JP5041360B2 - Metal fine particle array film and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing process of a metal particle-aligned film in which metal particles are aligned in a polymer in layers with a specific interval in parallel with a substrate. <P>SOLUTION: The manufacturing process of the metal particle-aligned film comprises (A) a step of forming a polymer film containing a metal component on a reflection substrate and (B) a step of irradiating the polymer film with a light having a specific wavelength. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、金属微粒子を秩序だって配列する方法に関し、詳しくはポリマー膜中に金属微粒子を膜と平行方向に層状に配列させる方法に関する。   The present invention relates to a method for arranging metal fine particles in an orderly manner, and more particularly, to a method for arranging metal fine particles in a polymer film in a direction parallel to the film.

近年、有機/無機複合体に関しては、多くの研究例があり、高分子の機能特性を改変できることから、有機高分子に無機材料を複合化させた有機/無機複合材料も盛んに開発されている。その中でも、高分子中に金属微粒子を一定の規則性を持って分散させる方法については、活発に研究が行われている。例えば、金属微粒子の前駆体として金属錯体を用い、これを昇華させ、金属の還元能力が異なるブロック共重合ポリマーに窒素下で接触させると、錯体が一方の相でのみ選択的に還元され、金属微粒子のナノレベルでの配列が実現されている(例えば非特許文献1〜3参照)。
Langmuir、19号、2963頁(2003年) Advanced Materials、12号、1507頁(2000年) Nature、414号、735頁(2001年)
In recent years, there are many examples of research on organic / inorganic composites, and the functional properties of polymers can be modified. Therefore, organic / inorganic composite materials in which inorganic materials are combined with organic polymers have been actively developed. . Among them, active research has been conducted on a method for dispersing metal fine particles in a polymer with a certain regularity. For example, when a metal complex is used as a precursor of metal fine particles, sublimated, and contacted with a block copolymer having different metal reducing ability under nitrogen, the complex is selectively reduced only in one phase, and the metal The arrangement | sequence at the nano level of microparticles | fine-particles is implement | achieved (for example, refer nonpatent literature 1-3).
Langmuir, No. 19, 2963 (2003) Advanced Materials, No. 12, p. 1507 (2000) Nature 414, p.735 (2001)

しかしながら、報告されている高分子中の金属微粒子の配列に関しては、共重合体の各ポリマーの分布(配列形態)は自己組織的に決定されており、金属微粒子の配列を完全に制御した例は報告されていない。特に、金属微粒子をポリマー膜中に膜と平行方向に層状に配列させる方法は知られていなかった。   However, with regard to the arrangement of the metal fine particles in the reported polymer, the distribution (arrangement form) of each polymer of the copolymer is determined in a self-organizing manner, and an example in which the arrangement of the metal fine particles is completely controlled is as follows. Not reported. In particular, a method for arranging metal fine particles in a polymer film in a layered direction in a direction parallel to the film has not been known.

本発明は、金属微粒子の新規な配列膜を、簡便な方法により製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明の異なる態様の目的は、金属微粒子の新規な配列膜を提供することである。さらに本発明の異なる態様の目的は、波長選択性の反射膜を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method for producing a novel alignment film of metal fine particles by a simple method. Another object of the present invention is to provide a novel arrangement film of metal fine particles. It is a further object of the present invention to provide a wavelength selective reflective film.

本発明は以下の事項に関する。   The present invention relates to the following matters.

1. 反射基板上に金属成分を含有するポリマー膜を製膜する工程(A)と、
前記ポリマー膜に、特定の波長の光を照射する工程(B)と
を有することを特徴とする金属微粒子配列膜の製造方法。
1. Forming a polymer film containing a metal component on the reflective substrate (A);
And (B) irradiating the polymer film with light having a specific wavelength.

2. 前記金属微粒子配列膜の構造が、金属微粒子が密集した層がポリマー膜の膜厚方向に周期的に多層として存在する構造である上記1または2記載の製造方法。   2. 3. The production method according to 1 or 2 above, wherein the metal fine particle array film has a structure in which a layer in which metal fine particles are densely present periodically as a multilayer in the film thickness direction of the polymer film.

3. 前記ポリマー膜の製膜工程(A)は、金属成分を含むポリマー溶液を反射基板上に製膜するサブ工程と、溶媒を留去するサブ工程とを有することを特徴とする上記1記載の製造方法。   3. 2. The production according to 1 above, wherein the polymer film-forming step (A) comprises a sub-step of forming a polymer solution containing a metal component on a reflective substrate and a sub-step of distilling off the solvent. Method.

4. 前記工程(A)に先立ち、反射基板上に、後の工程(B)で照射する波長の光を透過する剥離層を設ける工程を有し、
工程(A)において、前記剥離層の上に金属成分を含有するポリマー膜を製膜し、
さらに、前記工程(B)の後に、光が照射された後の前記ポリマー膜を前記反射基板から剥離する工程とを有することを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載の製造方法。
4). Prior to the step (A), a step of providing on the reflective substrate a release layer that transmits light having a wavelength irradiated in the subsequent step (B),
In the step (A), a polymer film containing a metal component is formed on the release layer,
Furthermore, after the said process (B), it has the process of peeling the said polymer film after light irradiation from the said reflective substrate, The manufacturing method in any one of said 1-3 characterized by the above-mentioned.

5. 前記ポリマー膜を前記反射基板から剥離する工程が、前記剥離層を除去する工程を含むことを特徴とする上記4記載の方法。   5). 5. The method according to claim 4, wherein the step of peeling the polymer film from the reflective substrate includes the step of removing the release layer.

6. 前記剥離層の除去が、前記剥離層の溶解により行われることを特徴とする上記5記載の方法。   6). 6. The method according to 5 above, wherein the release layer is removed by dissolving the release layer.

7. 前記金属成分が、前記特定の波長の光によって還元されて金属微粒子を生成する金属化合物を含むことを特徴とする上記1〜6のいずれかに記載の製造方法。   7). The manufacturing method according to any one of the above items 1 to 6, wherein the metal component includes a metal compound that is reduced by light of the specific wavelength to generate metal fine particles.

8. 前記金属成分が、金属微粒子を含むことを特徴とする上記1〜6のいずれかに記載の製造方法。   8). The manufacturing method according to any one of 1 to 6, wherein the metal component includes metal fine particles.

9. 前記金属化合物が、過塩素酸銀、硝酸銀および塩化金酸から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記7記載の製造方法。   9. 8. The production method according to 7 above, wherein the metal compound is at least one selected from silver perchlorate, silver nitrate, and chloroauric acid.

10. 前記ポリマー膜を構成するポリマーが、少なくとも前記特定の波長において透明であることを特徴とする上記1〜9のいずれかに記載の製造方法。   10. 10. The production method according to any one of 1 to 9, wherein the polymer constituting the polymer film is transparent at least at the specific wavelength.

11. 前記ポリマーが、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、メタクリル酸またはアクリル酸モノマーユニットを含有する共重合体、およびポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記1〜10のいずれかに記載の製造方法。   11. 1 to 10 above, wherein the polymer is at least one selected from the group consisting of polymethacrylic acid, polyacrylic acid, a copolymer containing methacrylic acid or an acrylic acid monomer unit, and polyvinyl alcohol. The manufacturing method in any one.

12. 前記工程(B)において、照射する光の波長を変えることにより、金属微粒子配列膜中の金属微粒子層の繰り返し距離を調節することを特徴とする上記1〜11のいずれかに記載の製造方法。   12 12. The production method according to any one of 1 to 11 above, wherein in the step (B), the repetition distance of the metal fine particle layer in the metal fine particle array film is adjusted by changing the wavelength of the irradiated light.

