボス構造体の製造方法は、エレクトロニクスからフォトニクス、医療材料等の分野において利用する凹凸構造を形成するための方法等として特に有用である。なお、本発明のナノエンボス構造体の製造方法は、形成するナノエンボス構造体の用途に応じて、重合条件を適宜変更して、ナノエンボス構造の特性を変更することが可能である。 The method for producing a nano-embossed structure of the present invention, as described above, by irradiating the film made of the polymerizable material with light under an oxygen-containing atmosphere, a spatially non-uniform light is generated in the film. By advancing the polymerization and causing the accumulation of the polymer spontaneously and regioselectively, a range of a nanoscale embossed structure (for example, 1.0 to 2000 nm (in some cases, 500 to 1000 nm depending on the type of polymer)). Is a method capable of forming an uneven structure having an arbitrary maximum unevenness distribution of 5 points or more) on the surface of the polymer film (the surface in contact with oxygen), and irradiating with light in an oxygen-containing atmosphere. It is a method capable of spontaneously forming a nanoscale embossed structure by a simple method such as. Further, the nano-embossed structure thus obtained has a super water repellency, a super hydrophilic property, a structural color, a structural birefringence, a polarization conversion property, an antireflection property, due to the embossed structure (uneven structure). Since it can exhibit various functions such as adhesiveness, it can be used in a wide range of fields from electronics to photonics and medical materials. Therefore, the method for producing a nano-embossed structure of the present invention is particularly useful as a method for forming a concavo-convex structure used in the fields of electronics, photonics, medical materials and the like. In the method for producing a nano-embossed structure of the present invention, the characteristics of the nano-embossed structure can be changed by appropriately changing the polymerization conditions according to the application of the nano-embossed structure to be formed.

以上、本発明のナノエンボス構造体の製造方法について説明したが、以下、本発明のナノエンボス構造体製造用の重合性材料及びナノエンボス構造体について説明する。 The method for producing the nano-embossed structure of the present invention has been described above. Hereinafter, the polymerizable material and the nano-embossed structure for producing the nano-embossed structure of the present invention will be described.

[ナノエンボス構造体製造用の重合性材料及びナノエンボス構造体]
本発明のナノエンボス構造体製造用の重合性材料は、4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)、及び、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーから選択される少なくとも1種のモノマー(B)のうちの少なくとも1種(前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)のうちの少なくとも1種)を含有し、かつ、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70モル%以上であることを特徴とするものである。
[Polymerizable Material for Manufacturing Nano-embossed Structure and Nano-embossed Structure]
The polymerizable material for producing a nano-embossed structure of the present invention has at least one polyfunctional acrylic monomer (A) selected from 4 to 8 functional acrylic monomers, and a carbon-carbon double bond. At least one kind of at least one kind of monomer (B) selected from monomers having 1 to 3 functional groups (at least one kind of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B)) ), and the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is 70 mol% or more based on the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B). To do.

このようなナノエンボス構造体製造用の重合性材料は、上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法において説明した「重合性材料」と同様のものである(その好適なものも同様である)。このように、ナノエンボス構造体製造用の重合性材料に関する4〜8官能の多官能アクリル系モノマー(A)、モノマー(B)、その含有量等はいずれも上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法において説明したものと同様である。 Such a polymerizable material for producing a nano-embossed structure is the same as the “polymerizable material” described in the method for producing a nano-embossed structure of the present invention (the preferred ones are also the same). .. As described above, the 4- to 8-functional polyfunctional acrylic monomer (A), the monomer (B), the content thereof, and the like relating to the polymerizable material for producing the nano-embossed structure are all the same as those of the nano-embossed structure of the present invention. It is similar to that described in the manufacturing method.

また、本発明のナノエンボス構造体は、4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)、及び、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーから選択される少なくとも1種のモノマー(B)のうちの少なくとも1種を含有し、かつ、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70モル%以上である重合性材料の重合物からなり、表面の少なくとも1部にナノエンボス構造が形成されていることを特徴とするものである。 Further, the nano-embossed structure of the present invention has at least one polyfunctional acrylic monomer (A) selected from 4 to 8 functional acrylic monomers, and the number of functional groups having a carbon-carbon double bond. Contains at least one kind of at least one kind of monomer (B) selected from the monomers of 1 to 3, and the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is the polyfunctional acrylic monomer ( It is composed of a polymer of a polymerizable material in an amount of 70 mol% or more based on the total amount of A) and the monomer (B), and has a nano-embossed structure formed on at least part of the surface. ..

また、本発明のナノエンボス構造体は、前記重合性材料の重合物からなるものであり(前記重合性材料の重合物を含むものであればよく)、表面の少なくとも1部にナノエンボス構造が形成されてなるものである。ここにいう「重合性材料」も、上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法において説明した「重合性材料」と同様のものである(その好適なものも同様である。)。また、本発明のナノエンボス構造体において形成されている「ナノエンボス構造」としては、上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法により形成されるナノエンボス構造と同様のものであることが好ましい(その好適な条件も同様であることが好ましい。)。そのため、本発明のナノエンボス構造体としては、上記本発明のナノエンボス構造体の製造方法を採用することにより得られたものであることが好ましい。なお、本発明のナノエンボス構造体は、前記重合性材料の重合物からなるものであればよいため、前記多官能アクリル系モノマー(A)及び/又は前記モノマー(B)の重合物とともに前記他の成分を含むものとなっていてもよい。 Further, the nano-embossed structure of the present invention is composed of a polymer of the above-mentioned polymerizable material (as long as it contains the polymer of the above-mentioned polymerizable material), and the nano-embossed structure is present on at least a part of the surface. It is formed. The "polymerizable material" here is also the same as the "polymerizable material" described in the method for producing a nano-embossed structure of the present invention (the preferred ones are also the same). Further, the “nano-embossed structure” formed in the nano-embossed structure of the present invention is preferably the same as the nano-embossed structure formed by the method for producing a nano-embossed structure of the present invention ( The preferred conditions are also preferably the same). Therefore, the nano-embossed structure of the present invention is preferably obtained by adopting the above-mentioned method for producing a nano-embossed structure of the present invention. The nano-embossed structure of the present invention may be made of a polymer of the above-mentioned polymerizable material, and therefore may be used together with the polymer of the polyfunctional acrylic monomer (A) and/or the monomer (B). It may also include the components of.

