カバーピクチャー / Nanoscale / Volume 18, Issue 37
01 October 2026

https://pubs.rsc.org/nr/article/18/37/20060/1357839/Electrophoresis-driven-agglomeration-enables

Abstract

電気泳動駆動凝集による半導体グレード処理液からの100 nm未満シリカナノ粒子のろ過ベース除去

半導体製造の微細化に伴い、処理用薬品中の100 nm未満の微量不純物は、歩留まりを左右する重大な課題となっています。これは従来の精製方法では除去が困難であるためです。機械的ろ過は100 nmより小さい粒子の捕集には効果がなく、誘電泳動（DEP）は、誘電泳動力が粒子体積およびクラウジウス・モソティ係数に比例するため、シリカのような低誘電率ナノ粒子に対しては性能が制限されます。本研究では、これらの限界を克服するため、電気泳動（EP）と標準的な遠心ろ過を統合した拡張可能な精製戦略を報告します。

DEPとは異なり、EPはナノ粒子固有の表面電荷に直接作用するため、粒子のサイズ、誘電率、電極形状に関係なく効果的な制御が可能です。直流（DC）バイアス下で水の電気分解によって生成された局所的なpH勾配がアノード近傍のシラノール基をプロトン化し、それによって表面電荷を中和して1 µmを超えるクラスターへとナノ粒子を凝集させます。これらの凝集物は、従来のポリフッ化ビニリデン（PVDF）膜ろ過を用いて容易に除去でき、脱イオン水中で92.9%のシリカ除去効率を達成しました。提案されたプロセスは、中性、酸性、塩基性条件下におけるシリカ、ケイ酸塩、シリコン系不純物に対してさらに検証され、幅広い化学的適合性と優れた運用汎用性が実証されました。これらの知見は、EP支援による凝集とろ過が、次世代半導体製造に求められる超高純度の化学薬品を実現するための、有望かつ工業的に適合性のある戦略であることを確立するものです。