13. 前記工程(B)において、照射する光の前記反射基板に対する角度を変えることにより、金属微粒子配列膜中の金属微粒子層の繰り返し距離を調節することを特徴とする上記1〜11のいずれかに記載の製造方法。   13. 12. In the step (B), the repetition distance of the metal fine particle layer in the metal fine particle array film is adjusted by changing the angle of the irradiated light with respect to the reflective substrate. Manufacturing method.

14. ポリマー膜中に、金属微粒子が密集した層が、膜厚方向に周期的に多層として存在する構造を有する金属微粒子配列膜。   14 A metal particle array film having a structure in which a layer in which metal particles are densely present in a polymer film periodically exists as a multilayer in the film thickness direction.

15. 上記1〜13のいずれかに記載の方法によって製造され、ポリマー膜中に、金属微粒子が密集した層が、膜厚方向に周期的に多層として存在している構造を有する金属微粒子配列膜。   15. 14. A metal fine particle array film produced by the method according to any one of 1 to 13 above, wherein the polymer film has a structure in which metal fine particle dense layers are periodically present as multilayers in the film thickness direction.

16. 上記1〜13のいずれかに記載の製造方法により金属微粒子配列膜を製造する工程と、得られた金属微粒子配列膜の複数枚を積層する工程とを有することを特徴とする金属微粒子配列膜の多層積層体の製造方法。   16. 14. A metal fine particle array film comprising the steps of manufacturing a metal fine particle array film by the manufacturing method according to any one of 1 to 13, and laminating a plurality of the obtained metal fine particle array films. A method for producing a multilayer laminate.

17. ポリマー膜中に、金属微粒子が密集した層が、膜厚方向に周期的に多層として存在する構造を有し、上記16記載の製造方法で製造されたことを特徴とする多層積層体。   17. A multilayer laminate comprising a polymer film having a structure in which metal fine particles are densely present in the direction of film thickness as a multilayer, and produced by the production method described in 16 above.

18. 上記14もしくは15に記載の金属微粒子配列膜、または上記17に記載の多層積層体を用いた波長選択性の反射膜。   18. 16. A wavelength-selective reflective film using the metal fine particle array film according to 14 or 15, or the multilayer laminate according to 17 above.

本発明によれば、金属微粒子の層が周期的に多層積層された構造を有する新規な金属微粒子配列膜を簡便な方法で作製することができる。得られる金属微粒子配列膜は、軽量で輸送性と耐衝撃性、および機械的な柔軟性に優れるため、種々の用途で利用可能である。また特定の波長の光を選択的に反射するために、反射膜として、種々の光学素子、光学部品等に広く応用することができる。   According to the present invention, a novel metal fine particle array film having a structure in which metal fine particle layers are periodically laminated can be produced by a simple method. The resulting metal fine particle array film is lightweight and excellent in transportability, impact resistance, and mechanical flexibility, and thus can be used in various applications. Further, in order to selectively reflect light of a specific wavelength, the reflective film can be widely applied to various optical elements, optical components, and the like.

本発明の製造方法では、反射基板上に金属成分を含有するポリマー膜を製膜し、特定の波長λの光を照射する。以下、本発明を詳細に説明する。   In the production method of the present invention, a polymer film containing a metal component is formed on a reflective substrate and irradiated with light having a specific wavelength λ. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<反射基板>
本発明で使用できる「反射基板」は、基板の表面が、特定の波長λの光を反射できるものであれば特に限定されない。例えば、基板の表面に、アルミニウム、銀等の種々の金属および金属酸化物等から選ばれる材料を用いて、単層膜または多層膜を形成した反射鏡(ミラー)が挙げられる。その中でもガラス基板上にアルミニウム、シリカを順に製膜したものが好適である。これは、アルミニウムが紫外から可視領域において安定して高い反射率を持つ膜を形成できるためである。シリカ層はアルミニウムが酸化するのを防止する効果がある。
<Reflective substrate>
The “reflective substrate” that can be used in the present invention is not particularly limited as long as the surface of the substrate can reflect light having a specific wavelength λ. For example, a reflecting mirror (mirror) in which a single layer film or a multilayer film is formed on the surface of the substrate using a material selected from various metals such as aluminum and silver and metal oxides. Among these, a film obtained by sequentially forming aluminum and silica on a glass substrate is preferable. This is because aluminum can form a film having a high reflectance stably in the ultraviolet to visible region. The silica layer is effective in preventing aluminum from being oxidized.

反射基板中のアルミニウムの厚み(膜厚)は、例えば、100〜2000nm、好ましくは150〜1000nm、さらに好ましくは200〜800nm程度である。また、シリカの厚み(膜厚)はアルミニウムの反射特性を低下させないため薄い方が良く、例えば、5〜100nm、好ましくは10〜50nm、さらに好ましくは10〜30nm程度である。   The thickness (film thickness) of aluminum in the reflective substrate is, for example, about 100 to 2000 nm, preferably about 150 to 1000 nm, and more preferably about 200 to 800 nm. Further, the thickness (film thickness) of silica is better because it does not deteriorate the reflective properties of aluminum, and is, for example, about 5 to 100 nm, preferably about 10 to 50 nm, and more preferably about 10 to 30 nm.

<金属成分を含有するポリマー膜の製膜>
「金属成分を含有するポリマー膜」は、ポリマー中に金属成分を含有し、金属元素の種類は1種類であっても2種類以上であっても良い。金属成分は、好ましくは金属化合物(錯体および塩を含む。以下同じ。)および金属微粒子の少なくとも一方を含むことが好ましい。一般には、金属化合物および/または金属微粒子を含むポリマー溶液を反射基板に塗布する方法が好ましく、特に、金属化合物が溶解したポリマー溶液を反射基板に塗布する方法が好ましい。
<Formation of polymer film containing metal component>
The “polymer film containing a metal component” contains a metal component in the polymer, and the type of metal element may be one type or two or more types. The metal component preferably contains at least one of a metal compound (including a complex and a salt; the same applies hereinafter) and metal fine particles. In general, a method of applying a polymer solution containing a metal compound and / or metal fine particles to a reflective substrate is preferable, and a method of applying a polymer solution in which a metal compound is dissolved to a reflective substrate is particularly preferable.

本発明で用いられる金属化合物は、特定の波長λの照射によって金属微粒子を生成するものである。このような材料としては、光のエネルギーを吸収し、還元によって金属微粒子(または金属微粒子を構成する金属)を生成する化合物(すなわち、金属原子の酸化数が正である金属化合物)が知られており、通常、金属塩である場合が多い。   The metal compound used in the present invention generates metal fine particles by irradiation with a specific wavelength λ. As such a material, a compound that absorbs light energy and generates metal fine particles (or a metal constituting the metal fine particles) by reduction (that is, a metal compound having a positive oxidation number of metal atoms) is known. Usually, it is often a metal salt.

このような金属化合物としては、例えば、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物(金属塩化物など)、金属酸塩[金属無機酸塩(硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、過塩素酸塩、塩酸塩などのオキソ酸塩など)、金属有機酸塩(酢酸塩など)など]が挙げられる。金属塩の形態は、単塩、複塩、または錯塩(電解質錯体または非電解質錯体、通常、電解質錯体)であっても、多量体(例えば、2量体)などであってもよい。また、金属化合物(金属塩)は、例えば、酸成分[塩化水素(HCl)など]、塩基成分(アンモニアなど)、水(HO)などを含有する化合物(例えば、含ハロゲン化水素化合物、含水物、水和物など)であってもよい。金属化合物は、単独でまたは2種以上組み合わせてもよい。 Examples of such metal compounds include metal oxides, metal hydroxides, metal halides (metal chlorides, etc.), metal acid salts [metal inorganic acid salts (sulfates, nitrates, phosphates, perchloric acid). Salt, oxo acid salt such as hydrochloride), metal organic acid salt (such as acetate) and the like. The form of the metal salt may be a single salt, a double salt, or a complex salt (electrolyte complex or non-electrolyte complex, usually an electrolyte complex), or a multimer (for example, a dimer). The metal compound (metal salt) includes, for example, an acid component [hydrogen chloride (HCl) and the like], a base component (ammonia and the like), water (H 2 O) and the like (for example, a halogenated hydrogen compound, It may be a hydrate or hydrate). The metal compounds may be used alone or in combination of two or more.