また、このような本発明のナノエンボス構造体は、その凹凸構造に起因して、超撥水性、超親水性、構造色、構造複屈折性、偏光変換性、反射防止性、接着性等といった様々な機能を発現させることが可能である。そのため、本発明のナノエンボス構造体は、その凹凸構造に起因して、エレクトロニクスからフォトニクス、医療材料まで幅広い分野に応用することが可能である。 In addition, such a nano-embossed structure of the present invention has a super-hydrophobic property, a super-hydrophilic property, a structural color, a structural birefringence, a polarization conversion property, an antireflection property, an adhesive property, etc. due to its uneven structure. It is possible to express various functions. Therefore, the nano-embossed structure of the present invention can be applied to a wide range of fields from electronics to photonics and medical materials due to its uneven structure.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(実施例1)
〈コーティング液の調製工程(A)〉
褐色のサンプル管の中に、下記一般式(1):
(Example 1)
<Coating liquid preparation process (A)>
In a brown sample tube, the following general formula (1):

で表されるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA:東京化成工業社製、6官能アクリレート)5.79gと、光重合開始剤(BASF社製の商品名「イルガキュア651」)0.13gとを添加して混合物を得た。なお、前記混合物中の前記6官能アクリレートと光重合開始剤のモル比([6官能アクリレート]:[光重合開始剤])は100:5であった。次に、このようにして得られた混合物の全量を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)9.14mL(8.87g)中に添加して溶解した後、30分間撹拌することにより、前記6官能アクリレート(DPHA)の含有量が40質量%となるコーティング液を得た。 5.79 g of dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA: manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., 6-functional acrylate) and 0.13 g of a photopolymerization initiator (trade name "IRGACURE 651" manufactured by BASF) are added. To give a mixture. The molar ratio of the 6-functional acrylate to the photopolymerization initiator in the mixture ([6-functional acrylate]:[photopolymerization initiator]) was 100:5. Next, the whole amount of the mixture thus obtained was added to and dissolved in 9.14 mL (8.87 g) of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as a solvent, followed by stirring for 30 minutes, A coating liquid having a content of the hexafunctional acrylate (DPHA) of 40% by mass was obtained.

〈ガラス基板の準備工程〉
縦50mm、横50mm、厚さ1.3mmのガラス基板(武藤化学株式会社製、品名:スライドグラス、型番:1201(水切放)、アズワン商品コード:1−6723−01)を準備し、かかるガラス基板に対して超音波洗浄機(株式会社エスエヌディ製の商品名「US−205」)を用いた超音波洗浄を行った。なお、このような超音波洗浄に際しては、洗浄液として、中性洗剤(関東化学社製の商品名「シカクリーンLX−II」の水溶液(濃度:1質量%)、蒸留水、イソプロピルアルコール(IPA)を、それぞれ記載の順で用いて、各洗浄液ごとに3回ずつ、各回ごとに周波数:38kHzで30分間の条件で超音波洗浄を行った。次いで、このような超音波洗浄後のガラス基板を室温(25℃)で乾燥させた後、オゾン処理機(竹田理化工業株式会社製の「UVオゾンクリーナー(引き出し式タイプ、NL−UV42)」)を用いて10分間オゾン処理を行った。このようにしてコーティング液塗工用のガラス基板(オゾン処理後のガラス基板)を準備した。
<Glass substrate preparation process>
Prepare a glass substrate (length: 50 mm, width: 50 mm, thickness: 1.3 mm (manufactured by Muto Kagaku Co., Ltd., product name: slide glass, model number: 1201 (water drain), As One product code: 1-6723-01)), and prepare such glass. The substrate was subjected to ultrasonic cleaning using an ultrasonic cleaning machine (trade name "US-205" manufactured by SND Co., Ltd.). In addition, in such ultrasonic cleaning, as a cleaning liquid, a neutral detergent (an aqueous solution (concentration: 1% by mass) of trade name "Shika Clean LX-II" manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), distilled water, isopropyl alcohol (IPA) is used. The ultrasonic cleaning was performed three times for each cleaning solution, and each time, ultrasonic cleaning was performed for 30 minutes at a frequency of 38 kHz. After drying at room temperature (25° C.), ozone treatment was performed for 10 minutes using an ozone treatment machine (“UV ozone cleaner (draw-out type, NL-UV42)” manufactured by Takeda Rika Kogyo Co., Ltd.). Then, a glass substrate (glass substrate after ozone treatment) for coating liquid coating was prepared.

