JP6398661B2

JP6398661B2 - Particle separation method

Info

Publication number: JP6398661B2
Application number: JP2014243040A
Authority: JP
Inventors: 登山　伸人; 登山　　伸人; 仁美草原; 高橋　洋一; 洋一高橋; 梅田　和夫; 和夫梅田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2034-12-01
Also published as: JP2016104470A

Description

本発明は、所定の粒子径を有する粒子を含む粒子混合物から当該粒子を分離する方法に関する。 The present invention relates to a method for separating particles from a particle mixture containing particles having a predetermined particle size.

粒子径がナノサイズのナノ粒子（例えば、粒子径が数ｎｍ〜数十ｎｍ程度）は、粒子径がサブミクロンサイズやミクロンサイズの粒子（サブミクロン粒子、ミクロン粒子）とは全く異なる物理的・化学的性質や機能を示すため、産業界において広く注目されている。例えば、当該ナノ粒子は、他の媒体に含有させることで、ナノ粒子に特有の機能を製品に付加する等の目的で利用される。そして、ナノ粒子の粒度分布が、当該ナノ粒子を含む製品における機能等に大きく影響することから、ナノ粒子に特徴的な機能が当該製品において効果的に奏されるために、粒度分布が極めて狭小であって、実質的に均一な粒子径を有するナノ粒子を得ることが求められている。 Nano-sized nanoparticles (for example, particle diameters of several nanometers to several tens of nanometers) are physically different from submicron or micron-sized particles (submicron particles, micron particles). Due to its chemical properties and functions, it has gained widespread attention in industry. For example, the nanoparticle is used for the purpose of adding a function peculiar to the nanoparticle to a product by being contained in another medium. Since the particle size distribution of the nanoparticles greatly affects the function and the like in the product containing the nanoparticle, the particle size distribution is extremely narrow in order to effectively perform the characteristic function of the nanoparticle in the product. However, it is required to obtain nanoparticles having a substantially uniform particle size.

広範な粒度分布（例えば、粒子径が数ｎｍ〜数μｍ程度の粒度分布）を有する、ナノ粒子を含む粒子混合物から、目的とする粒子径であって、実質的に均一な粒子径を有するナノ粒子を分離する方法として、従来、重力分離機、慣性分離機、遠心分離機等の分離機を用いた分離法が知られている。しかしながら、市販されている多くの分離機は、粒子径がミクロンサイズの粒子を分離することができるものの、ナノ粒子を分離することはできない。 From a particle mixture containing nanoparticles having a wide particle size distribution (for example, a particle size distribution with a particle size on the order of several nanometers to several micrometers), a nanoparticle having a target particle size and a substantially uniform particle size. As a method for separating particles, conventionally, a separation method using a separator such as a gravity separator, an inertia separator, or a centrifugal separator is known. However, many commercially available separators can separate particles having a particle size of micron size, but cannot separate nanoparticles.

そこで、粒度分布が極めて狭小であって、実質的に均一な粒子径を有するナノ粒子を得る方法として、従来、膜濾過法が提案されている（特許文献１参照）。かかる膜濾過法は、目的とする粒子径のナノ粒子に適した限外濾過膜を用い、ナノ粒子溶液をクロスフロー濾過することにより、当該ナノ粒子を分離する方法である。 Therefore, a membrane filtration method has been conventionally proposed as a method for obtaining nanoparticles having a very narrow particle size distribution and a substantially uniform particle size (see Patent Document 1). Such a membrane filtration method is a method of separating nanoparticles by cross-flow filtration of a nanoparticle solution using an ultrafiltration membrane suitable for nanoparticles having a target particle size.

特開２０１０−０４６６２１号公報JP 2010-046621 A

上記特許文献１に記載の方法によれば、限外濾過膜を用いたクロスフロー濾過を行うことで、粒子径１〜５００ｎｍ程度のナノ粒子を効率的に分離することができる。かかる方法において、限外濾過膜としては、分画粒子径が分離目的ナノ粒子及び不純物ナノ粒子の粒子径の０．５〜２倍のものが用いられる。 According to the method described in Patent Document 1, nanoparticles having a particle diameter of about 1 to 500 nm can be efficiently separated by performing crossflow filtration using an ultrafiltration membrane. In this method, as the ultrafiltration membrane, one having a fractional particle size of 0.5 to 2 times the particle size of the separation-target nanoparticles and impurity nanoparticles is used.

このような微細な分画粒子径を有する限外濾過膜を用いてクロスフロー濾過を行う場合、相応に高い膜面流速でナノ粒子溶液を流さなければ、膜面が汚染されてしまい、濾過効率が低下してしまうおそれがある。そのため、上記特許文献１に記載の方法においては、ナノ粒子分離のためのランニングコストが増大してしまうという問題がある。 When performing cross-flow filtration using an ultrafiltration membrane having such a fine fractional particle size, the membrane surface will be contaminated if the nanoparticle solution is not flowed at a correspondingly high membrane surface flow rate, resulting in filtration efficiency. May decrease. Therefore, the method described in Patent Document 1 has a problem that the running cost for separating nanoparticles increases.

このような課題に鑑みて、本発明は、広範な粒度分布を有する粒子混合物から、極めて狭小な粒度分布を有し、かつ実質的に均一な粒子径の分離対象粒子を簡便に、かつ低コストで分離する方法を提供することを目的とする。 In view of such problems, the present invention provides a simple and low-cost separation target particle having a very narrow particle size distribution and a substantially uniform particle size from a particle mixture having a wide particle size distribution. It is an object of the present invention to provide a method for separation by the above method.

上記課題を解決するために、本発明は、粒子混合物に含まれる分離対象粒子を分離する方法であって、前記分離対象粒子は、所定の粒度分布を有し、前記方法は、微細凹凸パターンを有する粒子分離用基板における前記微細凹凸パターンに、前記粒子混合物と分散媒とを含む分散液を少なくとも接触させる工程と、前記粒子分離用基板上の前記分散液から前記分散媒を除去する工程と、前記粒子分離用基板上の前記分離対象粒子を回収する工程とを含み、前記微細凹凸パターンの表面が、前記分散媒に対して親和性を有する表面であり、前記微細凹凸パターンの寸法は、前記分離対象粒子の最大粒子径と実質的に同一である又は前記分離対象粒子の最小粒子径よりも小さいことを特徴とする粒子分離方法を提供する（発明１）。 In order to solve the above problems, the present invention is a method for separating particles to be separated contained in a particle mixture, wherein the particles to be separated have a predetermined particle size distribution, and the method comprises a fine uneven pattern. A step of bringing at least a dispersion containing the particle mixture and a dispersion medium into contact with the fine concavo-convex pattern in the particle separation substrate, and a step of removing the dispersion medium from the dispersion on the particle separation substrate; Recovering the separation target particles on the particle separation substrate, the surface of the fine concavo-convex pattern is a surface having affinity for the dispersion medium, and the dimension of the fine concavo-convex pattern is Provided is a particle separation method characterized by being substantially the same as the maximum particle size of the separation target particles or smaller than the minimum particle size of the separation target particles (Invention 1).

また、本発明は、粒子混合物に含まれる分離対象粒子を分離する方法であって、前記分離対象粒子は、所定の粒度分布を有し、前記方法は、前記粒子混合物と分散媒とを含む第１分散液を、第１微細凹凸パターンを有する第１粒子分離用基板における前記第１微細凹凸パターンに少なくとも接触させる工程と、前記第１粒子分離用基板上の前記第１分散液から前記分散媒を除去する工程と、前記第１粒子分離用基板上の前記分離対象粒子の最大粒子径以下又は最小粒子径以上の粒子を回収する工程と、前記回収した粒子と分散媒とを含む第２分散液を、第２微細凹凸パターンを有する第２粒子分離用基板における前記第２微細凹凸パターンに少なくとも接触させる工程と、前記第２粒子分離用基板上の前記第２分散液から前記分散媒を除去する工程と、前記第２粒子分離用基板上の前記分離対象粒子を回収する工程とを含み、前記第１微細凹凸パターンの表面が、前記第１分散液に含まれる前記分散媒に対して親和性を有する表面であり、前記第２微細凹凸パターンの表面が、前記第２分散液に含まれる前記分散媒に対して親和性を有する表面であり、前記第１微細凹凸パターンの寸法は、前記分離対象粒子の前記最大粒子径と実質的に同一である又は前記分離対象粒子の前記最小粒子径よりも小さく、前記第２微細凹凸パターンの寸法は、前記分離対象粒子の前記最小粒子径よりも小さく又は前記分離対象粒子の前記最大粒子径と実質的に同一であることを特徴とする粒子分離方法を提供する（発明２）。 The present invention is also a method for separating the separation target particles contained in the particle mixture, wherein the separation target particles have a predetermined particle size distribution, and the method includes the particle mixture and a dispersion medium. One dispersion at least in contact with the first fine concavo-convex pattern in the first particle separation substrate having the first fine concavo-convex pattern, and the dispersion medium from the first dispersion on the first particle separation substrate. A second dispersion comprising: a step of removing particles; a step of recovering particles having a particle size equal to or smaller than a maximum particle size or greater than a minimum particle size of the particles to be separated on the first particle separation substrate; A step of bringing the liquid into contact with at least the second fine concavo-convex pattern in the second particle separation substrate having the second fine concavo-convex pattern, and removing the dispersion medium from the second dispersion on the second particle separation substrate. You Process and, and a step of recovering the separation subject particles on the second particle separator for the substrate, the surface of the first fine uneven pattern, affinity for the dispersion medium contained in the first dispersion The surface of the second fine concavo-convex pattern is a surface having affinity for the dispersion medium contained in the second dispersion, and the dimension of the first fine concavo-convex pattern is the separation It is substantially the same as the maximum particle diameter of the target particles or smaller than the minimum particle diameter of the separation target particles, and the size of the second fine unevenness pattern is smaller than the minimum particle diameter of the separation target particles. Alternatively, the present invention provides a particle separation method characterized by being substantially the same as the maximum particle size of the particles to be separated (Invention 2).