また、金属化合物を構成する金属元素も特に限定されない。金属化合物を構成する金属元素としては、周期表第8〜11族金属(すなわち、鉄、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金など)が好ましく、特定の実施形態においては、貴金属(銀、金、白金、ルテニウムなど)が特に好ましい。金属化合物は、これらの金属元素を単独でまたは2種以上含んでいてもよい。   Moreover, the metal element which comprises a metal compound is not specifically limited. As the metal element constituting the metal compound, Group 8-11 metals of the periodic table (that is, iron, ruthenium, osmium, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, etc.) are preferable, and specific implementation In the form, noble metals (silver, gold, platinum, ruthenium, etc.) are particularly preferable. The metal compound may contain one or more of these metal elements.

具体的な金属化合物としては、周期表第8〜11族金属化合物(金属塩を含む)が挙げられる。例えば、周期表第8〜11族金属酸塩として、無機酸塩[例えば、過塩素酸銀(AgClO)、硝酸銀(AgNO)などの貴金属無機酸塩]、および有機酸塩[例えば、酢酸パラジウム(Pd(CHCOなど)、酢酸ロジウム([Rh(CHCOなど)などの貴金属酢酸塩などの貴金属有機酸塩]などが挙げられる。また、周期第8〜11族金属ハロゲン化物として、貴金属ハロゲン化物[例えば、塩化銀(AgCl)、塩化金(AuCl)、塩化白金(PtCl、PtClなど)、塩化パラジウム(PdClなど)などの貴金属塩化物など]、酸成分含有金属ハロゲン化物[例えば、塩化金酸(HAuClなど)、塩化白金酸(HPtClなど)などの塩化貴金属酸などの塩化水素含有貴金属ハロゲン化物]、およびこれらの水和物などが挙げられる。 Specific examples of the metal compound include Group 8-11 metal compounds (including metal salts) of the periodic table. For example, as Group 8-11 metal salts of the periodic table, inorganic acid salts [for example, noble metal inorganic acid salts such as silver perchlorate (AgClO 4 ), silver nitrate (AgNO 3 )], and organic acid salts [for example, acetic acid Palladium (Pd (CH 3 CO 2 ) 2 and the like), rhodium acetate (noble metal organic acid salts such as noble metal acetates such as [Rh (CH 3 CO 2 ) 2 ] 2 ) and the like. Further, as a periodic group 8-11 metal halide, noble metal halide [eg, silver chloride (AgCl), gold chloride (AuCl 3 ), platinum chloride (PtCl 2 , PtCl 4 etc.), palladium chloride (PdCl 2 etc.) Noble metal chlorides such as], acid component-containing metal halides [for example, hydrogen chloride-containing noble metal halides such as chlorinated noble metal acids such as chloroauric acid (HAuCl 4 etc.), chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 etc.)] And hydrates thereof.

以下に、周期表第11族金属のうち、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウムについて、代表的な金属化合物を例示する。   Below, typical metal compounds are illustrated about gold | metal | money, silver, copper, platinum, palladium, and rhodium among periodic table 11 group metals.

金化合物としては、金ハロゲン化物(AuCl、AuCl、AuBr、AuI、AuI、AuCl(PPh),AuCl(SC)など)、ハロゲン化金酸またはその塩(HAuCl、HAuCl・4HO、NaAuCl・4HO、KAuCl・4HOなど)、水酸化金(AuOH)、シアン化金(AuCN)、酸化金(Auなど)、硫化金(AuS、Au(III)など)などの無機塩、又は、トリメチル金(III)(Au(CH)、メチル(トリフェニルホスフィン)金(I)(AuCH(PPh))、4−エチルベンゼンチオラト金(I)(Au{S(C)C})、{μ−1,8−ビス(ジフェニルホスフィノ)−3,6−ジオキサオクタン}ビス{クロロ金(I)}((AuCl)(μ−{PhP(CHO(CHO(CHPPh})、(ペンタフルオロフェニル)(テトラヒドロチオフェン)金(I)([Au(C)(SC)])、トリス(ペンタフルオロフェニル)(テトラヒドロチオフェン)金(III)([Au(C(SC)])などの各種金錯体が挙げられる。 Examples of the gold compound include gold halides (AuCl, AuCl 3 , AuBr 3 , AuI, AuI 3 , AuCl (PPh 3 ), AuCl (SC 4 H 8 ), halogenated gold acid or a salt thereof (HAuCl 4 , HAuCl). 4 · 4H 2 O, NaAuCl 4 · 4H 2 O, KAuCl 4 · 4H 2 O , etc.), gold hydroxide (AuOH), gold cyanide (AuCN), such as gold oxide (Au 2 O 3), gold sulfide (Au 2 S, Au 2 S 3 (III), etc.), or trimethyl gold (III) (Au 2 (CH 3 ) 6 ), methyl (triphenylphosphine) gold (I) (Au 2 CH 3 ( PPh 3)), 4-ethylbenzene-thio Ratn gold (I) (Au {S ( C 6 H 4) C 2 H 5}), {μ-1,8- bis (diphenylphosphino) 3,6 Dioxaoctane} bis {chloroauric (I)} ((AuCl) 2 (μ- {Ph 2 P (CH 2) 2 O (CH 2) 2 O (CH 2) 2 PPh 2}), ( pentafluorophenyl ) (Tetrahydrothiophene) gold (I) ([Au (C 6 F 5 ) (SC 4 H 8 )]), tris (pentafluorophenyl) (tetrahydrothiophene) gold (III) ([Au (C 6 F 5 ) 3 (SC 4 H 8 )]) and the like.

銀化合物としては、無機塩[例えば、AgF、AgCl、AgI、AgBrなどの銀ハロゲン化物、AgOなどの酸化銀、AgSO、AgS、AgCN、AgClO、AgPO、AgSCN、AgNO、AgSO、AgCO、AgCrO、AgSe、AgReO、AgBF、AgW16、AgAsO、AgSbF、AgPF、AgHF、AgIO、AgBrO、AgOCN、AgMnO、AgVOなどの無機酸塩など]、有機塩(または錯体)[例えば、CCOAg、C11(CHCOAg、CHCH(OH)COAg、トリフルオロ酢酸銀(CFCOAg)、CCOAg、CCOAg、AgOCCHC(OH)(COAg)CHCOAgなどのカルボン酸塩、p−トルエンスルホン酸銀、トリフルオロメタンスルホン酸銀(CFSOAg)などのスルホン酸塩、(CHCOCH=C(O−)CH)Ag、(CNCSAg、フェニル銀(I)、テトラメシチル四銀(I)、ブチルアセチリド銀(I)、クロロ(イソシアノシクロヘキサン)銀、(シクロペンタジエニル)トリフェニルホスフィン銀(I)、ビスピリジン銀(I)過塩素酸塩、(η−1、5−シクロオクタジエン)(1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ペンタンジオナト)銀(I)、ブロモ(トリ−n−ブチルホスフィン)銀(I)、ビスイミダゾール銀(I)硝酸塩、ビス(1,10−フェナントロリン)銀(I)過塩素酸塩および硝酸塩、1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカン銀(II)過塩素酸塩、(1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ペンタンジオナト)(N,N,N’−トリメチルエチレンジアミン)銀(I)など]などが挙げられる。 Silver compounds include inorganic salts [for example, silver halides such as AgF, AgCl, AgI, AgBr, silver oxides such as Ag 2 O, Ag 2 SO 4 , AgS, AgCN, AgClO 4 , Ag 3 PO 4 , AgSCN, AgNO 3, Ag 2 SO 3, Ag 2 CO 3, Ag 2 CrO 4, Ag 2 Se, AgReO 4, AgBF 4, AgW 4 O 16, Ag 3 AsO 4, AgSbF 6, AgPF 6, AgHF 2, AgIO 3, Inorganic acid salts such as AgBrO 3 , AgOCN, AgMnO 4 , AgVO 3, etc.], organic salts (or complexes) [eg, C 6 H 5 CO 2 Ag, C 6 H 11 (CH 2 ) 3 CO 2 Ag, CH 3 CH (OH) CO 2 Ag, silver trifluoroacetate (CF 3 CO 2 Ag), C 2 F 5 CO 2 Ag, C 3 F 7 CO 2 Ag, carboxylates such as AgO 2 CCH 2 C (OH) (CO 2 Ag) CH 2 CO 2 Ag, p- toluenesulfonate, silver silver trifluoromethanesulfonate (CF 3 SO 3 Ag), etc. Sulfonate, (CH 3 COCH═C (O—) CH 3 ) Ag, (C 2 H 5 ) 2 NCS 2 Ag, phenyl silver (I), tetramesityl tetrasilver (I), butyl acetylide silver (I) , Chloro (isocyanocyclohexane) silver, (cyclopentadienyl) triphenylphosphine silver (I), bispyridine silver (I) perchlorate, (η 4 -1,5-cyclooctadiene) (1,1, 1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedionato) silver (I), bromo (tri-n-butylphosphine) silver (I), bisimidazole silver (I) nitrate, Bis (1,10-phenanthroline) silver (I) perchlorate and nitrate, 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane silver (II) perchlorate, (1,1,1,5,5 , 5-hexafluoro-2,4-pentanedionato) (N, N, N′-trimethylethylenediamine) silver (I) and the like].

