JP2008538618A - コロイドナノ粒子を利用したコロイドフォトニック結晶及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
コロイドナノ粒子溶液として分散媒は水、ナノ粒子は直径が460nmであるポリスチレン球形粒子を使った。
前記実施例1において粘弾性物質としてポリビニルピロリドン0.63重量%を使ったことを除いては前記実施例1と同様の方法で実施してフォトニック結晶を得た。これは図3の電子走査顕微鏡観察結果を通じて確認することができた。
前記実施例1において粘弾性物質としてポリアクリル酸0.63重量%を使ったことを除いては前記実施例1と同様の方法で実施してフォトニック結晶を得た。
前記実施例1において粘弾性物質としてポリビニルアルコール0.63重量%を使ったことを除いては前記実施例1と同様の方法で実施してフォトニック結晶を得た。
実施例2においてナノ粒子として直径180nmであるポリスチレンを使ったことを除いては実施例2と同様の方法で実施してフォトニック結晶を得た。
実施例2においてナノ粒子として直径が240nmであるポリスチレンを使ったことを除いては実施例2と同様の方法で実施してフォトニック結晶を得た。
実施例2においてナノ粒子として直径が460nmであるポリスチレン粒子の代わりに直径が1μmであるポリスチレンを使ったことを除いては実施例2と同様の方法で実施してフォトニック結晶を得た。
実施例2において製造したコロイドフォトニック結晶にポリジメチルシロキサンゴムと硬化剤を10:1の重量比で入れた後、60℃で硬化させた。次いで、前記ポリジメチルシロキサンゴムをコロイドフォトニック結晶から引き離してコロイドフォトニック結晶の逆相構造を有する鋳型を製造した(図5)。
前記実施例1において粘弾性物質を使わないことを除いては前記実施例1と同様の方法で実施してフォトニック結晶を得た。
11:粘弾性物質を含んでいない分散媒
12:基材
13:欠陥
14:粘弾性物質を含んでいる分散媒
15:粘弾性物質
Claims (29)
- コロイドナノ粒子を利用したコロイドフォトニック結晶の製造方法であって、前記コロイドナノ粒子含有溶液に粘弾性物質を添加する工程を含むことを特徴とするコロイドナノ粒子を利用したコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記粘弾性物質がポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリ(パラフェニレンビニレン)、ポリエチレングリコール、ポリエチレンアミン、デキストリン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸塩、及びポリ塩化ビニルからなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項1に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記粘弾性物質の重量平均分子量(Mw)が10乃至1,000,000であることを特徴とする請求項1に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記粘弾性物質がコロイドナノ粒子溶液中ナノ粒子100重量部に対して0.04乃至1重量部で含まれることを特徴とする請求項1に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記製造方法が
a)ナノ粒子を分散媒に均一に分散させる工程;
b)前記溶液に粘弾性物質を添加し溶解させる工程;
c) 前記溶液の分散媒を蒸発させ粒子を分散媒‐空気‐基板の界面に自己構成させる工程;及び
d) 前記界面に自己構成された粒子を基板上に移すと工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。 - 前記ナノ粒子がポリスチレン、ポリアルファメチルスチレン、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸メチル、ポリベンジルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレート、ポリ-1-メチルシクロヘキシルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリクロロベンジルメタクリレート、ポリ-1-フェニルエチルメタクリレート、ポリ-1,2-ジフェニルエチルメタクリレート、ポリジフェニルメチルメタクリレート、ポリフルフリルメタクリレート、ポリ-1-フェニルシクロヘキシルメタクリレート、ポリペンタクロロフェニルメタクリレート、ポリペンタブロモフェニルメタクリレート、ポリジメチルシロキサン 、及びポリ-N-イソプロピルアクリルアミドからなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項5に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記ナノ粒子が酸化チタン(titanium oxide)、酸化亜鉛(zinc oxide)、酸化セリウム(cerium oxide)、酸化スズ (tin oxide)、酸化タリウム(thallium oxide)、チタン酸バリウム(barium titanate)、酸化アルミニウム(aluminium oxide)、酸化イットリウム(yttrium oxide)、酸化ジルコニウム(zirconium oxide)、及び酸化銅(copper oxide)からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項5に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記ナノ粒子がビスマス(Bi)、鉛(Pb)、セレン(Se)、及びアンチモン(Sb)からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項5に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記ナノ粒子の直径が0.1乃至10μmであることを特徴とする請求項5に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記分散媒が水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、グリセロール、ペルフルオロデカリン、ペルフルオロメチルデカリン 、ペルフルオロノナン、ペルフルオロイソ酸、ペルフルオロシクロヘキサン、ペルフルオロ1,2‐ジメチルシクロヘキサン、ペルフルオロ2‐メチル2‐ペンテン、及びペルフルオロケロセンからなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項5に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記コロイドフォトニック結晶内の空隙を半導体、金属、金属酸化物、または有機物などで充填する工程を更に実施することを特徴とする請求項5に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 前記半導体がSi、CdS、CdSe、及びGaAsからなる群から1種以上選択され、前記金属がAg、Au、Al、Pt、及びPdからなる群から1種以上選択され、前記金属酸化物がAlO2、TiO2、SiO2、ZrO2、Fe2O3、及びZnOからなる群から1種以上選択され、前記有機物がポリジメチルシロキサン、ポリチオフェン、ポリキノリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリプロレン、ポリ(パラフェニレンビニレン)、及びこれらの誘導体からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項11に記載のコロイドフォトニック結晶の製造方法。