本発明者らが鋭意研究した結果、粒子混合物を分散させた分散液を粒子分離用基板の微細凹凸パターンに接触させた後に、分散媒を除去することで、当該微細凹凸パターンの寸法と実質的に同一の粒子径を有する粒子及び微細凹凸パターンの寸法よりも小さい粒子径を有する粒子が微細凹凸パターン上に付着することが判明した。 As a result of intensive studies by the present inventors, the dispersion liquid in which the particle mixture is dispersed is brought into contact with the fine concavo-convex pattern of the particle separation substrate, and then the dispersion medium is removed, so that the size and substantial size of the fine concavo-convex pattern are substantially reduced. It has been found that particles having the same particle size and particles having a particle size smaller than the size of the fine concavo-convex pattern adhere to the fine concavo-convex pattern.

そのため、上記発明（発明１）において、粒子混合物に含まれる粒子のうち、所定の粒子径以下の粒子を分離対象粒子とする場合、当該分離対象粒子の最大粒子径と実質的に同一の寸法を有する微細凹凸パターンに上記分散液を接触させると、当該分離対象粒子が微細凹凸パターンに付着する。一方、上記発明（発明１）において、粒子混合物に含まれる粒子のうち、所定の粒子径を超える粒子径の粒子を分離対象粒子とする場合、当該分離対象粒子の最小粒子径よりも小さい寸法を有する微細凹凸パターンに上記分散液を接触させると、当該分離対象粒子が微細凹凸パターンに付着しない。したがって、上記発明（発明１）によれば、分離対象粒子の最大粒子径又は最小粒子径に応じた寸法を有する微細凹凸パターンに分散液を接触させ、分散媒を除去することで、当該微細凹凸パターンに付着する又は付着しない分離対象粒子を簡便に、かつ低コストで分離し、回収することができる。 Therefore, in the said invention (invention 1), when the particle | grains below a predetermined particle diameter are used as separation object particle | grains among the particles contained in a particle mixture, the dimension substantially the same as the largest particle diameter of the said separation object particle | grain is used. When the dispersion liquid is brought into contact with the fine concavo-convex pattern, the separation target particles adhere to the fine concavo-convex pattern. On the other hand, in the said invention (invention 1), when the particle | grains exceeding the predetermined particle diameter are used as the separation target particles among the particles contained in the particle mixture, the size is smaller than the minimum particle diameter of the separation target particles. When the dispersion liquid is brought into contact with the fine concavo-convex pattern, the separation target particles do not adhere to the fine concavo-convex pattern. Therefore, according to the said invention (invention 1), the fine unevenness | corrugation is made by making a dispersion liquid contact the fine unevenness | corrugation pattern which has a dimension according to the largest particle diameter or the minimum particle diameter of the separation object particle, and removing a dispersion medium. Separation target particles that adhere or do not adhere to the pattern can be separated and collected easily and at low cost.

また、上記発明（発明２）によれば、分離対象粒子の最大粒子径又は最小粒子径に応じた寸法を有する第１微細凹凸パターンを有する第１粒子分離用基板と、分離対象粒子の最小粒子径又は最大粒子径に応じた寸法を有する第２微細凹凸パターンを有する第２粒子分離用基板とを用いることで、分離対象粒子を簡便に、かつ低コストで分離し、回収することができる。 Moreover, according to the said invention (invention 2), the 1st particle | grain separation board | substrate which has the 1st fine uneven | corrugated pattern which has a dimension according to the largest particle diameter or the minimum particle diameter of separation object particle | grains, and the minimum particle of separation object particle | grains By using the second particle separation substrate having the second fine concavo-convex pattern having a size corresponding to the diameter or the maximum particle diameter, the separation target particles can be separated and collected easily and at low cost.

上記発明（発明１，２）においては、前記分散媒を除去する工程において、前記分散媒を蒸発させることにより、前記分散液から前記分散媒を除去するのが好ましい（発明３）。上記発明（発明１〜３）においては、前記分離対象粒子の最大粒子径と最小粒子径との差分が、４００ｎｍ以下であるのが好ましい（発明４）。上記発明（発明１〜５）においては、前記分離対象粒子が、金属酸化物粒子であるのが好ましい（発明５）。上記発明（発明１〜５）においては、前記粒子分離用基板における前記微細凹凸パターンの形成されていない表面が、前記分散媒に対する撥液性を有する表面であるのが好ましい（発明６）。 In the said invention (invention 1 and 2), it is preferable to remove the said dispersion medium from the said dispersion liquid by evaporating the said dispersion medium in the process of removing the said dispersion medium (invention 3). In the said invention (invention 1-3), it is preferable that the difference of the maximum particle diameter of the said isolation | separation object particle | grain and the minimum particle diameter is 400 nm or less (invention 4). In the said invention (invention 1-5), it is preferable that the said isolation | separation object particle | grain is a metal oxide particle (invention 5) . In the above SL invention (invention 1 to 5), a surface which is not formed of the fine concavo-convex pattern in the particle separator substrate is preferably a surface having liquid repellency with respect to the dispersion medium (invention 6).

本発明によれば、広範な粒度分布を有する粒子混合物から、極めて狭小な粒度分布を有し、かつ実質的に均一な粒子径の分離対象粒子を簡便に、かつ低コストで分離する方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for separating particles to be separated having a very narrow particle size distribution and a substantially uniform particle size from a particle mixture having a wide particle size distribution easily and at low cost is provided. can do.

図１は、本発明の一実施形態に係る粒子分離方法の各工程を切断端面図にて概略的に示す工程フロー図である。FIG. 1 is a process flow diagram schematically showing each step of a particle separation method according to an embodiment of the present invention in a cut end view. 図２は、図１に示す各工程のうちの分散媒を除去する工程（図１（Ｂ））における粒子の挙動を説明するための部分拡大切断端面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cut end view for explaining the behavior of particles in the step of removing the dispersion medium (FIG. 1B) among the steps shown in FIG. 図３は、本発明の一実施形態における第１粒子分離用基板及び第２粒子分離用基板の概略構成を示す切断端面図である。FIG. 3 is a cut end view showing a schematic configuration of the first particle separation substrate and the second particle separation substrate in one embodiment of the present invention. 図４は、本発明の一実施形態に係る粒子分離方法の各工程のうち、図１に示す工程に続く工程を切断端面図にて概略的に示す工程フロー図である。FIG. 4 is a process flow diagram schematically showing, in a cut end view, a process following the process shown in FIG. 1 among the processes of the particle separation method according to the embodiment of the present invention. 図５は、図４に示す各工程のうちの分散媒を除去する工程（図４（Ｂ））における粒子の挙動を説明するための部分拡大切断端面図である。FIG. 5 is a partially enlarged cut end view for explaining the behavior of particles in the step of removing the dispersion medium (FIG. 4B) among the steps shown in FIG. 図６は、本発明の一実施形態における第１粒子分離用基板及び第２粒子分離用基板の作製方法を切断端面図にて概略的に示す工程フロー図である。FIG. 6 is a process flow diagram schematically showing a manufacturing method of the first particle separation substrate and the second particle separation substrate in one embodiment of the present invention in a cut end view.

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係る粒子分離方法においては、まず、分離対象粒子１１を含む粒子混合物と分散媒とを含む分散液１０を調製する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the particle separation method according to the present embodiment, first, a dispersion 10 including a particle mixture including the separation target particles 11 and a dispersion medium is prepared.

本実施形態において分離の対象となる分離対象粒子１１としては、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の金属酸化物粒子であって、粒子径５０〜５００ｎｍ程度のものが挙げられる。また、上記分離対象粒子１１は、上記粒子径（算術平均粒子径）を含む範囲内の所定の粒度分布（粒度分布内の最大粒子径Ｄ_MAXと最小粒子径Ｄ_MINとの差分が４００ｎｍ以下程度、好適には２００ｎｍ以下程度、特に好適には１００ｎｍ以下程度）を有するものである。なお、本実施形態において「粒子の粒子径」とは、当該粒子の算術平均粒子径を意味し、当該算術平均粒子径は、光学顕微鏡（ニコン社製，製品名：ＥｃｌｉｐｓｅＬ２００）、走査型電子顕微鏡（例えば、Ｖｉｓｔｅｃ社製，製品名：ＬＷＭ９０００等）等を用いて測定され得る。また、上記粒度分布は、粒度分布測定装置（例えば、日機装社製，製品名：ナノトラックＷａｖｅ等）を用いて測定され得る。 Examples of the separation target particles 11 to be separated in the present embodiment include metal oxide particles such as Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , ZnO, and ITO, and those having a particle diameter of about 50 to 500 nm. . The separation target particle 11 has a predetermined particle size distribution within the range including the particle size (arithmetic average particle size) (the difference between the maximum particle size D _MAX and the minimum particle size D _MIN in the particle size distribution is about 400 nm or less. , Preferably about 200 nm or less, particularly preferably about 100 nm or less. In this embodiment, “particle diameter of particle” means an arithmetic average particle diameter of the particle, and the arithmetic average particle diameter is an optical microscope (manufactured by Nikon Corporation, product name: Eclipse L200), scanning electron. It can be measured using a microscope (for example, manufactured by Vistec, product name: LWM9000, etc.). The particle size distribution can be measured using a particle size distribution measuring device (for example, Nikkiso Co., Ltd., product name: Nanotrack Wave, etc.).

上述したような金属酸化物粒子を製造する方法としては、例えば、ジェットミル法等の粉砕法等が挙げられる。このような方法で製造された金属酸化物粒子は、上記分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MINよりも小さい粒子径（１ｎｍ以上５０ｎｍ未満程度）を有する粒子、並びに上記分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXよりも大きい粒子径（５００ｎｍ超２μｍ以下程度）を有する粒子及び／又は粒子の凝集体をも含む粒子混合物として得られる。すなわち、当該粒子混合物は、１ｎｍ〜２μｍ程度の広範な粒度分布を有するものである。本実施形態に係る粒子分離方法によれば、上記のような広範な粒度分布を有する粒子混合物から、極めて狭小な粒度分布を有し、かつ極めて微小な分離対象粒子１１（金属酸化物粒子）を分離することができる。 Examples of the method for producing the metal oxide particles as described above include a pulverization method such as a jet mill method. The metal oxide particles produced by such a method are particles having a particle size (1 nm or more and less than about 50 nm) smaller than the minimum particle size D _{MIN of the} separation target particles 11 and the maximum particles of the separation target particles 11. It is obtained as a particle mixture including particles having a particle size larger than the diameter D _MAX (over 500 nm and about 2 μm or less) and / or aggregates of particles. That is, the particle mixture has a wide particle size distribution of about 1 nm to 2 μm. According to the particle separation method according to the present embodiment, from the particle mixture having a wide particle size distribution as described above, the separation target particles 11 (metal oxide particles) having an extremely narrow particle size distribution and extremely fine are obtained. Can be separated.