銅化合物としては、無機塩[例えば、CuO、CuO、Cu(OH)、CuF、CuCl、CuCl、CuBr、CuBr、CuIなどの銅ハロゲン化物、CuCO、CuCN、Cu(NO、Cu(ClO、Cu、CuSe、CuSe、CuSeO、CuSO、CuS、CuS、Cu(BF、CuHgI、CuSCN、(CFCOCu、(CFSOCu、CuWO、Cu(OH)POなどの無機酸塩など]、有機塩(または錯体)[例えば、酢酸銅(I)、酢酸銅(II)、[C11(CHCOCu、[CH(CHCH(C)COCu、(HCOCu、[HOCH[CH(OH)]COCuなどのカルボン酸塩、(CHCOCH=C(O−)CH)Cu、CH(CHSCu、(CHO)Cuなど]などが挙げられる。 Examples of the copper compound include inorganic salts [eg, Cu 2 O, CuO, Cu (OH) 2 , CuF 2 , CuCl, CuCl 2 , CuBr, CuBr 2 , CuI and other copper halides, CuCO 3 , CuCN, Cu (NO 3) 2, Cu (ClO 4 ) 2, Cu 2 P 2 O 7, Cu 2 Se, CuSe, CuSeO 3, CuSO 4, Cu 2 S, CuS, Cu (BF 4) 2, Cu 2 HgI 4, CuSCN, Inorganic acid salts such as (CF 3 CO 2 ) 2 Cu, (CF 3 SO 3 ) 2 Cu, CuWO 4 , Cu 2 (OH) PO 4 ], organic salts (or complexes) [eg, copper (I) acetate , copper acetate (II), [C 6 H 11 (CH 2) 3 CO 2] 2 Cu, [CH 3 (CH 2) 3 CH (C 2 H 5) CO 2] 2 Cu, (HCO 2) 2 u, [HOCH 2 [CH ( OH)] 4 CO 2] carboxylate such as 2 Cu, (CH 3 COCH = C (O-) CH 3) Cu, CH 3 (CH 2) 3 SCu, (CH 3 O) 2 Cu and the like].

白金化合物としては、無機塩[例えば、PtO、PtCl、PtCl、PtBr、PtBr、PtI、PtIなどの白金ハロゲン化物、HPtCl・2HOなどのハロゲン化白金酸、PtS、Pt(CN)など]、有機塩(または錯体)[例えば、(CHCOCH=C(O−)CH)Pt、(CCN)PtClなど]などが挙げられる。 Platinum compounds include inorganic salts [for example, platinum halides such as PtO 2 , PtCl 2 , PtCl 4 , PtBr 2 , PtBr 4 , PtI 2 , PtI 5 , haloplatinic acids such as HPtCl 6 · 2H 2 O, PtS 2, Pt (CN) such as 2], organic salts (or complexes) [Examples thereof include (CH 3 COCH = C (O- ) CH 3) Pt, etc. (C 6 H 5 CN) 2 PtCl 2] .

パラジウム化合物としては、無機塩[例えば、PdO、PdCl、PdBr、PdI、などのハロゲン化パラジウム、PdCN、Pd(NO、PdS、PdSO、KPd(S・HO、塩化パラジウム酸など]、有機塩(または錯体)[例えば、Pd(CHCO)、プロピオン酸パラジウム(II)、(CFCOPdなどのカルボン酸塩、(CHCOCH=C(O−)CH)Pd、(CCN)PdClなど]などが例示できる。 Examples of the palladium compound include inorganic salts [eg, palladium halides such as PdO, PdCl 2 , PdBr 2 , PdI 2 , PdCN 2 , Pd (NO 3 ) 2 , PdS, PdSO 4 , K 2 Pd (S 2 O 3 ) 2 · H 2 O, chloropalladic acid, etc.], organic salts (or complexes) [for example, carboxylates such as Pd (CH 3 CO 2 ), palladium (II) propionate, (CF 3 CO 2 ) 2 Pd , (CH 3 COCH═C (O—) CH 3 ) Pd, (C 6 H 5 CN) 2 PdCl 2, etc.].

ロジウム化合物としては、無機塩[例えば、Rh、RhO、RhCl、RhBr、RhIなどのロジウムハロゲン化物、RhPO、RhSOなど]、有機塩(または錯体)[例えば、Rh(CHCO、(CFCORh、{[CH(CHCORh}、[(CFCFCFCORh]、{[(CHCCORh}などのカルボン酸塩、(CHCOCH=C(O−)CH)Rhなど]などが挙げられる。 Examples of rhodium compounds include inorganic salts [eg, rhodium halides such as Rh 2 O 3 , RhO 3 , RhCl 3 , RhBr 3 , RhI 3 , RhPO 4 , Rh 2 SO 4, etc.], organic salts (or complexes) [eg, , Rh (CH 3 CO 2 ) 2 , (CF 3 CO 2 ) 2 Rh, {[CH 3 (CH 2 ) 6 CO 2 ] 2 Rh} 2 , [(CF 3 CF 2 CF 2 CO 2 ) 2 Rh] 2 , carboxylic acid salts such as {[(CH 3 ) 3 CCO 2 ] 2 Rh} 2 , (CH 3 COCH═C (O—) CH 3 ) Rh, etc.] and the like.

これらの金属化合物のうち、特に、銀塩は光感受性が高く、光によって還元されやすい金属化合物であり、過塩素酸銀や硝酸銀が好適に用いられる。   Among these metal compounds, silver salt is a metal compound that has high photosensitivity and is easily reduced by light, and silver perchlorate and silver nitrate are preferably used.

また、金属微粒子(ここでは、工程(A)の時点でポリマー膜に含まれる金属微粒子を意味する。)としては、特定の波長λの照射によって膜中を移動できるようなものが好ましく、特にコロイド状粒子などの、10nm程度以下、特に好ましくは2nm以下の金属粒子が好ましい。例えば上記の金属化合物から金属微粒子が析出したものが挙げられる。例えば、銀の微粒子が好ましい。また、金属化合物と金属微粒子の混合物であってもよい。   Further, the metal fine particles (here, meaning the metal fine particles contained in the polymer film at the time of step (A)) are preferably those that can move in the film by irradiation with a specific wavelength λ. Metal particles of about 10 nm or less, particularly preferably 2 nm or less, such as particle-like particles are preferred. For example, the thing which metal fine particles precipitated from said metal compound is mentioned. For example, silver fine particles are preferable. Further, it may be a mixture of a metal compound and metal fine particles.