- 自己構成されたナノ粒子及び前記ナノ粒子を一定の弾性をもって固着させる粘弾性物質を含むことを特徴とするコロイドフォトニック結晶。
- 前記粘弾性物質がポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリ(パラフェニレンビニレン)、ポリエチレングリコール、ポリエチレンアミン、デキストリン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸塩、及びポリ塩化ビニルからなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項13に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 前記粘弾性物質の重量平均分子量(Mw)が10乃至1,000,000であることを特徴とする請求項13に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 前記粘弾性物質が前記ナノ粒子100重量部に対して0.04乃至1重量部で含まれることを特徴とする請求項13に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 前記ナノ粒子がポリスチレン、ポリアルファメチルスチレン、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸メチル、ポリベンジルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレート、ポリ-1-メチルシクロヘキシルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリクロロベンジルメタクリレート、ポリ-1-フェニルエチルメタクリレート、ポリ-1,2-ジフェニルエチルメタクリレート、ポリジフェニルメチルメタクリレート、ポリフルフリルメタクリレート、ポリ-1-フェニルシクロヘキシルメタクリレート、ポリペンタクロロフェニルメタクリレート、ポリペンタブロモフェニルメタクリレート、ポリジメチルシロキサン、及びポリ-N-イソプロピルアクリルアミドからなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項13に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 前記ナノ粒子が酸化チタン(titanium oxide)、酸化亜鉛(zinc oxide)、酸化セリウム(cerium oxide)、酸化スズ(tin oxide)、酸化タリウム(thallium oxide)、チタン酸バリウム(barium titanate)、酸化アルミニウム(aluminium oxide)、酸化イットリウム(yttrium oxide)、酸化ジルコニウム(zirconium oxide)、及び酸化銅(copper oxide)からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項13に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 前記ナノ粒子がビスマス(Bi)、鉛(Pb)、セレン(Se)、及びアンチモン(Sb)からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項13に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 前記ナノ粒子の直径が0.1乃至10μmであることを特徴とする請求項13に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 前記コロイドフォトニック結晶内の空隙に半導体、金属、金属酸化物、または有機物とが充填されることを特徴とする請求項13に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 前記半導体がSi、CdS、CdSe、及びGaAsからなる群から1種以上選択され、前記金属がAg、Au、Al、Pt、及びPdからなる群から1種以上選択され、前記金属酸化物がAlO2、TiO2、SiO2、ZrO2、Fe2O3、及びZnOからなる群から1種以上選択され、前記有機物がポリジメチルシロキサン、ポリチオフェン、ポリキノリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリプロレン、ポリ(パラフェニレンビニレン)、及びこれらの誘導体からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項21に記載のコロイドフォトニック結晶。
- 請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の方法により製造されたコロイドフォトニック結晶粒子の空隙にまた別の層のコロイド粒子、半導体粒子、金属粒子、または金属酸化物粒子を自己構成させる工程を含むことを特徴とするコロイドフォトニック結晶基材の製造方法。
- 請求項13乃至請求項22のいずれか一項に記載のコロイドフォトニック結晶を鋳型にして逆相鋳型を製造する工程;及び前記逆相鋳型の構造及び形態を基材に転写する工程を含むことを特徴とするコロイドフォトニック結晶基材の製造方法。
- 請求項13乃至請求項22のいずれか一項に記載のコロイドフォトニック結晶粒子の空隙にまた別の層の自己構成されたコロイド粒子、半導体粒子、金属粒子、または金属酸化物粒子が積層されることを特徴とするコロイドフォトニック結晶基材。
- 請求項13乃至請求項22のいずれか一項に記載のコロイドフォトニック結晶が適用されることを特徴とするレーザー、センサー、圧電センサー、アクチュエータ、クロマトグラフィーの分離膜、触媒の担体、光学集積回路、光学フィルター、液晶配向膜、超親水または超撥水膜、フォトマスク、反射防止膜、またはディスプレイ素子。
- 請求項23に記載の方法により製造されたコロイドフォトニック結晶基材が適用されることを特徴とするレーザー、センサー、圧電センサー、アクチュエータ、クロマトグラフィーの分離膜、触媒の担体、光学集積回路、光学フィルター、液晶配向膜、超親水または超撥水膜、フォトマスク、反射防止膜、またはディスプレイ素子。
- 請求項24に記載の方法により製造されたコロイドフォトニック結晶基材が適用されることを特徴とするレーザー、センサー、圧電センサー、アクチュエータ、クロマトグラフィーの分離膜、触媒の担体、光学集積回路、光学フィルター、液晶配向膜、超親水または超撥水膜、フォトマスク、反射防止膜、またはディスプレイ素子。
- 請求項25に記載のコロイドフォトニック結晶基材が適用されることを特徴とするレーザー、センサー、圧電センサー、アクチュエータ、クロマトグラフィーの分離膜、触媒の担体、光学集積回路、光学フィルター、液晶配向膜、超親水または超撥水膜、フォトマスク、反射防止膜、またはディスプレイ素子。
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