分散媒としては、上記粒子混合物に含まれる分離対象粒子１１の凝集、変性、溶解等を起こすことなく、当該粒子混合物を好適に分散させ得る溶媒であって、後述する第１粒子分離用基板１（図３参照）における第１微細凹凸パターン３に対して親和性を有する溶媒であればよく、例えば、純水、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等のアルコール類等が挙げられる。 The dispersion medium is a solvent that can suitably disperse the particle mixture without causing aggregation, modification, dissolution, or the like of the separation target particles 11 contained in the particle mixture, and the first particle separation substrate 1 described later. Any solvent that has an affinity for the first fine concavo-convex pattern 3 in FIG. 3 may be used, and examples thereof include pure water and alcohols such as isopropyl alcohol (IPA).

分散液１０における粒子混合物の濃度は、特に限定されるものではないが、０．３〜３．０ｇ／Ｌ程度であるのが好ましく、０．５〜１．０ｇ／Ｌ程度であるのが特に好ましい。当該濃度が０．３ｇ／Ｌ未満であると、分散液１０における分散媒の量が相対的に多くなることで、本実施形態に係る粒子分離方法の１回の実施によって得られる分離対象粒子１１の量が少なくなり、処理効率が低下するおそれがある。一方、当該濃度が３．０ｇ／Ｌを超えると、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３上に分離対象粒子１１を集中させ難くなり、分離対象粒子１１の分離効率が低下するおそれがある。 The concentration of the particle mixture in the dispersion 10 is not particularly limited, but is preferably about 0.3 to 3.0 g / L, particularly about 0.5 to 1.0 g / L. preferable. When the concentration is less than 0.3 g / L, the amount of the dispersion medium in the dispersion liquid 10 is relatively increased, so that the separation target particles 11 obtained by performing the particle separation method according to the present embodiment once. There is a risk that the processing efficiency will be reduced. On the other hand, when the concentration exceeds 3.0 g / L, it becomes difficult to concentrate the separation target particles 11 on the first fine unevenness pattern 3 of the first particle separation substrate 1, and the separation efficiency of the separation target particles 11 decreases. There is a fear.

分散液１０を調製する方法としては、粒子混合物に含まれる粒子（特に分離対象粒子１１）を可能な限り凝集させない方法であればよく、例えば、ボールミル等を用いた調製方法等が挙げられる。 The dispersion 10 may be prepared by any method that does not aggregate the particles (particularly the separation target particles 11) contained in the particle mixture as much as possible. Examples thereof include a preparation method using a ball mill or the like.

次に、粒子混合物と分散媒とを含む分散液１０を、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に接触させる（図１（Ａ）参照）。かかる分散液１０は、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に少なくとも接触していればよいが、第１微細凹凸パターン３とその周囲の第１微細凹凸パターン３が形成されていない面とに接触していてもよい。本実施形態において、粒子混合物に含まれる分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXと、第１微細凹凸パターン３のパターン寸法とが実質的に同一であるため、上記最大粒子径Ｄ_MAX以下の粒子径を有する粒子１１，１３は、第１微細凹凸パターン３に付着する。一方、粒子混合物中に含まれる粒子のうち、上記最大粒子径Ｄ_MAXよりも大きい粒子径を有する粒子１２は、第１微細凹凸パターン３に付着しない。したがって、上記分散液１０を第１微細凹凸パターン３に接触させ、後述する工程（図１（Ｃ）参照）にて分散媒を除去することで、分離対象粒子１１を含む、最大粒子径Ｄ_MAX以下の粒子径を有する粒子１１，１３のみを第１微細凹凸パターン３上に残存させることができる。 Next, the dispersion liquid 10 containing the particle mixture and the dispersion medium is brought into contact with the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1 (see FIG. 1A). The dispersion 10 may be at least in contact with the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1, but the first fine concavo-convex pattern 3 and the surrounding first fine concavo-convex pattern 3 are formed. It may be in contact with no surface. In the present embodiment, since the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particles 11 contained in the particle mixture and the pattern size of the first fine concavo-convex pattern 3 are substantially the same, the particles having the maximum particle diameter D _MAX or less. The particles 11 and 13 having a diameter adhere to the first fine uneven pattern 3. On the other hand, among the particles contained in the particle mixture, the particles 12 having a particle size larger than the maximum particle size D _MAX do not adhere to the first fine concavo-convex pattern 3. Therefore, the dispersion 10 is brought into contact with the first fine concavo-convex pattern 3 and the dispersion medium is removed in a process described later (see FIG. 1C), thereby including the maximum particle diameter D _MAX including the separation target particles 11. Only the particles 11 and 13 having the following particle diameter can be left on the first fine concavo-convex pattern 3.

分散液１０を第１微細凹凸パターン３に接触させる方法としては、例えば、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３上に、分散液１０を滴下する方法等挙げられる。分散液１０の滴下量は、第１粒子分離用基板１における第１微細凹凸パターン３の形成されている領域の大きさ等に応じて適宜設定され得る。 Examples of the method of bringing the dispersion 10 into contact with the first fine concavo-convex pattern 3 include a method of dropping the dispersion 10 on the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1. The dripping amount of the dispersion liquid 10 can be appropriately set according to the size of the region where the first fine unevenness pattern 3 is formed on the first particle separation substrate 1.

第１粒子分離用基板１は、図３に示すように、第１面２１及び第１面２１に対向する第２面２２を有する基材２と、基材２の第１面２１に形成された第１微細凹凸パターン３とを有する。 As shown in FIG. 3, the first particle separation substrate 1 is formed on a first surface 21 and a base 2 having a second surface 22 opposite to the first surface 21, and a first surface 21 of the base 2. And the first fine concavo-convex pattern 3.

基材２としては、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料や、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、その他ポリオレフィン等の樹脂材料等により構成される透明基板；金属基板等を用いることができる。基材２として透明基板を用いると、粒子混合物に含まれる各粒子１１〜１３の挙動を観察しながら分離対象粒子１１の分離操作を行うことができる。 As the substrate 2, glass materials such as quartz glass, synthetic quartz glass, soda glass, fluorite, calcium fluoride, magnesium fluoride, acrylic glass, borosilicate glass, polycarbonate, polypropylene, polyethylene, polystyrene, other polyolefins, etc. A transparent substrate made of a resin material or the like; a metal substrate or the like can be used. When a transparent substrate is used as the base material 2, the separation operation of the separation target particles 11 can be performed while observing the behavior of the particles 11 to 13 included in the particle mixture.

なお、本実施形態において「透明」とは、波長３８０〜７８０ｎｍの光を対象物（本実施形態においては基材２）の片側（第１面２１側）から照射した際、照射された側とは反対側（第２面２２側）へ光が到達することを意味する。好適な基準を透過率で示すならば７０％以上、好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上である。 In the present embodiment, “transparent” means that when light having a wavelength of 380 to 780 nm is irradiated from one side (first surface 21 side) of an object (in the present embodiment, the base material 2), Means that the light reaches the opposite side (the second surface 22 side). If a suitable standard is expressed by transmittance, it is 70% or more, preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more.

基材２の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、第１面２１又は第２面２２側からの平面視において略矩形状、略円形状等であればよい。また、平面視における基材２の大きさや、基材２の厚さも特に限定されるものではい。 The shape of the base material 2 is not specifically limited, For example, what is necessary is just a substantially rectangular shape, a substantially circular shape, etc. in planar view from the 1st surface 21 or the 2nd surface 22 side. Moreover, the magnitude | size of the base material 2 in planar view and the thickness of the base material 2 are not specifically limited.

第１微細凹凸パターン３は、基材２と一体的な構造物として、基材２の第１面２１に形成されている。第１微細凹凸パターン３の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、平面視略円形又は略矩形のピラー状やホール状、ラインアンドスペース状等を挙げることができる。 The first fine concavo-convex pattern 3 is formed on the first surface 21 of the substrate 2 as a structure integrated with the substrate 2. The shape of the 1st fine uneven | corrugated pattern 3 is not specifically limited, For example, planar-view substantially circular shape or a substantially rectangular pillar shape, a hole shape, a line and space shape etc. can be mentioned.

第１微細凹凸パターン３の寸法は、粒子混合物に含まれる分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXと実質的に同一である。例えば、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXが、３００ｎｍ程度である場合、第１微細凹凸パターン３の寸法は、３００ｎｍ超４００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ超３５０ｎｍ以下程度、特に好ましくは３００ｎｍ超３２０ｎｍ以下程度に設定され得る。微細凹凸パターン３の寸法が上記範囲であることで、最大粒子径Ｄ_MAX以下の分離対象粒子１１を第１微細凹凸パターン３に付着させ得る一方、最大粒子径Ｄ_MAXよりも大きい粒子径を有する粒子１２を第１微細凹凸パターン３に付着させ難くなる。 The dimension of the 1st fine uneven | corrugated pattern 3 is substantially the same as the largest particle diameter _DMAX of the separation object particle | grains 11 contained in a particle | grain mixture. For example, when the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particle 11 is about 300 nm, the dimension of the first fine concavo-convex pattern 3 is more than 300 nm to 400 nm or less, preferably more than 300 nm to 350 nm or less, particularly preferably more than 300 nm to 320 nm or less. Can be set to a degree. When the size of the fine concavo-convex pattern 3 is in the above range, the separation target particles 11 having a maximum particle diameter D _MAX or less can be attached to the first fine concavo-convex pattern 3, while having a particle diameter larger than the maximum particle diameter D _MAX. It becomes difficult to adhere the particles 12 to the first fine uneven pattern 3.