ポリマー中に含有させる金属成分の割合は、ポリマーの分子量などにもよるが、ポリマー100重量部に対して、例えば、0.5〜500重量部、好ましくは1〜400重量部、さらに好ましくは5〜200重量部程度である。   The ratio of the metal component contained in the polymer depends on the molecular weight of the polymer, but is, for example, 0.5 to 500 parts by weight, preferably 1 to 400 parts by weight, and more preferably 5 parts per 100 parts by weight of the polymer. About 200 parts by weight.

ポリマーは、特定の波長λにおいて透明であり、金属成分を均一に溶解または分散して含有することができるもの(特に溶解するもの)が好ましく使用される。加えて、一実施形態においては、有機溶媒に均一に溶解するものが好ましく使用される。   As the polymer, a polymer that is transparent at a specific wavelength λ and can contain a metal component uniformly dissolved or dispersed (particularly, a polymer that dissolves) is preferably used. In addition, in one embodiment, those that are uniformly dissolved in an organic solvent are preferably used.

例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートのようなポリエステル類、ポリメチルメタクリレートのようなアクリルポリマー類、メチルスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリルスチレン(AS)樹脂のようなスチレン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンのようなポリオレフィン類、ポリオキセタンのようなポリエーテル類、ナイロン6、ナイロン66のような透明ポリアミド類、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアクリレートおよび三酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シクロヘキサジエン系ポリマー、非晶ポリエステル樹脂、透明ポリイミド、透明ポリウレタン、透明フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリ乳酸を始めとする各種の透明ポリマーなどを挙げることが出来る。さらに、これらポリマーの構成要素であるモノマーのコポリマー、および/またはこれらポリマーの混合物も使用することができる。この中でも、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、メタクリル酸またはアクリル酸モノマーユニットを含有する共重合体、およびポリビニルアルコールから選ばれるポリマーが好適に用いられる。   For example, polyesters such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate, acrylic polymers such as polymethyl methacrylate, methyl styrene resin, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, acrylonitrile styrene (AS) resin, etc. Styrene resin, polyethylene, polypropylene, polyolefins such as polymethylpentene, polyethers such as polyoxetane, transparent polyamides such as nylon 6 and nylon 66, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethersulfone, polysulfone, Polyacrylate and cellulose triacetate, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, cyclic polyolefin, acrylic resin, epoxy Resin, cyclohexadiene based polymers, amorphous polyester resin, transparent polyimide, transparent polyurethane, transparent fluororesin, a thermoplastic elastomer, such as various transparent polymers, including polylactic acid can be cited. In addition, copolymers of monomers that are constituents of these polymers and / or mixtures of these polymers can also be used. Among these, a polymer selected from polymethacrylic acid, polyacrylic acid, a copolymer containing methacrylic acid or an acrylic acid monomer unit, and polyvinyl alcohol is preferably used.

溶媒としては、通常、ポリマーおよび金属成分を溶解または分散可能(特に溶解可能)な溶媒を使用することができる。このような溶媒としては、ポリマーおよび金属成分の種類に応じて適宜選択でき、例えば、水(酸性でも中性でもアルカリ性でも良い)、アルコール類(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノールなどのアルキルアルコール類など)、エーテル類(ジメチルエーテル、ジエチルエーテルなどの鎖状エーテル類、ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類など)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル類など)、ケトン類(アセトン、エチルメチルケトンなどのジアルキルケトン類など)、グリコールエーテルエステル類(エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、セロソルブアセテート、ブトキシカルビトールアセテートなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなど)、カルビトール類(カルビトールなど)、ハロゲン化炭化水素類(塩化メチレン、クロロホルムなど)、アセタール類(アセタール、メチラールなど)、アミド類(ジメチルホルムアミドなど)、スルホキシド類(ジメチルスルホキシドなど)、ニトリル類(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)などが挙げられる。これらの溶媒は、単独でまたは二種以上組み合わせて用いてもよい。   As the solvent, it is usually possible to use a solvent capable of dissolving or dispersing (particularly, dissolving) the polymer and the metal component. Such a solvent can be appropriately selected according to the type of polymer and metal component, and includes, for example, water (which may be acidic, neutral or alkaline), alcohols (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, etc. Alkyl alcohols, etc.), ethers (chain ethers such as dimethyl ether and diethyl ether, cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran), esters (acetic esters such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate) , Ketones (such as dialkyl ketones such as acetone and ethyl methyl ketone), glycol ether esters (ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, cellosolve acetate) , Butoxycarbitol acetate, etc.), cellosolves (methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, etc.), carbitols (carbitol, etc.), halogenated hydrocarbons (methylene chloride, chloroform, etc.), acetals (acetal, Methylal etc.), amides (dimethylformamide etc.), sulfoxides (dimethyl sulfoxide etc.), nitriles (acetonitrile, benzonitrile etc.) and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶媒の割合は、反射基板上に製膜を意図する金属成分を含有するポリマー膜の厚み(膜厚)なども考慮して決められるが、前記ポリマー100重量部に対して、例えば、溶媒10〜10000重量部、好ましくは30〜5000重量部、さらに好ましくは50〜3000重量部程度である。   The proportion of the solvent is determined in consideration of the thickness (film thickness) of a polymer film containing a metal component intended for film formation on the reflective substrate. The amount is about 10,000 parts by weight, preferably about 30 to 5,000 parts by weight, and more preferably about 50 to 3,000 parts by weight.

さらに、金属成分含有ポリマー溶液の反射基板への製膜法は、膜形成が可能であれば特に限定されず、慣用の塗布法、例えば、スピンコーティング法(回転塗布法)、ロールコーティング法、カーテンコーティング法、ディップコーティング法、キャスト法などが利用できる。塗布装置としては、上記塗布方法に対応する装置、例えば、スピンコーター、スリットコーター、ロールコーター、バーコーターなどを使用できる。   Further, the method for forming the metal component-containing polymer solution on the reflective substrate is not particularly limited as long as film formation is possible, and a conventional coating method such as spin coating (rotary coating), roll coating, curtain Coating methods, dip coating methods, cast methods, etc. can be used. As the coating device, a device corresponding to the above coating method, for example, a spin coater, a slit coater, a roll coater, a bar coater or the like can be used.

また、基板に製膜した金属成分含有ポリマー溶液の溶媒の留去方法も特に限定されず、慣用の溶媒留去法、例えば、加熱による蒸発や各種エボパレーターによる真空乾燥が挙げられる。   Further, the method for distilling off the solvent of the metal component-containing polymer solution formed on the substrate is not particularly limited, and examples thereof include conventional solvent distilling methods such as evaporation by heating and vacuum drying by various evaporators.

このようにして、反射基板上に製膜された金属成分を含有するポリマー膜の厚さは、特に限定されず、用途に応じて適宜設定することができる。例えば、0.5〜500μm、好ましくは0.5〜100μm、さらに好ましくは1〜20μm程度の厚さに形成することができる。   Thus, the thickness of the polymer film containing the metal component formed on the reflective substrate is not particularly limited, and can be set as appropriate according to the application. For example, it can be formed to a thickness of about 0.5 to 500 μm, preferably 0.5 to 100 μm, and more preferably about 1 to 20 μm.