〈膜の調製工程〉
前述のようにして得られたオゾン処理後のガラス基板上に、前記コーティング液をパスツールピペットを用いて5滴滴下した。次いで、滴下したコーティング溶液を前記パスツールピペットの側面を用いてガラス基板全体へ広げた後、スピンコーターを用いて、回転速度400rpmで5秒間、次いで、回転速度1200rpmで30秒間の条件でスピンコートを行い、ガラス基板上に塗膜を得た。次いで、前記塗膜の形成されたガラス基板を120℃に加熱したホットプレート上に静置し、大気下、120℃で5分間保持することにより、前記塗膜から溶媒を除去し、ガラス基板上に、前記6官能アクリレートと光重合開始剤との混合物よりなる膜(重合性材料(6官能アクリレート)からなる膜:縦50mm、横50mm、厚み:1.3μmの膜)を形成した。
<Membrane preparation process>
On the ozone-treated glass substrate obtained as described above, 5 drops of the coating liquid were dropped using a Pasteur pipette. Then, the dropped coating solution was spread on the entire glass substrate using the side surface of the Pasteur pipette, and then spin-coated using a spin coater at a rotation speed of 400 rpm for 5 seconds and then at a rotation speed of 1200 rpm for 30 seconds. Then, a coating film was obtained on the glass substrate. Then, the glass substrate on which the coating film is formed is left to stand on a hot plate heated to 120° C., and the solvent is removed from the coating film by keeping the glass substrate at 120° C. for 5 minutes in the air, and then the glass substrate is placed on the glass substrate. Then, a film made of a mixture of the above-mentioned 6-functional acrylate and a photopolymerization initiator (a film made of a polymerizable material (6-functional acrylate): length 50 mm, width 50 mm, thickness: 1.3 μm) was formed.

〈エンボス構造体の調製工程〉
前述のようにして得られたガラス基板上の膜に対して、UV光照射装置(岩崎電気株式会社製の商品名「UVLED照射装置(LHPUV365/2501)」)を用いて、膜側(ガラス基板側からではなく、膜の外表面側)から、該膜の表面の全面に亘って均一な照射強度で紫外光を照射することにより(全面露光することにより)、該膜膜中の重合性材料(6官能アクリレート)を光重合し、硬化膜を形成した。なお、このような紫外光の照射の条件としては、雰囲気ガス:空気、圧力:大気圧(1atm)、温度(重合時の温度):室温(25℃)の条件(環境)下において、波長:365nmの紫外光を照射強度(照度):2.6mW/cmで10分間照射した後、照射強度:14.8mW/cmで5分間照射する条件とした。このようにして得られた硬化膜の表面(光照射面:空気と接する面)には、エンボス構造が形成されていた。
<Preparation process of embossed structure>
The film side (glass substrate) was applied to the film on the glass substrate obtained as described above by using a UV light irradiation device (trade name “UVLED irradiation device (LHPUV365/2501)” manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.). By irradiating with ultraviolet light with a uniform irradiation intensity from the outer surface side of the film (not from the side) to the entire surface of the film (by exposing the entire surface), the polymerizable material in the film The (6-functional acrylate) was photopolymerized to form a cured film. In addition, as conditions for such irradiation of ultraviolet light, atmospheric gas: air, pressure: atmospheric pressure (1 atm), temperature (temperature during polymerization): room temperature (25° C.), wavelength: After irradiation with 365 nm ultraviolet light at an irradiation intensity (illuminance) of 2.6 mW/cm 2 for 10 minutes, the irradiation intensity was 14.8 mW/cm 2 for 5 minutes. An embossed structure was formed on the surface of the cured film thus obtained (light irradiation surface: surface in contact with air).

このようにして得られた硬化膜の表面状態を原子間力顕微鏡(AFM)で測定した。なお、このような測定に際しては、原子間力顕微鏡(AFM)としてアサイラムリサーチ社製の商品名「Cypher」を用い、カンチレバーとして標準シリコンカンチレバー「オリンパス OMCL−AC160TS−C3」を用い、測定モードをACモード(ダイナミックモード)として前記硬化膜の表面上の任意の縦500nm、横500nmの領域のSPM像を求めた。得られたSPM像を図2に示す。また、該SPM像の任意の箇所の断面図を図3に示す。図3中の高さ(Height)の0.00nmの位置は水平方向に断面を500nm切り取った際の深さ方向に最大となる凸部と最小となる凹部の平均となる位置である。なお、図3に示す断面図中のスキャン長さ0〜500nmの領域が、該断面図の基となるSPM像が測定された領域である。 The surface state of the cured film thus obtained was measured with an atomic force microscope (AFM). In addition, in such a measurement, a trade name "Cypher" manufactured by Asylum Research Co., Ltd. is used as an atomic force microscope (AFM), a standard silicon cantilever "Olympus OMCL-AC160TS-C3" is used as a cantilever, and a measurement mode is AC. As a mode (dynamic mode), an SPM image of an area of arbitrary 500 nm in length and 500 nm in width was obtained on the surface of the cured film. The obtained SPM image is shown in FIG. Further, FIG. 3 shows a sectional view of an arbitrary portion of the SPM image. The position of 0.00 nm of the height in FIG. 3 is the average position of the maximum convex portion and the minimum concave portion in the depth direction when the cross section is cut off by 500 nm in the horizontal direction. The region having a scan length of 0 to 500 nm in the cross-sectional view shown in FIG. 3 is the region where the SPM image, which is the basis of the cross-sectional view, was measured.