なお、第１微細凹凸パターン３の寸法とは、例えば、第１微細凹凸パターン３が平面視略円形又は略矩形のホールパターンである場合、当該ホールパターンの開口の直径又は短辺長さを意味し、第１微細凹凸パターン３がラインアンドスペースパターンである場合、スペースパターンの短手方向の幅を意味する。また、第１微細凹凸パターン３がピラーパターンである場合、第１微細凹凸パターン３の寸法とは、一のピラーパターンとそれに隣接するピラーパターンのうちの最遠位に位置するピラーパターンとの間の長さを意味するものとする。 In addition, the dimension of the 1st fine uneven | corrugated pattern 3 means the diameter or short side length of the opening of the said hole pattern, when the 1st fine uneven | corrugated pattern 3 is a hole pattern of planar view substantially circular shape or a substantially rectangular shape, for example. And when the 1st fine uneven | corrugated pattern 3 is a line and space pattern, the width of the transversal direction of a space pattern is meant. Moreover, when the 1st fine uneven | corrugated pattern 3 is a pillar pattern, the dimension of the 1st fine uneven | corrugated pattern 3 is between the pillar pattern located in the most distal of one pillar pattern and its adjacent pillar pattern. Means the length of

第１微細凹凸パターン３の高さ（アスペクト比）は、特に限定されるものではなく、第１微細凹凸パターン３の寸法に応じて、適宜設定され得る。通常、第１微細凹凸パターン３のアスペクト比が０．５〜３．０程度になるように、第１微細凹凸パターン３の高さが設定され得る。 The height (aspect ratio) of the first fine concavo-convex pattern 3 is not particularly limited and can be appropriately set according to the dimensions of the first fine concavo-convex pattern 3. Usually, the height of the first fine concavo-convex pattern 3 can be set so that the aspect ratio of the first fine concavo-convex pattern 3 is about 0.5 to 3.0.

第１微細凹凸パターン３の表面は、基材２を構成する材料や分散液１０を構成する分散媒の種類等に応じ、分散媒に対して親和性を有する表面を構成するように適宜表面処理（例えば、親溶媒性コーティング剤の塗布処理等）がなされていてもよい。本実施形態に係る粒子分離方法においては、後述するように、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に分散液１０を接触させた後、分散媒を除去する。この分散媒を除去する過程において分散液１０の体積が徐々に減少するとき、第１微細凹凸パターン３が分散媒に対して親和性を有する表面を構成していることで、分散液１０の体積を減少させながら、第１微細凹凸パターン３上に分散液１０を集中させることができる。 The surface of the first fine concavo-convex pattern 3 is appropriately surface-treated so as to form a surface having affinity for the dispersion medium according to the material constituting the substrate 2 or the type of the dispersion medium constituting the dispersion 10. (For example, the application | coating process of a solvophilic coating agent etc.) may be made | formed. In the particle separation method according to the present embodiment, as will be described later, after the dispersion liquid 10 is brought into contact with the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1, the dispersion medium is removed. When the volume of the dispersion liquid 10 gradually decreases in the process of removing the dispersion medium, the volume of the dispersion liquid 10 is constituted by the first fine concavo-convex pattern 3 constituting a surface having affinity for the dispersion medium. The dispersion 10 can be concentrated on the first fine concavo-convex pattern 3 while reducing.

なお、基材２として石英ガラス基板を用い、分散媒として純水を用いる場合には、第１微細凹凸パターン３の表面が、第１微細凹凸パターン３の形成されていない面よりも親水性の高い表面であるため、上記表面処理をしなくてもよい。 In addition, when a quartz glass substrate is used as the base material 2 and pure water is used as the dispersion medium, the surface of the first fine concavo-convex pattern 3 is more hydrophilic than the surface where the first fine concavo-convex pattern 3 is not formed. Since the surface is high, the surface treatment does not have to be performed.

また、第１微細凹凸パターン３の表面が分散媒に対して親和性を有する表面（親溶媒性表面）である場合、基材２の第１面２１のうち、第１微細凹凸パターン３の表面以外の表面（第１微細凹凸パターン３の形成されていない面）を、分散媒に対して親和性の低い表面（疎溶媒性表面）とする処理を施してもよい。これにより、分散液１０をより第１微細凹凸パターン３上に集中させ易くなる。 Further, when the surface of the first fine concavo-convex pattern 3 is a surface having affinity for the dispersion medium (solvophilic surface), the surface of the first fine concavo-convex pattern 3 in the first surface 21 of the substrate 2. You may perform the process which makes surfaces other than (surface in which the 1st fine uneven | corrugated pattern 3 is not formed) a surface with low affinity with respect to a dispersion medium (solvophobic surface). This makes it easier to concentrate the dispersion 10 on the first fine uneven pattern 3.

第１微細凹凸パターン３の表面が分散媒に対して親和性を有する表面であるとは、例えば、分散媒として純水を用いた場合、純水に対する接触角が３０°以下程度であることが好ましい。 For example, when pure water is used as the dispersion medium, the surface of the first fine concavo-convex pattern 3 is a surface having affinity for the dispersion medium. The contact angle with respect to the pure water is about 30 ° or less. preferable.

続いて、第１粒子分離用基板１上の分散液１０から分散媒を除去する（図１（Ｂ）参照）。このとき、分散媒を徐々に除去するのが好ましい。分散液１０から分散媒を徐々に除去すると、分散液１０の体積の漸減に伴い、第１微細凹凸パターン３上に分散液１０を集中させやすくなる（図２（Ａ）参照）。このとき、分散液１０に含まれる粒子混合物のうち、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAX以下の粒子径を有する粒子（分離対象粒子１１や、分離対象粒子１１よりも粒子径の小さい粒子１３）は、分散液１０の体積減少に追随するようにして第１微細凹凸パターン３上に集中する（図２（Ｂ）参照）。一方、分散液１０に含まれる粒子混合物のうち、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXよりも粒子径の大きい粒子１２は、分散液１０の体積減少に追随し難く、第１微細凹凸パターン３上にまで移動し難い（図２（Ｂ）参照）。そのため、第１微細凹凸パターン３上には、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAX以下の粒子径を有する粒子１１，１３が分散液１０とともに集中することになる。そして、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAX以下の粒子径を有する粒子１１，１３は、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に付着する。一方、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXよりも粒子径の大きい粒子１２は、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に付着しない。 Subsequently, the dispersion medium is removed from the dispersion liquid 10 on the first particle separation substrate 1 (see FIG. 1B). At this time, it is preferable to gradually remove the dispersion medium. When the dispersion medium is gradually removed from the dispersion liquid 10, the dispersion liquid 10 is easily concentrated on the first fine concavo-convex pattern 3 as the volume of the dispersion liquid 10 gradually decreases (see FIG. 2A). At this time, among the particle mixture contained in the dispersion 10, particles having a particle diameter equal to or smaller than the maximum particle diameter D _{MAX of the} separation target particles 11 (separation target particles 11 or particles 13 having a smaller particle diameter than the separation target particles 11. ) Concentrates on the first fine concavo-convex pattern 3 so as to follow the volume reduction of the dispersion 10 (see FIG. 2B). On the other hand, among the particle mixture contained in the dispersion 10, the particles 12 having a particle diameter larger than the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particles 11 are difficult to follow the volume reduction of the dispersion 10, and the first fine uneven pattern 3. It is difficult to move up (see FIG. 2B). Therefore, the particles 11 and 13 having a particle diameter equal to or _smaller than the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particles 11 are concentrated on the first fine concavo-convex pattern 3 together with the dispersion liquid 10. Then, particles 11 and 13 having a particle diameter equal to or _smaller than the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particles 11 adhere to the first fine uneven pattern 3 of the first particle separation substrate 1. On the other hand, the particles 12 having a particle diameter larger than the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particles 11 do not adhere to the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1.

分散媒を除去する方法としては、例えば、分散媒を蒸発させる方法等が挙げられる。分散媒を蒸発させる場合、分散媒の蒸発速度を好ましくは３００μＬ／ｍｉｎ以下、より好ましくは１００μＬ／ｍｉｎ以下に設定する。分散媒の蒸発速度が３００μＬ／ｍｉｎを超えると、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAX以下の粒子１１，１３が分散液１０に追随し難くなるおそれがある。分散媒の蒸発速度は、分散媒を蒸発させて除去するまで一定であってもよいし、当該蒸発速度を適宜変動させてもよい。なお、分散媒の蒸発速度は、例えば、分散媒の種類等に応じ、本実施形態に係る粒子分離方法の実施環境（分散媒を蒸発させる雰囲気の圧力、温度等）を適宜調整することにより設定され得る。 Examples of the method for removing the dispersion medium include a method for evaporating the dispersion medium. When evaporating the dispersion medium, the evaporation rate of the dispersion medium is preferably set to 300 μL / min or less, more preferably 100 μL / min or less. When the evaporation rate of the dispersion medium exceeds 300 μL / min, the particles 11 and 13 having the maximum particle diameter D _MAX or less of the separation target particles 11 may not easily follow the dispersion liquid 10. The evaporation rate of the dispersion medium may be constant until the dispersion medium is evaporated and removed, or the evaporation rate may be appropriately changed. Note that the evaporation rate of the dispersion medium is set by appropriately adjusting the implementation environment (pressure, temperature, etc. of the atmosphere in which the dispersion medium is evaporated) according to the type of the dispersion medium, for example. Can be done.

次に、第１粒子分離用基板１上の粒子１２（最大粒子径Ｄ_MAXよりも大きい粒子径を有する粒子）を除去する（図１（Ｃ）参照）。これにより、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に付着する、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAX以下の粒子径を有する粒子１１，１３のみを当該第１粒子分離用基板１上に残存させることができる。 Next, the particles 12 (particles having a particle diameter larger than the maximum particle diameter _DMAX ) on the first particle separation substrate 1 are removed (see FIG. 1C). As a result, only the particles 11 and 13 having a particle diameter equal to or _smaller than the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particles 11 attached to the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1 are related to the first particle separation substrate. 1 can remain.

第１粒子分離用基板１上の粒子１２を除去する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、スクレーパー等を用いて粒子１２を物理的に除去する方法、第１粒子分離用基板１上に溶媒等を流すことで粒子１２を物理的に除去する方法等が挙げられる。 A method for removing the particles 12 on the first particle separation substrate 1 is not particularly limited. For example, a method for physically removing the particles 12 using a scraper or the like, a first particle separation substrate 1, or the like. Examples include a method of physically removing the particles 12 by flowing a solvent or the like on the top.

続いて、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に付着する粒子１１，１３を回収する。当該粒子１１，１３を回収する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、第１粒子分離用基板１上に溶媒等を流すことで当該溶媒とともに回収する方法等が挙げられる。後述するように、本実施形態においては、粒子１１，１３を含む粒子混合物を分散媒に分散させてなる分散液１０’を第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’に接触させることで、分離対象粒子１１を分離・回収する。そのため、上記溶媒として分散媒を用いて粒子１１，１３を回収すれば、第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’に接触させる分散液１０’を調製する工程を省略することができる。 Subsequently, the particles 11 and 13 attached to the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1 are collected. The method of collecting the particles 11 and 13 is not particularly limited, and examples thereof include a method of collecting the particles 11 and 13 together with the solvent by flowing a solvent or the like over the first particle separation substrate 1. As will be described later, in the present embodiment, a dispersion 10 ′ obtained by dispersing a particle mixture containing particles 11 and 13 in a dispersion medium is brought into contact with the second fine concavo-convex pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′. By doing so, the separation target particles 11 are separated and collected. Therefore, if the particles 11 and 13 are collected using a dispersion medium as the solvent, the step of preparing the dispersion 10 ′ to be brought into contact with the second fine concavo-convex pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′ is omitted. Can do.