<光照射>
本発明の製造方法では、次に、反射基板上に製膜された金属成分を含有するポリマー膜に、特定の波長λの光を照射する。波長λは、所望の波長を選ぶことができるが、前述の金属成分がこの波長の光を受けたときに、金属微粒子の生成、金属微粒子の移動、および金属粒子の成長のいずれかが起こりうるような波長領域の中から設定する。通常、金属化合物を励起して金属微粒子へ還元するのに十分なエネルギーを有する波長領域から選ばれ、紫外から可視光領域が好ましい。具体的には、200〜600nm、好ましくは300〜500nm、より好ましくは350〜500nmの波長領域から1波長が選ばれることが好ましい。このような波長範囲では、各種金属化合物を効率良く金属微粒子へ光還元することができる。
<Light irradiation>
In the production method of the present invention, the polymer film containing the metal component formed on the reflective substrate is then irradiated with light having a specific wavelength λ. A desired wavelength can be selected as the wavelength λ, but when the above-described metal component receives light of this wavelength, generation of metal fine particles, movement of metal fine particles, and growth of metal particles can occur. It sets from such a wavelength range. Usually, it is selected from a wavelength region having sufficient energy to excite a metal compound and reduce it to metal fine particles, and an ultraviolet to visible light region is preferable. Specifically, it is preferable that one wavelength is selected from a wavelength region of 200 to 600 nm, preferably 300 to 500 nm, more preferably 350 to 500 nm. In such a wavelength range, various metal compounds can be efficiently photoreduced into metal fine particles.

照射する光源としては、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ(低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプなど)、重水素ランプ、UVランプ、レーザ(例えば、ヘリウム−カドミウムレーザー、エキシマーレーザーなど)等が使用できる。一実施形態においては、超高圧水銀ランプが好適である。また、なるべく半値幅の狭い1波長を照射することが好ましい。照射波長の半値幅は、好ましくは50nm、より好ましくは30nm以下、特に好ましくは20nm以下、最も好ましくは10nm以下である。半値幅を狭くするためには、市販の狭帯域バンドパスフィルターを組み合わせるのが好ましい。   Examples of light sources to be irradiated include halogen lamps, mercury lamps (low pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, ultrahigh pressure mercury lamps, etc.), deuterium lamps, UV lamps, lasers (eg, helium-cadmium lasers, excimer lasers, etc.), etc. Can be used. In one embodiment, an ultra high pressure mercury lamp is suitable. Further, it is preferable to irradiate one wavelength with a narrow half width as much as possible. The full width at half maximum of the irradiation wavelength is preferably 50 nm, more preferably 30 nm or less, particularly preferably 20 nm or less, and most preferably 10 nm or less. In order to reduce the half-value width, it is preferable to combine a commercially available narrow band-pass filter.

光照射時間は、照射光源の能力(照射強度)に大きく依存するが、反応速度と共に金属成分の移動を考慮し、生成する金属粒子の径等も考慮して決めることが好ましい。限定はされないが、1例として、500Wの超高圧水銀ランプ(照射強度;165W/cm以上)を用いる場合、照射時間は20分〜6時間、好ましくは30分〜3時間、特に好ましくは30分〜2時間である。 Although the light irradiation time largely depends on the ability (irradiation intensity) of the irradiation light source, it is preferable to determine the size of the generated metal particles in consideration of the reaction rate and the movement of the metal component. Although not limited, as an example, when a 500 W ultra-high pressure mercury lamp (irradiation intensity: 165 W / cm 2 or more) is used, the irradiation time is 20 minutes to 6 hours, preferably 30 minutes to 3 hours, and particularly preferably 30. Min to 2 hours.

<金属微粒子配列膜>
前記光照射工程により、金属成分含有ポリマー膜中で、金属化合物から金属微粒子が生成し、あるいは金属微粒子が移動し、密集して膜面に平行な層を形成し、さらにこの層が、周期的な多層構造となる。即ち、膜の断面方向で見ると、金属が密集した金属微粒子層と、ポリマーのみの層とが交互に積層された多層構造となっている。
<Metal fine particle alignment film>
By the light irradiation step, metal fine particles are generated from the metal compound in the metal component-containing polymer film, or the metal fine particles move and densely form a layer parallel to the film surface. A multilayer structure. That is, when viewed in the cross-sectional direction of the film, it has a multi-layer structure in which metal fine particle layers in which metals are densely packed and polymer-only layers are alternately laminated.

図18に、このような多層構造が得られる推定機構の概念図を示す。この図に示すように、入射光と反射光が干渉して、周期的な光強度分布を持つ定在波が生じ、主に光強度の大きな部分で金属微粒子の生成が起こる。また、光は、電磁波であることから、光強度の強い部分では電場強度が大きく、電場の弱い部分から強い部分へ金属微粒子が移動し、その結果、多層構造が形成されたものと推定される。一方、金属微粒子を含有したポリマー内においても、定在的な電場の強度分布が生じ、同様な機構により、金属微粒子が移動し、多層構造が形成されたものと推定される。   FIG. 18 shows a conceptual diagram of an estimation mechanism capable of obtaining such a multilayer structure. As shown in this figure, incident light and reflected light interfere with each other to generate a standing wave having a periodic light intensity distribution, and metal fine particles are generated mainly in a portion having a large light intensity. In addition, since light is an electromagnetic wave, the electric field strength is large in the portion where the light intensity is strong, and the metal fine particles move from the portion where the electric field is weak to the strong portion. As a result, it is presumed that a multilayer structure is formed. . On the other hand, it is presumed that a standing electric field intensity distribution also occurs in the polymer containing metal fine particles, and the metal fine particles move and a multilayer structure is formed by the same mechanism.

また、本発明の製造方法では、金属微粒子層の繰り返し距離(ピッチ)を人為的に調節することができる。上記の理論に従い、ポリマー膜の厚み方向に生じる光強度の周期を変化させるように調節することで、金属微粒子層の繰り返し距離(ピッチ)が変化する。代表的には、照射光の波長λを変えることにより調節することができる。例えば、照射光の波長を長波長とすることで金属微粒子層の繰り返し距離を長くすることができる。さらに、照射光の角度を変化させることでも、金属微粒子層の繰り返し距離(ピッチ)を調節することができる。例えば、照射光の入射角を、大きくすることで金属微粒子層の繰り返し距離を長くすることができる。入射角の変化は、基板を傾ける、もしくは照射光をある角度で入射させるだけで実現できることから、非常に簡便な方法である。さらにこの方法では、金属微粒子層の繰り返し距離を、照射光の波長から独立して調節することができるので、製造時にあっては、反応に適した波長の光を選択することができる。そして、照射光の波長とは異なる波長の光を選択的に反射する膜を作製することも容易である。本発明の金属微粒子膜では、このようにして人為的制御によって、金属微粒子層の配列を決定することができる。尚、光照射後の処理等により、膜厚の収縮または増加が生じることがあり、その場合には、金属微粒子層の繰り返し距離(ピッチ)も変化することがある。   Moreover, in the manufacturing method of this invention, the repetition distance (pitch) of a metal fine particle layer can be adjusted artificially. In accordance with the above theory, the repetition distance (pitch) of the metal fine particle layer is changed by adjusting the period of the light intensity generated in the thickness direction of the polymer film. Typically, it can be adjusted by changing the wavelength λ of the irradiation light. For example, the repetition distance of the metal fine particle layer can be increased by setting the wavelength of the irradiation light to a long wavelength. Furthermore, the repetition distance (pitch) of the metal fine particle layer can also be adjusted by changing the angle of the irradiation light. For example, the repetition distance of the metal fine particle layer can be increased by increasing the incident angle of the irradiation light. The change in the incident angle is a very simple method because it can be realized simply by tilting the substrate or making the irradiation light incident at a certain angle. Furthermore, in this method, the repetition distance of the metal fine particle layer can be adjusted independently from the wavelength of the irradiation light, and therefore, light having a wavelength suitable for the reaction can be selected during production. It is also easy to produce a film that selectively reflects light having a wavelength different from the wavelength of irradiation light. In the metal fine particle film of the present invention, the arrangement of the metal fine particle layer can be determined by artificial control as described above. Note that the film thickness may shrink or increase due to the treatment after the light irradiation, and in this case, the repetition distance (pitch) of the metal fine particle layer may also change.