図2及び図3からも明らかなように、実施例1で得られた硬化膜は、膜の表面に微細な凹凸構造からなるエンボス構造が形成されていることが確認された。また、SPM像(図2)に基づいて、長さ500nmの範囲について任意の凹凸断面図(基準長さが500nmの断面曲線)を5点求めて、各断面図中の凸部の最大高さ(ガラス基板から最も高い位置にある頂点の高さ)と、凹部の最大深さ(ガラス基板からの最小高さ)の差の平均値から凹凸最大高さの平均値を測定したところ、任意の5点の凹凸最大高さの平均値は10.5nmであった。更に、任意の5点の凹凸断面図(基準長さが500nmの断面曲線)から凹凸最大高さの分布を求めたところ、凹凸最大高さの分布は8.3〜13.1nmの範囲にあることが分かった。また、SPM像(図2)に基づいて、長さ500nmの任意の凹凸断面図(基準長さが500nmの断面曲線)を5点求めて、各断面図中の凹凸最大高さを求めた際の凸部(最も高い位置にある頂点を有する凸部)を囲む2つの凹部(前記凸部を挟む2つの隣接する凹部)の最下点間の水平方向の距離(ガラス基板と平行な方向の距離)をそれぞれ測定して、その距離の平均値(5点の前記距離の平均値)を求めることにより凹凸の平均ピッチを求めたところ、凹凸の平均ピッチは41.9nmであった(なお、凹凸の平均ピッチを求める際に観測した凸部の総数は5個であった)。得られた結果を表1に示す。 As is clear from FIGS. 2 and 3, it was confirmed that the cured film obtained in Example 1 had an embossed structure having a fine uneven structure on the surface of the film. Further, based on the SPM image (FIG. 2 ), five arbitrary uneven sectional views (section curves with a reference length of 500 nm) were obtained for a range of 500 nm in length, and the maximum height of the convex portion in each sectional view was obtained. From the average value of the difference between (the height of the highest point from the glass substrate) and the maximum depth of the recess (the minimum height from the glass substrate), the average value of the uneven maximum heights was measured. The average value of the maximum heights of the unevenness at 5 points was 10.5 nm. Furthermore, when the distribution of the maximum unevenness heights is obtained from an arbitrary five-point unevenness cross-sectional view (cross-sectional curve having a reference length of 500 nm), the maximum unevenness height distribution is in the range of 8.3 to 13.1 nm. I found out. In addition, based on the SPM image (Fig. 2), five arbitrary concave-convex sectional views with a length of 500 nm (a sectional curve with a reference length of 500 nm) were obtained, and the maximum height of irregularities in each sectional view was obtained. In the horizontal direction between the lowest points of two concave portions (two adjacent concave portions sandwiching the convex portion) surrounding the convex portion (convex portion having the highest vertex) of the concave portion (in the direction parallel to the glass substrate). The average pitch of the concavities and convexities was 41.9 nm when the average pitch of the concavities and convexities was determined by measuring the respective distances and calculating the average value of the distances (the average value of the distances of the five points). The total number of convex portions observed when obtaining the average pitch of the irregularities was 5). The results obtained are shown in Table 1.

(実施例2)
コーティング液の調製工程(A)により得られたコーティング液を用いる代わりに、下記コーティング液の調製工程(B)により得られたコーティング液を用い、かつ、エンボス構造体の調製工程における紫外光の照射の条件を、雰囲気ガス:空気、圧力:大気圧、温度(重合時の温度):70℃の条件(環境)下において、波長:365nmの紫外光を照射強度(照度):0.32mW/cmで40分間照射する条件に変更した以外は実施例1と同様にして硬化膜を得た。
(Example 2)
Instead of using the coating liquid obtained in the coating liquid preparing step (A), the coating liquid obtained in the following coating liquid preparing step (B) is used, and the ultraviolet ray irradiation in the embossing structure preparing step is performed. Under the conditions (environment) of atmospheric gas: air, pressure: atmospheric pressure, temperature (temperature during polymerization): 70° C., irradiation intensity (illuminance): 0.32 mW/cm of ultraviolet light of wavelength: 365 nm A cured film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the irradiation condition was changed to 2 for 40 minutes.

〈コーティング液の調製工程(B)〉
先ず、褐色のサンプル管の中に、上記一般式(1)で表されるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA:東京化成工業社製、6官能アクリレート)5.21gと、スチレン(C−CH=CH:炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1のモノマー(1官能のモノマー))0.10gと、光重合開始剤(BASF社製の商品名「イルガキュア651」)0.13gとを添加して混合物を得た。なお、前記混合物中のモノマーの総モル量(6官能アクリレートと1官能のモノマーの総モル量)と光重合開始剤のモル比([モノマーの総モル量]:[光重合開始剤])は100:5であり、前記混合物中のジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとスチレンのモル比([ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート]:[スチレン])は90:10であった。次に、このようにして得られた混合物の全量を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)8.41mL(8.16g)中に添加して溶解した後、30分間撹拌することにより、前記モノマーの含有量(総量)が40質量%となるコーティング液を得た。
<Coating liquid preparation process (B)>
First, in a brown sample tube, 5.21 g of dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 6-functional acrylate) represented by the general formula (1) and styrene (C 6 H 5 − CH = CH 2: carbon - and number one monomer (monofunctional monomer)) 0.10 g of functional groups having a carbon-carbon double bond, a photopolymerization initiator (BASF Co., Ltd. under the trade name "Irgacure 651") 0 0.13 g was added to obtain a mixture. The total molar amount of monomers (total molar amount of hexafunctional acrylate and monofunctional monomer) and the molar ratio of photopolymerization initiator ([total molar amount of monomers]:[photoinitiator]) in the mixture are It was 100:5 and the molar ratio of dipentaerythritol hexaacrylate to styrene in the mixture ([dipentaerythritol hexaacrylate]:[styrene]) was 90:10. Then, the whole amount of the mixture thus obtained was added to and dissolved in 8.41 mL (8.16 g) of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as a solvent, followed by stirring for 30 minutes, A coating liquid having a content (total amount) of the monomers of 40% by mass was obtained.