上記分散媒としては、分離対象粒子１１の凝集、変性、溶解等を起こすことなく、当該粒子混合物を好適に分散させ得る溶媒であって、後述する第２粒子分離用基板１’（図３参照）における第２微細凹凸パターン３’に対して親和性を有する溶媒であればよく、例えば、純水、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等のアルコール類等が挙げられる。 The dispersion medium is a solvent that can suitably disperse the particle mixture without causing aggregation, modification, dissolution, or the like of the separation target particles 11, and is a second particle separation substrate 1 ′ (see FIG. 3) described later. Any solvent may be used as long as it has an affinity for the second fine concavo-convex pattern 3 ′ in FIG.

分散液１０’における粒子混合物の濃度は、特に限定されるものではないが、０．３〜３．０ｇ／Ｌ程度であるのが好ましく、０．５〜１．０ｇ／Ｌ程度であるのが特に好ましい。当該濃度が０．３ｇ／Ｌ未満であると、分散液１０’における分散媒の量が相対的に多くなることで、本実施形態に係る粒子分離方法の１回の実施によって得られる分離対象粒子１１の量が少なくなり、処理効率が低下するおそれがある。一方、当該濃度が３．０ｇ／Ｌを超えると、第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’上に粒子１３を集中させ難くなり、所望とする粒度分布の分離対象粒子１１が得られなくなるおそれがある。 The concentration of the particle mixture in the dispersion 10 ′ is not particularly limited, but is preferably about 0.3 to 3.0 g / L, and preferably about 0.5 to 1.0 g / L. Particularly preferred. When the concentration is less than 0.3 g / L, the amount of the dispersion medium in the dispersion liquid 10 ′ is relatively increased, so that the separation target particles obtained by performing the particle separation method according to the present embodiment once. There is a possibility that the amount of 11 is reduced and the processing efficiency is lowered. On the other hand, when the concentration exceeds 3.0 g / L, it is difficult to concentrate the particles 13 on the second fine concavo-convex pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′, and the separation target particles 11 having a desired particle size distribution. May not be obtained.

分散液１０’を調製する方法としては、粒子混合物に含まれる粒子（特に分離対象粒子１１）を可能な限り凝集させない方法であればよく、例えば、ボールミル等を用いた調製方法等が挙げられる。 As a method for preparing the dispersion 10 ′, any method may be used as long as the particles (particularly the separation target particles 11) contained in the particle mixture are not aggregated as much as possible, and examples include a preparation method using a ball mill or the like.

次に、回収した粒子１１，１３と分散媒とを含む分散液１０’を第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’に接触させる（図４（Ａ））。かかる分散液１０’は、第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’に少なくとも接触していればよいが、第２微細凹凸パターン３’とその周囲の第２微細凹凸パターン３’が形成されていない面とに接触していてもよい。本実施形態において、第２微細凹凸パターン３’のパターン寸法が、粒子混合物中に含まれる分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MIN未満であるため、上記最小粒子径Ｄ_MIN未満の粒子径を有する粒子１３は、第２微細凹凸パターン３’に付着する。一方、粒子混合物中に含まれる分離対象粒子１１は、第２微細凹凸パターン３’に付着しない。したがって、上記分散液１０’を第２微細凹凸パターン３’に接触させ、後述する工程（図４（Ｂ）参照）にて分散媒を除去することで、第２微細凹凸パターン３’上に最小粒子径Ｄ_MIN以下の粒子径を有する粒子１３のみを残存させることができる。 Next, the dispersion 10 ′ containing the recovered particles 11 and 13 and the dispersion medium is brought into contact with the second fine uneven pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′ (FIG. 4A). The dispersion 10 ′ may be at least in contact with the second fine concavo-convex pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′, but the second fine concavo-convex pattern 3 ′ and the second fine concavo-convex pattern 3 surrounding the second fine concavo-convex pattern 3 ′. It may be in contact with a surface where no 'is formed. In the present embodiment, the pattern size of the second fine concavo-convex pattern 3 ′ is less than the minimum particle size D _MIN of the separation target particles 11 included in the particle mixture, and thus has a particle size less than the minimum particle size D _MIN. The particles 13 adhere to the second fine uneven pattern 3 ′. On the other hand, the separation target particles 11 contained in the particle mixture do not adhere to the second fine uneven pattern 3 ′. Therefore, the dispersion 10 ′ is brought into contact with the second fine concavo-convex pattern 3 ′, and the dispersion medium is removed in a process (see FIG. 4B) described later, thereby minimizing the second fine concavo-convex pattern 3 ′. Only the particles 13 having a particle size equal to or _smaller than the particle size D _MIN can remain.

分散液１０’を第２微細凹凸パターン３’に接触させる方法としては、例えば、第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’上に、分散液１０’を滴下する方法等挙げられる。分散液１０’の滴下量は、第２粒子分離用基板１’における第２微細凹凸パターン３’の形成されている領域の大きさ等に応じて適宜設定され得る。 Examples of the method of bringing the dispersion liquid 10 ′ into contact with the second fine concavo-convex pattern 3 ′ include a method of dropping the dispersion liquid 10 ′ onto the second fine concavo-convex pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′. It is done. The dropping amount of the dispersion liquid 10 ′ can be appropriately set according to the size of the region where the second fine unevenness pattern 3 ′ is formed on the second particle separation substrate 1 ′.

第２粒子分離用基板１’は、図３に示すように、第２微細凹凸パターン３’の寸法が、粒子混合物に含まれる分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MIN未満であって、当該最小粒子径Ｄ_MINの粒子が当該第２微細凹凸パターン３’に付着しない程度に設定されている以外は、第１粒子分離用基板１とほぼ同様の構成を有する。そのため、第２粒子分離用基板１’の構成に関する詳細な説明を省略する。 As shown in FIG. 3, the second particle separation substrate 1 ′ has a dimension of the second fine unevenness pattern 3 ′ that is less than the minimum particle diameter D _MIN of the separation target particles 11 included in the particle mixture, and the minimum The structure is substantially the same as that of the first particle separation substrate 1 except that the particle diameter D _MIN is set so as not to adhere to the second fine concavo-convex pattern 3 ′. Therefore, a detailed description of the configuration of the second particle separation substrate 1 ′ is omitted.

第２微細凹凸パターン３’の寸法は、分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MINよりも小さく設定される。例えば、分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MINが、３００ｎｍ程度である場合、第２微細凹凸パターン３’の寸法は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満程度、より好ましくは２５０ｎｍ以上３００ｎｍ未満程度、特に好ましくは２８０ｎｍ以上３００ｎｍ未満程度に設定され得る。 The dimension of the second fine concavo-convex pattern 3 ′ is set smaller than the minimum particle diameter D _MIN of the separation target particles 11. For example, when the minimum particle diameter D _MIN of the separation target particle 11 is about 300 nm, the dimension of the second fine concavo-convex pattern 3 ′ is about 200 nm to less than 300 nm, more preferably about 250 nm to less than 300 nm, and particularly preferably 280 nm. It can be set to about less than 300 nm.

なお、第２微細凹凸パターン３’の寸法とは、例えば、第２微細凹凸パターン３’が平面視略円形又は略矩形のホールパターンである場合、当該ホールパターンの開口の直径又は短辺長さを意味し、第２微細凹凸パターン３’がラインアンドスペースパターンである場合、スペースパターンの短手方向の幅を意味する。また、第２微細凹凸パターン３’がピラーパターンである場合、第２微細凹凸パターン３’の寸法とは、一のピラーパターンとそれに隣接するピラーパターンのうちの最遠位に位置するピラーパターンとの間の長さを意味するものとする。 The dimension of the second fine concavo-convex pattern 3 ′ is, for example, when the second fine concavo-convex pattern 3 ′ is a hole pattern having a substantially circular or substantially rectangular shape in plan view, and the diameter or short side length of the opening of the hole pattern. When the second fine uneven pattern 3 ′ is a line and space pattern, it means the width of the space pattern in the short direction. Further, when the second fine concavo-convex pattern 3 ′ is a pillar pattern, the dimension of the second fine concavo-convex pattern 3 ′ is one pillar pattern and the pillar pattern located at the most distal of the adjacent pillar patterns. Means the length between.

続いて、第２粒子分離用基板１’上の分散液１０’から分散媒を除去する（図４（Ｂ）参照）。このとき、分散媒を徐々に除去するのが好ましい。分散液１０’から分散媒を徐々に除去すると、分散液１０’の体積の漸減に伴い、第２微細凹凸パターン３’上に分散液１０’を集中させやすくなる（図５（Ａ）参照）。このとき、分散液１０’に含まれる粒子混合物のうち、分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MIN未満の粒子径を有する粒子１３は、分散液１０’の体積減少に追随するようにして第２微細凹凸パターン３’上に集中する（図５（Ｂ）参照）。一方、分散液１０’に含まれる分離対象粒子１１は、分散液１０’の体積減少に追随し難く、第２微細凹凸パターン３’上にまで移動し難い（図５（Ｂ）参照）。そのため、第２微細凹凸パターン３’上には、分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MIN未満の粒子径を有する粒子１３が分散液１０’とともに集中することになる。そして、粒子１３は、第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’に付着する。一方、分離対象粒子１１は、第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’に付着しない。 Subsequently, the dispersion medium is removed from the dispersion liquid 10 ′ on the second particle separation substrate 1 ′ (see FIG. 4B). At this time, it is preferable to gradually remove the dispersion medium. When the dispersion medium is gradually removed from the dispersion 10 ′, the dispersion 10 ′ is easily concentrated on the second fine uneven pattern 3 ′ as the volume of the dispersion 10 ′ gradually decreases (see FIG. 5A). . At this time, among the particle mixture contained in the dispersion liquid 10 ′, the particles 13 having a particle diameter smaller than the minimum particle diameter D _MIN of the separation target particles 11 follow the volume reduction of the dispersion liquid 10 ′ in the second manner. It concentrates on the fine concavo-convex pattern 3 ′ (see FIG. 5B). On the other hand, the separation target particles 11 contained in the dispersion liquid 10 ′ are difficult to follow the volume reduction of the dispersion liquid 10 ′ and do not easily move onto the second fine unevenness pattern 3 ′ (see FIG. 5B). Therefore, the particles 13 having a particle diameter smaller than the minimum particle diameter D _MIN of the separation target particles 11 are concentrated on the second fine uneven pattern 3 ′ together with the dispersion liquid 10 ′. Then, the particles 13 adhere to the second fine uneven pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′. On the other hand, the separation target particles 11 do not adhere to the second fine unevenness pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′.