干渉は、1つの光源から発し、2つの異なる経路を通って伝播した光に起こりやすく、干渉による強めあい・弱めあいが観測される位置は2つの光の光路差によって決定されるため、より詳細には、以下のような理論的説明が可能である。   Interference is likely to occur in light emitted from one light source and propagated through two different paths, and the position where the strengthening / weakening due to interference is observed is determined by the optical path difference between the two lights. The following theoretical explanation is possible.

例えば、本発明において、入射光を垂直に照射した場合、反射基板からの幾何学的距離がd’である1点Pにて光源からの波長λを持つ入射光と基板からの反射光が干渉すると考える。図19(A)に、この現象を理論的に説明する概念図を示す。本発明において、薄膜の屈折率は、反射基板よりも大きいため、屈折率の大きい物質から小さい物質への入射による反射となり、点Oでの反射によって光の位相が反転することはない。即ち、入射光と反射光がこの点で干渉するためには、入射光と反射光の光路差=2×OPが薄膜中の入射波長の整数倍になることが必要である。   For example, in the present invention, when incident light is irradiated vertically, the incident light having the wavelength λ from the light source interferes with the reflected light from the substrate at a point P where the geometric distance from the reflecting substrate is d ′. I think so. FIG. 19A shows a conceptual diagram for theoretically explaining this phenomenon. In the present invention, since the refractive index of the thin film is larger than that of the reflective substrate, reflection is caused by incidence from a substance having a high refractive index to a small substance, and the phase of light is not reversed by reflection at the point O. That is, in order for the incident light and the reflected light to interfere at this point, the optical path difference between the incident light and the reflected light = 2 × OP needs to be an integral multiple of the incident wavelength in the thin film.

即ち、反射基板からの幾何学的距離をd’、λを照射光の波長、λ’を薄膜中の光の波長、nを金属成分含有ポリマーの屈折率とすると、
2d’=mλ’=mλ/n(m=0,1,2・・・)
を満たすd’において干渉が起きる。
That is, when the geometric distance from the reflective substrate is d ′, λ is the wavelength of the irradiation light, λ ′ is the wavelength of the light in the thin film, and n is the refractive index of the metal component-containing polymer,
2d ′ = mλ ′ = mλ / n (m = 0, 1, 2,...)
Interference occurs at d ′ that satisfies

薄膜全体について考えると、干渉点は反射基板からの距離によって決定されることから、基板と平行方向に層状に干渉点が存在することになり、後述する本発明の実施例における結果を理論的に説明できる。   Considering the entire thin film, since the interference point is determined by the distance from the reflective substrate, the interference point exists in layers in a direction parallel to the substrate, and the results in the embodiments of the present invention to be described later are theoretically shown. I can explain.

同様にして、ある入射角θで薄膜に光照射した場合は以下のように考えられる。図19Bに、この現象を理論的に説明する概念図を示す。垂直照射の場合と同様、入射光と反射光がこの点で干渉するためには、入射光と反射光の光路差=OP+OQが薄膜中の入射波長の整数倍になることが必要である。入射角θで薄膜に入射した場合、薄膜中の入射角θは、図中で示したスネルの法則を満たす値となる。薄膜の屈折率を用いることで薄膜中の入射角θを算出することが可能である。 Similarly, if you light irradiated to the thin film at a certain incident angle theta 1 is considered as follows. FIG. 19B shows a conceptual diagram for theoretically explaining this phenomenon. As in the case of vertical irradiation, in order for the incident light and the reflected light to interfere at this point, the optical path difference between the incident light and the reflected light = OP + OQ needs to be an integral multiple of the incident wavelength in the thin film. When incident on the thin film at an incident angle θ 1 , the incident angle θ 2 in the thin film becomes a value satisfying Snell's law shown in the figure. By using the refractive index of the thin film, the incident angle θ 2 in the thin film can be calculated.

また、光路差=OP+OQについて考えると、三角定理を利用することにより、光路差は2d’cosθと表すことが出来る。このため、反射基板からの幾何学的距離をd’、薄膜中の入射角をθ、λを照射光の波長、λ’は薄膜中の光の波長、nを金属成分含有ポリマーの屈折率として、
2d’cosθ=mλ’=mλ/n(m=0,1,2,・・・)
を満たすd’において干渉が起きる。
Considering optical path difference = OP + OQ, the optical path difference can be expressed as 2d ′ cos θ 2 by using the trigonometric theorem. Therefore, the geometric distance from the reflecting substrate is d ′, the incident angle in the thin film is θ 2 , λ is the wavelength of the irradiation light, λ ′ is the wavelength of the light in the thin film, and n is the refractive index of the metal component-containing polymer. As
2d ′ cos θ 2 = mλ ′ = mλ / n (m = 0, 1, 2,...)
Interference occurs at d ′ that satisfies

薄膜全体について考えると、干渉点は垂直照射の場合と同様に、反射基板からの距離によって決定されることから、基板と平行方向に層状に干渉点が存在することになり、後述する本発明の実施例における結果を理論的に説明できる。   Considering the thin film as a whole, the interference point is determined by the distance from the reflective substrate as in the case of vertical irradiation, so that the interference point exists in layers in the direction parallel to the substrate. The results in the examples can be explained theoretically.

金属微粒子層中の金属微粒子は、その生成時においては、極めて小さいものであるが、金属微粒子において通常に観察される凝集・固結により、その粒径が大きくなり、また、実質的に金属膜と見なせる態様を取ることもある。一方、金属微粒子を含有したポリマーにおいても、光強度を大きくすることにより、定在波として生じる電場の強度の大きい部分と小さい部分の差が大きくなり、これにより、移動できる金属微粒子の大きさは大きくなる。   The metal fine particles in the metal fine particle layer are extremely small at the time of generation, but the particle diameter becomes large due to the aggregation and consolidation normally observed in the metal fine particles, and the metal fine particles are substantially reduced. It may take the form that can be considered. On the other hand, even in a polymer containing metal fine particles, by increasing the light intensity, the difference between the portion where the electric field strength generated as a standing wave is high and the portion where the electric field strength is small becomes large. growing.

このように条件にも依存するが、通常2〜100nmである。特定の態様においては、微粒子の大部分(例えば80%以上)が50nm以下のナノレベルの粒子径を有している。金属微粒子層の周期的な多層構造を利用して、金属微粒子配列膜は種々の応用が期待される。代表的には、後述するように反射膜として利用することができる。このように製造された金属微粒子配列膜は、反射基板に形成された状態で使用しても、また剥離して使用してもよい。   Thus, although it depends on conditions, it is usually 2 to 100 nm. In a particular embodiment, the majority (eg 80% or more) of the fine particles have a nano-level particle size of 50 nm or less. Various applications of the metal fine particle array film are expected by utilizing the periodic multilayer structure of the metal fine particle layer. Typically, it can be used as a reflective film as described later. The metal fine particle array film thus manufactured may be used in a state where it is formed on the reflective substrate, or may be used after being peeled off.

{本発明の第2の実施形態}
以上説明した製造方法(第1の実施形態とする。)では、金属微粒子配列膜が反射基板上に形成されるため、材料などの選択によっては、金属微粒子配列膜を反射基板から剥離できない場合があり、用途が制限される。第2の実施形態では、金属微粒子配列膜を、自立膜として得る方法について説明する。尚、第2の実施形態の説明中で、特に言及していない事項に関しては、矛盾のない限り第1の実施形態で説明した事項(材料、条件、好ましい範囲等)が採用される。
{Second Embodiment of the Invention}
In the manufacturing method described above (referred to as the first embodiment), since the metal fine particle array film is formed on the reflective substrate, the metal fine particle array film may not be peeled from the reflective substrate depending on the selection of materials and the like. Yes, application is limited. In the second embodiment, a method for obtaining the metal fine particle array film as a self-supporting film will be described. In the description of the second embodiment, the matters (materials, conditions, preferred ranges, etc.) described in the first embodiment are adopted as long as there is no contradiction regarding matters not specifically mentioned.