このような実施例2において得られた硬化膜の表面(光照射面:空気と接する面)上の任意の縦500nm、横500nmの領域のSPM像を求め、実施例1と同様にして、凹凸最大高さの平均値、分布及び凹凸の平均ピッチを求めたところ、凹凸最大高さの平均値は4.0nmであり、凹凸最大高さの分布は3.0〜5.6nmの範囲にあり、凹凸の平均ピッチは32.5nmであった(なお、凹凸の平均ピッチを求める際に観測した凸部の総数は5個であった)。得られた結果を表1に示す。 An SPM image of an area of arbitrary length 500 nm and width 500 nm on the surface (light irradiation surface: surface in contact with air) of the cured film obtained in Example 2 was obtained, and unevenness was obtained in the same manner as in Example 1. When the average value of the maximum height, the distribution, and the average pitch of the unevenness were determined, the average value of the maximum unevenness was 4.0 nm, and the distribution of the maximum unevenness was in the range of 3.0 to 5.6 nm. The average pitch of the irregularities was 32.5 nm (note that the total number of convex portions observed when determining the average pitch of the irregularities was 5). The results obtained are shown in Table 1.

(比較例1)
コーティング液の調製工程(A)により得られたコーティング液を用いる代わりに、下記コーティング液の調製工程(C)を実施して得られたコーティング液を用い、かつ、エンボス構造体の調製工程における紫外光の照射の条件を、雰囲気ガス:空気、圧力:大気圧、温度(重合時の温度):室温(25℃)の条件(環境)下において、波長:365nmの紫外光を照射強度(照度):5mW/cmで60分間照射する条件に変更した以外は実施例1と同様にして、硬化膜の形成を試みた。
(Comparative Example 1)
Instead of using the coating liquid obtained in the coating liquid preparing step (A), the coating liquid obtained by carrying out the following coating liquid preparing step (C) is used, and the ultraviolet light in the step of preparing the embossed structure is used. Under the conditions (environment) of atmospheric gas: air, pressure: atmospheric pressure, temperature (temperature at the time of polymerization): room temperature (25° C.), the irradiation intensity of light is an irradiation intensity (illuminance) of ultraviolet light having a wavelength of 365 nm. : An attempt was made to form a cured film in the same manner as in Example 1 except that the irradiation condition was changed to 5 mW/cm 2 for 60 minutes.

〈コーティング液の調製工程(C)〉
先ず、褐色のサンプル管の中に、下記一般式(2):
<Coating liquid preparation step (C)>
First, in a brown sample tube, the following general formula (2):

で表される1,6−へキサンジオールジメタクリレート(HDDMA:東京化成工業社製、2官能メタアクリレート)2.54gと、光重合開始剤(BASF社製の商品名「イルガキュア651」)0.13gとを添加して混合物を得た。なお、前記混合物中の前記6官能アクリレートと光重合開始剤のモル比([6官能アクリレート]:[光重合開始剤])は100:5であった。次に、このようにして得られた混合物の全量を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)4.13mL(4.01g)中に添加して溶解した後、30分間撹拌することにより、前記2官能アクリレートの含有量が40質量%となるコーティング液を得た。 2.56 g of 1,6-hexanediol dimethacrylate (HDDMA: bifunctional methacrylate manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) and a photopolymerization initiator (trade name "Irgacure 651" manufactured by BASF Co.) 13 g was added to obtain a mixture. The molar ratio of the 6-functional acrylate to the photopolymerization initiator in the mixture ([6-functional acrylate]:[photopolymerization initiator]) was 100:5. Then, the whole amount of the mixture thus obtained was added to 4.13 mL (4.01 g) of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as a solvent and dissolved, followed by stirring for 30 minutes, A coating liquid having a content of the bifunctional acrylate of 40% by mass was obtained.

このような比較例1においては、膜に対して十分な照射強度で十分に長時間光を照射したにもかかわらず、光重合が十分に進行せず、べたつきのある膜となっており、十分に硬化した膜を形成できず、凹凸構造(エンボス構造)を形成できなかった。 In Comparative Example 1 as described above, although the film was irradiated with light at a sufficient irradiation intensity for a sufficiently long time, the photopolymerization did not proceed sufficiently, and the film was sticky. A cured film could not be formed, and an uneven structure (emboss structure) could not be formed.

(比較例2)
コーティング液の調製工程(A)により得られたコーティング液を用いる代わりに、下記コーティング液の調製工程(D)を実施して得られたコーティング液を用い、かつ、エンボス構造体の調製工程における紫外光の照射の条件を、雰囲気ガス:空気、圧力:大気圧、温度(重合時の温度):室温(25℃)の条件(環境)下において、波長:365nmの紫外光を照射強度(照度):15.5mW/cmで15分間照射する条件に変更した以外は実施例1と同様にして硬化膜を得た。
(Comparative example 2)
Instead of using the coating liquid obtained in the coating liquid preparing step (A), the coating liquid obtained by carrying out the following coating liquid preparing step (D) is used, and the ultraviolet light in the embossing structure preparing step is used. Under the conditions (environment) of atmospheric gas: air, pressure: atmospheric pressure, temperature (temperature at the time of polymerization): room temperature (25° C.), the irradiation intensity of light is an irradiation intensity (illuminance) of ultraviolet light having a wavelength of 365 nm. A cured film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the irradiation conditions were changed to 15.5 mW/cm 2 for 15 minutes.

〈コーティング液の調製工程(D)〉
先ず、褐色のサンプル管の中に、スチレン(C−CH=CH:1官能のモノマー)1.04gと、光重合開始剤(BASF社製の商品名「イルガキュア651」)0.13gとを添加して混合物を得た。なお、前記混合物中の前記スチレンと光重合開始剤のモル比([スチレン]:[光重合開始剤])は100:5であった。次に、このようにして得られた混合物の全量を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)1.81mL(1.75g)中に添加して溶解した後、30分間撹拌することにより、前記スチレンの含有量が40質量%となるコーティング液を得た。
<Coating liquid preparation process (D)>
First, in a brown sample tube, styrene (C 6 H 5 -CH = CH 2: 1 functional monomer) 1.04 g and a photopolymerization initiator (BASF Co., Ltd. under the trade name "Irgacure 651") 0. 13 g was added to obtain a mixture. The molar ratio of the styrene to the photopolymerization initiator in the mixture ([styrene]:[photopolymerization initiator]) was 100:5. Next, the total amount of the mixture thus obtained was added to 1.81 mL (1.75 g) of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as a solvent and dissolved, followed by stirring for 30 minutes, A coating liquid having a styrene content of 40 mass% was obtained.