分散媒を除去する方法としては、例えば、分散媒を蒸発させる方法等が挙げられる。分散媒を蒸発させる場合、分散媒の蒸発速度を好ましくは３００μＬ／ｍｉｎ以下、より好ましくは１００μＬ／ｍｉｎ以下に設定する。分散媒の蒸発速度が３００μＬ／ｍｉｎを超えると、分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MIN未満の粒子１３が分散液１０’に追随し難くなるおそれがある。分散媒の蒸発速度は、分散媒を蒸発させて除去するまで一定であってもよいし、当該蒸発速度を適宜変動させてもよい。なお、分散媒の蒸発速度は、例えば、分散媒の種類等に応じ、本実施形態に係る粒子分離方法の実施環境（分散媒を蒸発させる雰囲気の圧力、温度等）を適宜調整することにより設定され得る。 Examples of the method for removing the dispersion medium include a method for evaporating the dispersion medium. When evaporating the dispersion medium, the evaporation rate of the dispersion medium is preferably set to 300 μL / min or less, more preferably 100 μL / min or less. When the evaporation rate of the dispersion medium exceeds 300 μL / min, there is a possibility that the particles 13 having a particle size less than the minimum particle diameter D _MIN of the separation target particles 11 are difficult to follow the dispersion 10 ′. The evaporation rate of the dispersion medium may be constant until the dispersion medium is evaporated and removed, or the evaporation rate may be appropriately changed. Note that the evaporation rate of the dispersion medium is set by appropriately adjusting the implementation environment (pressure, temperature, etc. of the atmosphere in which the dispersion medium is evaporated) according to the type of the dispersion medium, for example. Can be done.

次に、例えば、スクレーパー等を用いた物理的方法、第２粒子分離用基板１’上に溶媒等を流す等の物理的方法等により、第２粒子分離用基板１’上の分離対象粒子１１を回収する。これにより、広範な粒度分布を有する粒子混合物から、狭小な粒度分布を有する分離対象粒子１１を簡便に、かつ低コストで分離することができる。 Next, the separation target particles 11 on the second particle separation substrate 1 ′ are obtained by, for example, a physical method using a scraper or the like, a physical method such as flowing a solvent or the like over the second particle separation substrate 1 ′, and the like. Recover. Thereby, the separation target particles 11 having a narrow particle size distribution can be easily and inexpensively separated from the particle mixture having a wide particle size distribution.

上述したように、本実施形態に係る粒子分離方法によれば、分離対象粒子１１を含む粒子混合物の分散液１０を第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に接触させ、分散媒を除去し、第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に付着した粒子（分離対象粒子１１、粒子１３）を含む分散液を第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’に接触させ、分散媒を除去するだけで、分離対象粒子１１を選択的に分離することができる。そのため、従来の限外濾過膜を利用した分離方法のようにランニングコストがかからず、簡便に分離対象粒子１１を分離することができるという効果を奏する。 As described above, according to the particle separation method according to the present embodiment, the dispersion liquid 10 of the particle mixture including the separation target particles 11 is brought into contact with the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1 to disperse the dispersion medium. And the dispersion containing the particles (separation target particles 11 and particles 13) attached to the first fine uneven pattern 3 of the first particle separation substrate 1 is removed from the second fine uneven pattern of the second particle separation substrate 1 ′. It is possible to selectively separate the separation target particles 11 simply by bringing them into contact with 3 ′ and removing the dispersion medium. Therefore, unlike the conventional separation method using an ultrafiltration membrane, there is no running cost, and the separation target particles 11 can be easily separated.

なお、上述したような構成を有する第１（第２）粒子分離用基板１（１’）は、例えば、下記のようにして作製することができる。図６は、本実施形態における第１（第２）粒子分離用基板１（１’）の作製工程を切断端面図にて示す工程フロー図である。 The first (second) particle separation substrate 1 (1 ') having the above-described configuration can be produced, for example, as follows. FIG. 6 is a process flow diagram showing a manufacturing process of the first (second) particle separation substrate 1 (1 ') in the present embodiment in a cut end view.

図６（Ａ）に示すように、まず、第１面２１（２１’）及び第２面２２（２２’）を有し、第１面２１（２１’）側にハードマスク層４（４’）を備える基材２（２’）を準備し、当該基材２（２’）のハードマスク層４（４’）上にレジスト膜５（５’）を形成する。 As shown in FIG. 6A, first, the first surface 21 (21 ′) and the second surface 22 (22 ′) are provided, and the hard mask layer 4 (4 ′) is formed on the first surface 21 (21 ′) side. ), And a resist film 5 (5 ′) is formed on the hard mask layer 4 (4 ′) of the substrate 2 (2 ′).

基材２（２’）としては、本実施形態における第１（第２）粒子分離用基板１（１’）の構成材料（例えば、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料；ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、その他ポリオレフィン等の樹脂材料等の透明材料や、金属材料等）からなる基板等を用いることができる。 As the base material 2 (2 ′), the constituent materials of the first (second) particle separation substrate 1 (1 ′) in the present embodiment (for example, quartz glass, synthetic quartz glass, soda glass, fluorite, fluoride) Glass materials such as calcium, magnesium fluoride, acrylic glass, and borosilicate glass; transparent materials such as polycarbonate, polypropylene, polyethylene, polystyrene, and other resin materials such as polyolefin, and metal substrates, etc. can be used. .

ハードマスク層４（４’）は、後述する工程（図６（Ｄ）参照）により基材２（２’）をエッチングするために用いられるハードマスクパターン４ａ（４ａ’）を形成するための層である。そのため、基材２（２’）を構成する材料とのエッチング選択比を考慮した材料により構成される。例えば、基材２（２’）が石英ガラスにより構成される場合、ハードマスク層４（４’）は金属クロム等により構成されるのが望ましい。 The hard mask layer 4 (4 ′) is a layer for forming a hard mask pattern 4a (4a ′) used for etching the substrate 2 (2 ′) by a process described later (see FIG. 6D). It is. Therefore, it is made of a material that takes into consideration the etching selectivity with respect to the material constituting the base material 2 (2 '). For example, when the substrate 2 (2 ') is made of quartz glass, the hard mask layer 4 (4') is preferably made of metal chromium or the like.

レジスト膜５（５’）を構成するレジスト材料としては、特に限定されるものではなく、従来公知のエネルギー線感応型レジスト材料（例えば、電子線感応型レジスト材料、紫外線感応型レジスト材料等）等を用いることができる。 The resist material constituting the resist film 5 (5 ′) is not particularly limited, and a conventionally known energy beam sensitive resist material (for example, electron beam sensitive resist material, ultraviolet ray sensitive resist material, etc.), etc. Can be used.

次に、図６（Ｂ）に示すように、電子線描画装置等を用いてレジスト膜５（５’）にパターン潜像を形成し、現像処理を施すことで、レジストパターン５ａ（５ａ’）を形成し、図６（Ｃ）に示すように、レジストパターン５ａ（５ａ’）をマスクとしてハードマスク層４（４’）をエッチングし、ハードマスクパターン４ａ（４ａ’）を形成する。 Next, as shown in FIG. 6B, a resist pattern 5a (5a ′) is formed by forming a pattern latent image on the resist film 5 (5 ′) using an electron beam drawing apparatus or the like and performing development processing. Then, as shown in FIG. 6C, the hard mask layer 4 (4 ′) is etched using the resist pattern 5a (5a ′) as a mask to form the hard mask pattern 4a (4a ′).

レジスト膜５（５’）に形成されるパターン潜像、レジストパターン５ａ（５ａ’）及びハードマスクパターン４ａ（４ａ’）は、第１（第２）粒子分離用基板１（１’）における第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）の寸法と実質的に同一の寸法にて形成される。 The pattern latent image, the resist pattern 5a (5a ') and the hard mask pattern 4a (4a') formed on the resist film 5 (5 ') are the first and second particle separation substrates 1 (1'). The first (second) fine concavo-convex pattern 3 (3 ′) is formed to have substantially the same size.

その後、図６（Ｄ）に示すように、ハードマスクパターン４ａ（４ａ’）をマスクとして基材２（２’）をエッチングして、基材２（２’）の第１面２１（２１’）に第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）を形成し、最後にハードマスクパターン４ａ（４ａ’）を剥離することで、基材２（２’）と、基材２（２’）の第１面２１（２１’）に形成された第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）とを有する第１（第２）粒子分離用基板１（１’）を作製することができる。 Thereafter, as shown in FIG. 6D, the substrate 2 (2 ′) is etched using the hard mask pattern 4a (4a ′) as a mask, and the first surface 21 (21 ′) of the substrate 2 (2 ′) is etched. ) To form the first (second) fine concavo-convex pattern 3 (3 ′), and finally peel off the hard mask pattern 4a (4a ′), whereby the base material 2 (2 ′) and the base material 2 (2 The first (second) particle separation substrate 1 (1 ′) having the first (second) fine unevenness pattern 3 (3 ′) formed on the first surface 21 (21 ′) of “′” is produced. be able to.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

上記実施形態においては、最初に、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXと実質的に同一な寸法の第１微細凹凸パターン３を有する第１粒子分離用基板１を用いて、最大粒子径Ｄ_MAXよりも大きい粒子径を有する粒子１２を除去し、次に、分離対象粒子１１の最小粒子径Ｄ_MIN未満の寸法の第２微細凹凸パターン３’を有する第２粒子分離用基板１’を用いて分離対象粒子１１を分離・回収しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、第２粒子分離用基板１’を用いて最小粒子径Ｄ_MIN未満の粒子径を有する粒子１３を分離・除去した後、第１粒子分離用基板１を用いて最大粒子径Ｄ_MAXよりも大きい粒子径を有する粒子１２を除去することで、分離対象粒子１１を分離・回収してもよい。 In the above embodiment, first, using the first particle separation substrate 1 having the first fine concavo-convex pattern 3 having substantially the same size as the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particles 11, the maximum particle diameter D Particles 12 having a particle size larger than _MAX are removed, and then a second particle separation substrate 1 ′ having a second fine concavo-convex pattern 3 ′ having a size smaller than the minimum particle size D _MIN of the separation target particles 11 is used. Although the separation target particles 11 are separated and collected, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, after separating / removing particles 13 having a particle size smaller than the minimum particle size D _MIN using the second particle separation substrate 1 ′, the first particle separation substrate 1 is used to make the particle size larger than the maximum particle size D _MAX. The particles 11 to be separated may be separated and collected by removing the particles 12 having a large particle diameter.

また、本発明の粒子分離方法は、広範な粒度分布を有する粒子混合物中の所定の粒子径（例えば上記最大粒子径Ｄ_MAX）以下の粒子径を有する粒子を分離対象粒子１１として分離・回収する方法であってもよい。この場合においては、第１粒子分離用基板１のみを用い、粒子混合物を含む分散液１０を第１微細凹凸パターン３に接触させた後、分散媒を除去し、所定の粒子径（最大粒子径Ｄ_MAX）よりも大きい粒子径を有する粒子１２を除去することで、最大粒子径Ｄ_MAX以下の分離対象粒子１１を分離・回収することができる。 In the particle separation method of the present invention, particles having a particle size equal to or _smaller than a predetermined particle size (for example, the maximum particle size D _MAX ) in a particle mixture having a wide particle size distribution are separated and collected as separation target particles 11. It may be a method. In this case, only the first particle separation substrate 1 is used, and after the dispersion 10 containing the particle mixture is brought into contact with the first fine concavo-convex pattern 3, the dispersion medium is removed, and a predetermined particle size (maximum particle size) is obtained. By removing the particles 12 having a particle diameter larger than D _MAX ), the separation target particles 11 having a maximum particle diameter of D _MAX or less can be separated and recovered.

同様に、本発明の粒子分離方法は、所定の粒子径（例えば上記最小粒子径Ｄ_MIN）以上の粒子径を有する粒子を分離対象粒子１１として分離・回収する方法であってもよい。この場合においては、第２粒子分離用基板１’のみを用い、粒子混合物を含む分散液１０を第２微細凹凸パターン３’に接触させた後、分散媒を除去することで、最小粒子径Ｄ_MIN以上の分離対象粒子１１を分離・回収することができる。 Similarly, the particle separation method of the present invention may be a method of separating and collecting particles having a particle diameter _{equal to} or _larger than a predetermined particle diameter (for example, the above-mentioned minimum particle diameter D _MIN ) as the separation target particles 11. In this case, by using only the second particle separation substrate 1 ′, the dispersion liquid 10 containing the particle mixture is brought into contact with the second fine concavo-convex pattern 3 ′, and then the dispersion medium is removed, whereby the minimum particle diameter D It is possible to separate and collect the separation target particles 11 that are _MIN or more.

上記実施形態においては、基材２（２’）の第１面２１（２１’）に一体的な凹凸構造として形成された第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）を有する第１（第２）粒子分離用基板１（１’）を用いる態様を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、第１（第２）粒子分離用基板１（１’）は、基材２（２’）の第１面２１（２１’）に、基材２（２’）とは別個の部材として構成される第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）を有する凹凸構造体（例えば、第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）を有するシート状部材等）を取り付けてなるものであってもよい。 In the said embodiment, the 1st which has the 1st (2nd) fine uneven | corrugated pattern 3 (3 ') formed as an uneven | corrugated structure integrated in the 1st surface 21 (21') of the base material 2 (2 '). (Second) The embodiment using the particle separation substrate 1 (1 ′) has been described as an example, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the first (second) particle separation substrate 1 (1 ′) is formed on the first surface 21 (21 ′) of the base 2 (2 ′) as a separate member from the base 2 (2 ′). A concavo-convex structure having a first (second) fine concavo-convex pattern 3 (3 ′) (for example, a sheet-like member having the first (second) fine concavo-convex pattern 3 (3 ′)) is attached. It may be a thing.

上記実施形態においては、エッチングにより第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）を形成し、その後ハードマスクパターン４ａ（４ａ’）を剥離することで第１（第２）粒子分離用基板１（１’）を作製しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）が形成された基材２（２’）を、当該第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）の寸法及び高さを変動させることなく薄板化してもよい。また、基材２（２’）上の複数の領域に第１（第２）微細凹凸パターン３（３’）を形成し、領域ごとに切断（個片化）することで、第１（第２）粒子分離用基板１（１’）を作製してもよい。 In the above embodiment, the first (second) particle separation substrate is formed by etching to form the first (second) fine concavo-convex pattern 3 (3 ′) and then peeling off the hard mask pattern 4a (4a ′). 1 (1 ′) is produced, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the base material 2 (2 ′) on which the first (second) fine concavo-convex pattern 3 (3 ′) is formed is measured using the size and height of the first (second) fine concavo-convex pattern 3 (3 ′). You may make it thin without making it fluctuate. In addition, the first (second) fine concavo-convex pattern 3 (3 ′) is formed in a plurality of regions on the substrate 2 (2 ′), and the first (first) is obtained by cutting (dividing into pieces) for each region. 2) The particle separation substrate 1 (1 ′) may be produced.

以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等により何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited at all by the following Example etc.

〔第１粒子分離用基板の作製例〕
厚さ６ｎｍのＣｒからなるハードマスク層４が第１面２１に設けられている基材２としての石英ガラス基板を用意し、電子線感応型レジスト（製品名：ＳＥＢＰ−９０１２，信越化学工業社製）をハードマスク層４上に塗布してレジスト膜５を形成した。当該レジスト膜５上に電子線描画装置を用いてピラー状のレジストパターン５ａ（寸法：２００ｎｍ）を形成した。 [Example of production of first particle separation substrate]
A quartz glass substrate is prepared as a base material 2 on which a hard mask layer 4 made of Cr having a thickness of 6 nm is provided on the first surface 21, and an electron beam sensitive resist (product name: SEBP-9902, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Manufactured on the hard mask layer 4 to form a resist film 5. A pillar-shaped resist pattern 5a (dimension: 200 nm) was formed on the resist film 5 using an electron beam drawing apparatus.

次に、レジストパターン５ａをマスクとして用いてハードマスク層４をドライエッチング（エッチングガス：Ｃｌ₂＋Ｏ₂）し、残存するレジストパターン５ａを除去して、ハードマスクパターン４ａを形成した。 Next, using the resist pattern 5a as a mask, the hard mask layer 4 was dry-etched (etching gas: Cl ₂ + O ₂ ), and the remaining resist pattern 5a was removed to form a hard mask pattern 4a.

上述のようにして形成されたハードマスクパターン４ａをマスクとして用いて基材２（石英ガラス基板）をエッチングし、基材２（石英ガラス基板）の第１面２１に、寸法２００ｎｍのピラー状の第１微細凹凸パターン３を形成した。最後に、ハードマスクパターン４ａを剥離して、第１粒子分離用基板１を作製した。 The substrate 2 (quartz glass substrate) is etched using the hard mask pattern 4a formed as described above as a mask, and a pillar-like shape having a size of 200 nm is formed on the first surface 21 of the substrate 2 (quartz glass substrate). A first fine uneven pattern 3 was formed. Finally, the hard mask pattern 4a was peeled off to produce the first particle separation substrate 1.

〔第２粒子分離用基板の作製例〕
寸法１００ｎｍのピラー状のレジストパターン５ａ’を形成し、寸法１００ｎｍのピラー状の第２微細凹凸パターン３’を形成した以外は、上記第１粒子分離用基板１の作製例と同様にして第２粒子分離用基板１’を作製した。 [Example of production of second particle separation substrate]
A second resist pattern 5a ′ having a dimension of 100 nm was formed, and a second fine uneven pattern 3 ′ having a pillar shape having a dimension of 100 nm was formed. A particle separation substrate 1 ′ was produced.

〔実施例１〕
５０ｎｍ〜１μｍの粒度分布を有する粒子混合物（Ａｌ₂Ｏ₃粒子）を、ボールミル（伊藤製作所社製）を用いて分散媒（ＩＰＡ）に分散させて、粒子混合物を含む分散液１０（粒子混合物濃度：０．５ｇ／Ｌ）を調製した。 [Example 1]
A particle mixture (Al ₂ O ₃ particles) having a particle size distribution of 50 nm to 1 μm is dispersed in a dispersion medium (IPA) using a ball mill (manufactured by Ito Seisakusho Co., Ltd.), and dispersion 10 containing the particle mixture (particle mixture concentration) : 0.5 g / L).

次に、上記作製例にて作製した第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３上に上記分散液１０を１５００μＬ滴下し、当該第１粒子分離用基板１を常温環境下に載置することで分散媒を蒸発させた。分散液１０の滴下後、１５分で分散媒が蒸発した（蒸発速度：１００μＬ／ｍｉｎ）。 Next, 1500 μL of the dispersion liquid 10 is dropped on the first fine uneven pattern 3 of the first particle separation substrate 1 produced in the production example, and the first particle separation substrate 1 is placed in a room temperature environment. As a result, the dispersion medium was evaporated. After the dispersion 10 was dropped, the dispersion medium evaporated in 15 minutes (evaporation rate: 100 μL / min).

分散媒が蒸発した後、第１粒子分離用基板１の第１面２１上を、光学顕微鏡（ニコン社製，製品名：ＥｃｌｉｐｓｅＬ２００）を用いて観察した。その結果、粒子径５０〜２００ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃粒子が、第１微細凹凸パターン３に付着していることが確認された。 After the dispersion medium evaporated, the first surface 21 of the first particle separation substrate 1 was observed using an optical microscope (manufactured by Nikon Corporation, product name: Eclipse L200). As a result, it was confirmed that Al ₂ O ₃ particles having a particle diameter of 50 to 200 nm were adhered to the first fine concavo-convex pattern 3.