このような比較例2において得られた硬化膜の表面(光照射面:空気と接する面)上の任意の縦500nm、横500nmの領域のSPM像を求め、実施例1と同様にして、凹凸最大高さの平均値、分布及び凹凸の平均ピッチを求めたところ、凹凸最大高さの平均値は0.5nmであり、凹凸最大高さの分布は0.2〜2.0nmの範囲にあり、凹凸の平均ピッチは20.5nmであった(なお、凹凸の平均ピッチを求める際に観測した凸部の総数は5個であった)。得られた結果を表1に示す。 An SPM image of an area of arbitrary length 500 nm and width 500 nm on the surface (light irradiation surface: surface in contact with air) of the cured film obtained in Comparative Example 2 was obtained, and unevenness was obtained in the same manner as in Example 1. When the average value of the maximum heights, the distribution and the average pitch of the unevenness were determined, the average value of the maximum unevennesses was 0.5 nm, and the distribution of the maximum unevenness was in the range of 0.2 to 2.0 nm. The average pitch of the irregularities was 20.5 nm (note that the total number of convex portions observed when determining the average pitch of the irregularities was 5). The results obtained are shown in Table 1.

(比較例3)
コーティング液の調製工程(A)により得られたコーティング液を用いる代わりに、下記コーティング液の調製工程(E)を実施して得られたコーティング液を用い、かつ、エンボス構造体の調製工程における紫外光の照射の条件を、雰囲気ガス:空気、圧力:大気圧、温度(重合時の温度):室温(25℃)の条件(環境)下において、波長:365nmの紫外光を照射強度(照度):15.5mW/cmで15分間照射する条件に変更した以外は実施例1と同様にして硬化膜を得た。
(Comparative example 3)
Instead of using the coating liquid obtained in the coating liquid preparing step (A), the coating liquid obtained by carrying out the following coating liquid preparing step (E) is used, and the ultraviolet ray in the step of preparing the embossed structure is used. Under the conditions (environment) of atmospheric gas: air, pressure: atmospheric pressure, temperature (temperature at the time of polymerization): room temperature (25° C.), the irradiation intensity of light is an irradiation intensity (illuminance) of ultraviolet light having a wavelength of 365 nm. A cured film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the irradiation conditions were changed to 15.5 mW/cm 2 for 15 minutes.

〈コーティング液の調製工程(E)〉
先ず、褐色のサンプル管の中に、上記一般式(1)で表されるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA:東京化成工業社製、6官能アクリレート)2.89gと、スチレン(C−CH=CH:1官能のモノマー)0.52gと、光重合開始剤(BASF社製の商品名「イルガキュア651」)0.13gとを添加して混合物を得た。なお、前記混合物中のモノマーの総モル量(6官能アクリレートと1官能のモノマーの総モル量)と光重合開始剤のモル比([モノマーの総モル量]:[光重合開始剤])は100:5であり、前記混合物中のジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとスチレンのモル比([ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート]:[スチレン])は50:50であった。次に、このようにして得られた混合物の全量を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)5.48mL(5.31g)中に添加して溶解した後、30分間撹拌することにより、前記モノマーの含有量(総量)が40質量%となるコーティング液を得た。
<Coating liquid preparation process (E)>
First, in a brown sample tube, 2.89 g of dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA: a 6-functional acrylate manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) represented by the above general formula (1) and styrene (C 6 H 5 -). CH = CH 2: to give 1 and functional monomer) 0.52 g, photoinitiator (BASF Corporation under the trade name "Irgacure 651") mixture were added to 0.13 g. The total molar amount of the monomers (total molar amount of the hexafunctional acrylate and monofunctional monomer) to the molar ratio of the photopolymerization initiator ([total molar amount of monomers]:[photoinitiator]) in the mixture is It was 100:5, and the molar ratio of dipentaerythritol hexaacrylate to styrene in the mixture ([dipentaerythritol hexaacrylate]:[styrene]) was 50:50. Next, the total amount of the mixture thus obtained was added to 5.48 mL (5.31 g) of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as a solvent and dissolved, and then stirred for 30 minutes, A coating liquid having a content (total amount) of the monomers of 40% by mass was obtained.

このような比較例3において得られた硬化膜の表面(光照射面:空気と接する面)上の任意の縦500nm、横500nmの領域のSPM像を求め、実施例1と同様にして、凹凸最大高さの平均値、分布及び凹凸の平均ピッチを求めたところ、凹凸最大高さの平均値は1.4nmであり、凹凸最大高さの分布は0.8〜2.8nmの範囲にあり、凹凸の平均ピッチは22.7nmであった(なお、凹凸の平均ピッチを求める際に観測した凸部の総数は5個であった)。得られた結果を表1に示す。 An SPM image of an area of arbitrary length 500 nm and width 500 nm on the surface (light-irradiated surface: surface in contact with air) of the cured film obtained in Comparative Example 3 was obtained, and unevenness was obtained in the same manner as in Example 1. When the average value of the maximum heights, the distribution and the average pitch of the unevenness were obtained, the average value of the maximum unevennesses was 1.4 nm, and the distribution of the maximum unevenness was in the range of 0.8 to 2.8 nm. The average pitch of the irregularities was 22.7 nm (the total number of convex portions observed when obtaining the average pitch of the irregularities was 5). The results obtained are shown in Table 1.