〔実施例２〕
実施例１において第１粒子分離用基板１の第１微細凹凸パターン３に付着しているＡｌ₂Ｏ₃粒子を回収し、実施例１と同様にして分散液を調製した。そして、当該分散液１０を第２粒子分離用基板１’の第２微細凹凸パターン３’上に滴下し、当該第２粒子分離用基板１’を常温環境下に載置することで分散媒を蒸発させた。分散液１０の滴下後、１５分で分散媒が蒸発した（蒸発速度：１００μＬ／ｍｉｎ）。 [Example 2]
In Example 1, Al ₂ O ₃ particles adhering to the first fine concavo-convex pattern 3 of the first particle separation substrate 1 were collected, and a dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. Then, the dispersion liquid 10 is dropped on the second fine concavo-convex pattern 3 ′ of the second particle separation substrate 1 ′, and the second particle separation substrate 1 ′ is placed in a room temperature environment to thereby disperse the dispersion medium. Evaporated. After the dispersion 10 was dropped, the dispersion medium evaporated in 15 minutes (evaporation rate: 100 μL / min).

分散媒が蒸発した後、第２粒子分離用基板１’の第１面２１’上を、光学顕微鏡（ニコン社製，製品名：ＥｃｌｉｐｓｅＬ２００）を用いて観察した。その結果、粒子径５０〜１００ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃粒子が、第２微細凹凸パターン３’に付着していることが確認された。 After the dispersion medium evaporated, the first surface 21 ′ of the second particle separation substrate 1 ′ was observed using an optical microscope (manufactured by Nikon Corporation, product name: Eclipse L200). As a result, it was confirmed that Al ₂ O ₃ particles having a particle diameter of 50 to 100 nm were attached to the second fine concavo-convex pattern 3 ′.

実施例１及び実施例２の結果から、例えば、５０ｎｍ〜１μｍの粒度分布を有する粒子混合物から、粒子径２００ｎｍ以下又は粒子径１００ｎｍ以下のＡｌ₂Ｏ₃粒子を分離対象粒子１１として分離する場合、実施例１又は実施例２のように分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXと同一（実質的に同一）寸法の微細凹凸パターンを有する粒子分離用基板を用いることで、当該分離対象粒子１１を分離可能であると理解することができる。また、粒子径１００〜２００ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃粒子を分離対象粒子１１として分離する場合、実施例１及び実施例２のように、分離対象粒子１１の最大粒子径Ｄ_MAXと同一（実質的に同一）寸法の微細凹凸パターンを有する粒子分離用基板と、分離対象粒子１１の最小粒子径ＤＭＩＮと同一（実質的に同一）寸法の微細凹凸パターンを有する粒子分離用基板とを用いることで、当該分離対象粒子１１を分離可能であると理解することができる。 From the results of Example 1 and Example 2, for example, when separating Al ₂ O ₃ particles having a particle size of 200 nm or less or a particle size of 100 nm or less from the particle mixture having a particle size distribution of 50 nm to 1 μm as separation target particles 11, By using a particle separation substrate having a fine concavo-convex pattern having the same (substantially the same) size as the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particle 11 as in Example 1 or Example 2, the separation target particle 11 is It can be understood that it is separable. Further, when Al ₂ O ₃ particles having a particle diameter of 100 to 200 nm are separated as the separation target particles 11, the same as the maximum particle diameter D _MAX of the separation target particles 11 as in Example 1 and Example 2 (substantially substantially). By using a particle separation substrate having a fine concavo-convex pattern of the same size and a particle separation substrate having a fine concavo-convex pattern of the same (substantially the same) size as the minimum particle diameter DMIN of the separation target particle 11, It can be understood that the separation target particles 11 can be separated.

すなわち、上記実施例１及び実施例２の結果から、第１微細凹凸パターン３を有する第１粒子分離用基板１及び第２微細凹凸パターン３’を有する第２粒子分離用基板１'を用い、分離対象粒子１１を含む粒子混合物の分散液１０，１０’を第１微細凹凸パターン３及び第２微細凹凸パターン３’に接触させ、分散媒を除去することで、分離対象粒子１１を含む粒子混合物から、当該分離対象粒子１１を選択的に、かつ簡便に分離可能であることが明らかとなった。 That is, from the results of Example 1 and Example 2, using the first particle separation substrate 1 having the first fine uneven pattern 3 and the second particle separation substrate 1 ′ having the second fine uneven pattern 3 ′, The particle mixture including the separation target particles 11 is obtained by bringing the dispersion liquid 10 and 10 ′ of the particle mixture including the separation target particles 11 into contact with the first fine uneven pattern 3 and the second fine uneven pattern 3 ′ and removing the dispersion medium. From this, it became clear that the separation target particles 11 can be selectively and easily separated.

本発明は、ナノ粒子である分離対象粒子の選択的分離を必要とする技術分野において有用である。 The present invention is useful in a technical field that requires selective separation of nanoparticles to be separated, which are nanoparticles.

１…第１粒子分離用基板（粒子分離用基板）
１’…第２粒子分離用基板（粒子分離用基板）
２，２’…基材
２１，２１’…第１面
３…第１微細凹凸パターン（微細凹凸パターン）
３’…第２微細凹凸パターン（微細凹凸パターン）
１１…分離対象粒子 1... First particle separation substrate (particle separation substrate)
1 '... second particle separation substrate (particle separation substrate)
2, 2 '... base material 21, 21' ... first surface 3 ... first fine uneven pattern (fine uneven pattern)
3 '... 2nd fine uneven | corrugated pattern (fine uneven | corrugated pattern)
11 ... Particles to be separated

Claims

粒子混合物に含まれる分離対象粒子を分離する方法であって、
前記分離対象粒子は、所定の粒度分布を有し、
前記方法は、
微細凹凸パターンを有する粒子分離用基板における前記微細凹凸パターンに、前記粒子混合物と分散媒とを含む分散液を少なくとも接触させる工程と、
前記粒子分離用基板上の前記分散液から前記分散媒を除去する工程と、
前記粒子分離用基板上の前記分離対象粒子を回収する工程と
を含み、
前記微細凹凸パターンの表面が、前記分散媒に対して親和性を有する表面であり、
前記微細凹凸パターンの寸法は、前記分離対象粒子の最大粒子径と実質的に同一である又は前記分離対象粒子の最小粒子径よりも小さいことを特徴とする粒子分離方法。 A method for separating particles to be separated contained in a particle mixture,
The separation target particles have a predetermined particle size distribution,
The method
A step of bringing at least a dispersion containing the particle mixture and a dispersion medium into contact with the fine concavo-convex pattern in the particle separation substrate having a fine concavo-convex pattern;
Removing the dispersion medium from the dispersion on the particle separation substrate;
Collecting the separation target particles on the particle separation substrate,
The surface of the fine concavo-convex pattern is a surface having affinity for the dispersion medium,
The particle separation method, wherein a size of the fine uneven pattern is substantially the same as a maximum particle size of the separation target particle or smaller than a minimum particle size of the separation target particle.

粒子混合物に含まれる分離対象粒子を分離する方法であって、
前記分離対象粒子は、所定の粒度分布を有し、
前記方法は、
前記粒子混合物と分散媒とを含む第１分散液を、第１微細凹凸パターンを有する第１粒子分離用基板における前記第１微細凹凸パターンに少なくとも接触させる工程と、
前記第１粒子分離用基板上の前記第１分散液から前記分散媒を除去する工程と、
前記第１粒子分離用基板上の前記分離対象粒子の最大粒子径以下又は最小粒子径以上の粒子を回収する工程と、
前記回収した粒子と分散媒とを含む第２分散液を、第２微細凹凸パターンを有する第２粒子分離用基板における前記第２微細凹凸パターンに少なくとも接触させる工程と、
前記第２粒子分離用基板上の前記第２分散液から前記分散媒を除去する工程と、
前記第２粒子分離用基板上の前記分離対象粒子を回収する工程と
を含み、
前記第１微細凹凸パターンの表面が、前記第１分散液に含まれる前記分散媒に対して親和性を有する表面であり、
前記第２微細凹凸パターンの表面が、前記第２分散液に含まれる前記分散媒に対して親和性を有する表面であり、
前記第１微細凹凸パターンの寸法は、前記分離対象粒子の前記最大粒子径と実質的に同一である又は前記分離対象粒子の前記最小粒子径よりも小さく、
前記第２微細凹凸パターンの寸法は、前記分離対象粒子の前記最小粒子径よりも小さく又は前記分離対象粒子の前記最大粒子径と実質的に同一であることを特徴とする粒子分離方法。 A method for separating particles to be separated contained in a particle mixture,
The separation target particles have a predetermined particle size distribution,
The method
Bringing the first dispersion containing the particle mixture and the dispersion medium into contact with at least the first fine concavo-convex pattern in the first particle separation substrate having the first fine concavo-convex pattern;
Removing the dispersion medium from the first dispersion on the first particle separation substrate;
A step of recovering particles having a maximum particle size equal to or smaller than a maximum particle size or greater than a minimum particle size on the first particle separation substrate;
A step of bringing the second dispersion containing the collected particles and a dispersion medium into contact with at least the second fine concavo-convex pattern in the second particle separation substrate having the second fine concavo-convex pattern;
Removing the dispersion medium from the second dispersion on the second particle separation substrate;
Recovering the separation target particles on the second particle separation substrate,
The surface of the first fine concavo-convex pattern is a surface having affinity for the dispersion medium contained in the first dispersion;
The surface of the second fine concavo-convex pattern is a surface having affinity for the dispersion medium contained in the second dispersion;
The size of the first fine concavo-convex pattern is substantially the same as the maximum particle size of the separation target particles or smaller than the minimum particle size of the separation target particles,
2. The particle separation method according to claim 1, wherein the size of the second fine concavo-convex pattern is smaller than the minimum particle diameter of the separation target particles or substantially the same as the maximum particle diameter of the separation target particles.

前記分散媒を除去する工程において、前記分散媒を蒸発させることにより、前記分散液から前記分散媒を除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子分離方法。 The particle separation method according to claim 1 or 2, wherein in the step of removing the dispersion medium, the dispersion medium is removed from the dispersion by evaporating the dispersion medium.

前記分離対象粒子の最大粒子径と最小粒子径との差分が、４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粒子分離方法。 The particle separation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the difference between the maximum particle size and the minimum particle size of the separation target particles is 400 nm or less.

前記分離対象粒子が、金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粒子分離方法。 The particle separation method according to claim 1, wherein the particles to be separated are metal oxide particles.

前記粒子分離用基板における前記微細凹凸パターンの形成されていない表面が、前記分散媒に対する撥液性を有する表面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の粒子分離方法。 Wherein the surface not formed with the fine concavo-convex pattern in the particle separation board, particle separation method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a surface having liquid repellency with respect to the dispersion medium.