表1に示す結果からも明らかなように、実施例1及び比較例2〜3はいずれも総重合時間(光の照射時間の合計)が15分となっているが、実施例1で得られたエンボス構造体においては、凹凸最大高さの平均値が10.5nmとなり、かつ、凹凸最大高さの分布が8.3〜13.1nmの範囲となるような十分な凹凸高さのエンボス構造が形成されているのに対して、実施例1よりも光の積算照射量(照射強度×時間)が大きい比較例2〜3においては、そもそも凹凸最大高さの平均値が1.4nm以下となり、凹凸最大高さの平均値が2.0nm以上とはならず、かつ、凹凸最大高さの分布が0.2〜2.8nmの範囲(比較例2:0.2〜2.0nm、比較例3:0.8〜2.8nm)となっており、凹凸の最大高さの分布が1.0nm以上の範囲とはならず、必ずしも十分な凹凸高さを有するエンボス構造を形成することができなかった。このように、表1に示す結果から、4〜8官能の多官能アクリル系モノマーを重合性材料に利用した本発明のナノエンボス構造体の製造方法(実施例1)によれば、簡便な方法で、十分な凹凸高さを有するナノエンボス構造体を効率よく形成できることが分かった。 As is clear from the results shown in Table 1, in Example 1 and Comparative Examples 2 to 3, the total polymerization time (total light irradiation time) was 15 minutes, but it was obtained in Example 1. In the embossed structure, the embossed structure has a sufficient unevenness height such that the average value of the unevenness maximum height is 10.5 nm and the distribution of the unevenness maximum height is in the range of 8.3 to 13.1 nm. On the other hand, in Comparative Examples 2 to 3 in which the integrated irradiation amount of light (irradiation intensity×time) is larger than that in Example 1, the average maximum unevenness height is 1.4 nm or less. The average value of the maximum unevenness height is not 2.0 nm or more, and the distribution of the maximum unevenness height is in the range of 0.2 to 2.8 nm (Comparative Example 2: 0.2 to 2.0 nm, comparison (Example 3: 0.8 to 2.8 nm), the distribution of the maximum height of the unevenness is not in the range of 1.0 nm or more, and it is not always possible to form an embossed structure having a sufficient unevenness height. could not. As described above, from the results shown in Table 1, according to the method for producing a nano-embossed structure of the present invention (Example 1) in which a 4- to 8-functional polyfunctional acrylic monomer is used as a polymerizable material, a simple method is provided. Then, it was found that the nano-embossed structure having a sufficient height of irregularities can be efficiently formed.

また、4〜8官能の多官能アクリル系モノマーを70モル%以上含有する重合性材料からなる膜を利用した実施例2(本発明のナノエンボス構造体の製造方法)においては、凹凸最大高さの平均値が4.0nmとなり、かつ、凹凸最大高さの分布が3.0〜5.6nmの範囲となるような、十分な凹凸高さのエンボス構造が形成されているのに対して、4〜8官能の多官能アクリル系モノマーの含有量が50モル%の重合性材料からなる膜を利用した比較例3においては、凹凸最大高さの平均値が1.4nmとなり、かつ、凹凸最大高さの分布が0.8〜2.8nmの範囲となっており、必ずしも十分な凹凸高さを有するエンボス構造を形成することができなかった。 Further, in Example 2 (method for producing a nano-embossed structure of the present invention) using a film made of a polymerizable material containing 70 mol% or more of a 4- to 8-functional polyfunctional acrylic monomer, the maximum unevenness height was set. While an embossed structure having a sufficient unevenness height is formed such that the average value of is 4.0 nm and the maximum unevenness height distribution is in the range of 3.0 to 5.6 nm. In Comparative Example 3 using a film made of a polymerizable material having a content of the 4- to 8-functional polyfunctional acrylic monomer of 50 mol %, the average maximum unevenness height was 1.4 nm, and the maximum unevenness was The height distribution was in the range of 0.8 to 2.8 nm, and it was not always possible to form an embossed structure having a sufficient unevenness height.

なお、比較例1は、2官能のアクリル系モノマーを重合性材料として利用した例であるが、上記結果からも明らかなように、紫外光の積算照射量(照射強度×時間)を他の実施例や比較例と比較して最大としているにも拘わらず、酸素含有雰囲気下においては重合が十分に進行せず、重合後に得られる膜がタック性のあるものとなっていた。 In addition, Comparative Example 1 is an example in which a bifunctional acrylic monomer is used as the polymerizable material, but as is clear from the above results, the cumulative irradiation amount of ultraviolet light (irradiation intensity×time) was changed to another value. Despite the maximum compared to the Examples and Comparative Examples, the polymerization did not proceed sufficiently in the oxygen-containing atmosphere, and the film obtained after the polymerization had tackiness.

以上のような実施例1〜2及び比較例1〜3の結果から、4〜8官能の多官能アクリル系モノマーを70モル%以上含有する重合性材料を利用することによって、酸素含有雰囲気下において、十分な凹凸高さを有するナノエンボス構造体を効率よく製造することが可能となることが分かった。 From the results of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 3 as described above, it is possible to use a polymerizable material containing 70 mol% or more of a polyfunctional acrylic monomer having 4 to 8 functionalities in an oxygen-containing atmosphere. It was found that it is possible to efficiently manufacture a nano-embossed structure having a sufficient height of irregularities.

以上説明したように、本発明によれば、煩雑なエッチング工程などを施す必要なく、微細な凹凸構造からなるナノエンボス構造を形成することができ、ナノエンボス構造体を簡便に効率よく製造することを可能とするナノエンボス構造体の製造方法、その製造方法に利用するナノエンボス構造体製造用の重合性材料、並びに、その製造方法により得られるナノエンボス構造体を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to form a nano-embossed structure composed of a fine uneven structure without performing a complicated etching step or the like, and to easily and efficiently manufacture a nano-embossed structure. It is possible to provide a method for producing a nano-embossed structure capable of achieving the above, a polymerizable material for producing a nano-embossed structure used in the production method, and a nano-embossed structure obtained by the production method.

このように、本発明のナノエンボス構造体の製造方法は、ナノエンボス構造体を簡便に効率よく製造することが可能であり、かつ、得られるエンボス構造(凹凸構造)に、その構造に応じて、例えば、超撥水性、超親水性、構造色、構造複屈折性、偏光変換性、反射防止性、接着性等といった様々な機能を発現させることも可能であるため、エレクトロニクスからフォトニクス、医療材料等の分野において利用する凹凸構造を形成するための方法等に特に有用である。 As described above, the method for producing a nano-embossed structure of the present invention can easily and efficiently produce a nano-embossed structure, and the obtained embossed structure (concavo-convex structure) can be produced according to the structure. For example, various functions such as superhydrophobicity, superhydrophilicity, structural color, structural birefringence, polarization conversion property, antireflection property, adhesive property, etc. can be exhibited, so that from electronics to photonics and medical materials. It is particularly useful for a method for forming a concavo-convex structure used in such fields.

L:凹凸曲線の基準長さ(スキャン長さ)、D:凹凸の最大高さ、A:水平面に対して垂直な方向(面外方向)、P1:凸部の最大の高さを有する頂点、P2:凹部の最大深さを有する頂点(水平面から最小の高さを有する頂点)。 L: reference length of the concave-convex curve (scan length), D: maximum height of the concave-convex, A: direction perpendicular to the horizontal plane (out-of-plane direction), P1: vertex having the maximum height of the convex portion, P2: vertex having the maximum depth of the recess (vertex having the minimum height from the horizontal plane).

Claims (6)

4〜8官能のアクリル系モノマーから選択される少なくとも1種の多官能アクリル系モノマー(A)、及び、炭素−炭素二重結合を有する官能基の数が1〜3のモノマーから選択される少なくとも1種のモノマー(B)のうちの少なくとも1種を含有し、かつ、前記多官能アクリル系モノマー(A)の含有量が前記多官能アクリル系モノマー(A)及び前記モノマー(B)の総量に対して70モル%以上である重合性材料を調製する工程、前記重合性材料からなる膜を形成する工程、及び、酸素を15容量%以上含有する酸素含有雰囲気下において前記膜に光を照射して光重合することにより、該膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を自己組織的に形成する工程を有することを特徴とするナノエンボス構造体の製造方法。 At least one polyfunctional acrylic monomer (A) selected from 4- to 8-functional acrylic monomers, and at least a monomer having 1 to 3 carbon-carbon double bond-containing functional groups. At least one of the one type of monomer (B) is contained, and the content of the polyfunctional acrylic monomer (A) is the total amount of the polyfunctional acrylic monomer (A) and the monomer (B). On the other hand, a step of preparing a polymerizable material having a content of 70 mol% or more, a step of forming a film made of the polymerizable material, and irradiating the film with light in an oxygen-containing atmosphere containing 15% by volume or more of oxygen. A method for producing a nano-embossed structure, comprising a step of self-organizing a nano-embossed structure on a surface of the film in contact with oxygen by photopolymerization. 前記重合性材料からなる膜の膜厚が0.1〜100μmであることを特徴とする請求項1に記載のナノエンボス構造体の製造方法。 The method for producing a nano-embossed structure according to claim 1, wherein the film made of the polymerizable material has a thickness of 0.1 to 100 μm. 前記ナノエンボス構造が、任意の5点以上の凹凸最大高さの平均値が2〜1000nmである凹凸構造であることを特徴とする請求項1又は2に記載のナノエンボス構造体の製造方法。 The method for producing a nano-embossed structure according to claim 1 or 2, wherein the nano-embossed structure is a concavo-convex structure in which an average value of the concavo-convex maximum heights at arbitrary 5 points or more is 2 to 1000 nm. 前記モノマー(B)中の前記炭素−炭素二重結合を有する官能基が、アクリル基、メタクリル基及びビニル基からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のナノエンボス構造体の製造方法。 The functional group having a carbon-carbon double bond in the monomer (B) is at least one selected from the group consisting of an acryl group, a methacryl group and a vinyl group. The method for producing a nano-embossed structure according to any one of the above. 前記膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を自己組織的に形成する工程において、前記酸素の存在により前記膜内において重合の進行度のばらつきを発生させることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のナノエンボス構造体の製造方法。The process of forming a nano-embossed structure on the surface of the film in contact with oxygen in a self-organizing manner causes the progress of polymerization to vary within the film due to the presence of the oxygen. The method for producing a nano-embossed structure according to any one of the above. 前記膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を自己組織的に形成する工程において、前記膜の前記酸素に接する面と平行な方向及び前記膜の前記酸素に接する面と垂直な方向の双方の方向に、重合により形成されるポリマーが集積する部分と未反応モノマーが拡散して流出する部分とを自然発生的に発生させて、前記膜の酸素と接する表面にナノエンボス構造を自己組織的に形成することを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載のナノエンボス構造体の製造方法。In the step of self-organizing a nano-embossed structure on the surface of the film in contact with oxygen, both directions parallel to the surface of the film in contact with oxygen and the direction perpendicular to the surface of the film in contact with oxygen. In addition, by spontaneously generating a part where the polymer formed by the polymerization accumulates and a part where the unreacted monomer diffuses and flows out, a nano-embossed structure is self-organized on the surface of the film in contact with oxygen. The method for producing a nano-embossed structure according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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