第2の実施形態では、反射基板上に、金属成分を含有するポリマー膜を直接製膜するのではなく、最初に反射基板上に剥離層を設ける。剥離層は、特定の波長λの照射を阻害しないような材料、即ち、その波長において透明な材料であって、後の工程で形成される金属微粒子配列膜を反射基板から剥離できるようなものであれば特に限定されない。例えば、剥離層自身が後の工程で除去されることにより、金属微粒子配列膜が剥離できる形態、反射基板と剥離層の接着強度が小さいために後の工程で金属微粒子配列膜と共に剥離できる形態、剥離層と金属微粒子配列膜との接着強度が小さいために後の工程で金属微粒子配列膜を剥離できる形態等が挙げられる。   In the second embodiment, instead of directly forming a polymer film containing a metal component on a reflective substrate, a release layer is first provided on the reflective substrate. The release layer is a material that does not inhibit irradiation of a specific wavelength λ, that is, a material that is transparent at that wavelength, and can release the metal fine particle array film formed in a later step from the reflective substrate. If there is no particular limitation. For example, a form in which the metal fine particle array film can be peeled off by removing the release layer itself in a later process, and a form in which the adhesive strength between the reflective substrate and the release layer can be peeled off together with the metal fine particle array film in a later process For example, since the adhesive strength between the release layer and the metal fine particle array film is small, the metal fine particle array film can be peeled off in a later step.

安定的な剥離を達成するためには、剥離層自身を後の工程で除去する形態が好ましく、特に剥離層が溶媒に溶解することで除去される形態が好ましい。このための剥離層としては、ポリマーにより形成されることが好ましく、例えば、金属成分含有ポリマー溶液の溶媒に溶けないポリマーが挙げられる。   In order to achieve stable peeling, a mode in which the peeling layer itself is removed in a later step is preferable, and a mode in which the peeling layer is removed by dissolving in a solvent is particularly preferable. For this purpose, the release layer is preferably formed of a polymer, for example, a polymer that is insoluble in the solvent of the metal component-containing polymer solution.

例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートのようなポリエステル類、ポリメチルメタクリレートのようなアクリルポリマー類、メチルスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリルスチレン(AS)樹脂のようなスチレン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンのようなポリオレフィン類、ポリオキセタンのようなポリエーテル類、ナイロン6、ナイロン66のような透明ポリアミド類、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアクリレートおよび三酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、環状ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シクロヘキサジエン系ポリマー、非晶ポリエステル樹脂、透明ポリイミド、透明ポリウレタン、透明フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリ乳酸を始めとする各種の透明ポリマーなどを挙げることが出来る。さらに、これらポリマーの構成要素であるモノマーのコポリマー、および/またはこれらポリマーの混合物も使用することができる。この中でもスチレンが好適に用いられる。   For example, polyesters such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate, acrylic polymers such as polymethyl methacrylate, methyl styrene resin, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, acrylonitrile styrene (AS) resin, etc. Styrene resin, polyethylene, polypropylene, polyolefins such as polymethylpentene, polyethers such as polyoxetane, transparent polyamides such as nylon 6 and nylon 66, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethersulfone, polysulfone, Polyacrylate and cellulose triacetate, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, cyclic polyolefin, acrylic Le resins, epoxy resins, cyclohexadiene based polymers, amorphous polyester resin, transparent polyimide, transparent polyurethane, transparent fluororesin, a thermoplastic elastomer, such as various transparent polymers, including polylactic acid can be cited. In addition, copolymers of monomers that are constituents of these polymers and / or mixtures of these polymers can also be used. Of these, styrene is preferably used.

この剥離層の厚みは、光照射によるポリマー中の金属微粒子の配列を阻害しないようにするため、薄い方が良く、例えば、0.01〜50μm、好ましくは0.01〜20μm、さらに好ましくは0.01〜5μm程度である。   The thickness of the release layer is preferably thin so as not to hinder the arrangement of the metal fine particles in the polymer due to light irradiation. For example, 0.01 to 50 μm, preferably 0.01 to 20 μm, and more preferably 0. About 0.01 to 5 μm.

層の形成は、例えばこれらのポリマーの溶液を塗布後、溶媒を除去する方法、あるいはモノマーを必要により開始剤と共に塗布後、重合させてもよい。塗布法補は、慣用の塗布法、例えば、スピンコーティング法(回転塗布法)、ロールコーティング法、カーテンコーティング法、ディップコーティング法、キャスト法などが利用できる。塗布装置としては、上記塗布方法に対応する装置、例えば、スピンコーター、スリットコーター、ロールコーター、バーコーターなどを使用できる。   The layer may be formed, for example, by applying a solution of these polymers and then removing the solvent, or by applying a monomer together with an initiator if necessary, followed by polymerization. As the supplementary coating method, a conventional coating method such as a spin coating method (rotary coating method), a roll coating method, a curtain coating method, a dip coating method, or a casting method can be used. As the coating device, a device corresponding to the above coating method, for example, a spin coater, a slit coater, a roll coater, a bar coater or the like can be used.

このようにして、反射基板上に剥離層を形成した後、剥離層の上に、第1の実施形態と同様にして、金属成分を含有するポリマー膜を製膜し、特定の波長λの光を照射する。ポリマー膜は、金属微粒子層が多層に配列した金属微粒子配列膜となる。   After forming the release layer on the reflective substrate in this manner, a polymer film containing a metal component is formed on the release layer in the same manner as in the first embodiment, and light having a specific wavelength λ is formed. Irradiate. The polymer film is a metal fine particle array film in which metal fine particle layers are arranged in multiple layers.

次に、光が照射された後の前記ポリマー膜、即ち金属微粒子配列膜を反射基板から剥離する。剥離方法は、剥離層の材料に依存する。剥離層が界面での接着強度を小さくする物である場合には、機械的に引きはがすことができる。   Next, the polymer film after being irradiated with light, that is, the metal fine particle array film is peeled off from the reflective substrate. The peeling method depends on the material of the peeling layer. When the release layer is a material that reduces the adhesive strength at the interface, it can be mechanically peeled off.

剥離層が除去可能な材料である場合、特に上述の溶解可能な材料である場合には、剥離層が溶解可能であって、金属微粒子配列膜が溶解しないような溶媒に、剥離層を浸漬することにより、剥離層を溶解除去する。その結果、金属微粒子配列膜を反射基板から剥離することができる。   When the release layer is a removable material, particularly when the release layer is the above-described soluble material, the release layer is immersed in a solvent in which the release layer can be dissolved and the metal fine particle array film does not dissolve. As a result, the release layer is dissolved and removed. As a result, the metal fine particle array film can be peeled from the reflective substrate.

このようにして得られた、反射基板から剥離された金属微粒子配列膜は、そのまま使用してもよいし、また適当な基材に貼付して使用することもできる。例えば基材として透明または不透明のフィルムまたはシート、特に樹脂製(ポリマー製)フィルムまたはシートを使用し、これに金属微粒子配列膜を貼付または積層すると、本発明の金属微粒子配列膜の機械的柔軟性および軽量性が損なわれることなく、機械的強度および取り扱い性が向上するために、種々の用途に使用できる。   The metal fine particle array film peeled from the reflective substrate thus obtained may be used as it is, or may be used after being attached to a suitable base material. For example, when a transparent or opaque film or sheet, in particular, a resin (polymer) film or sheet is used as a substrate and a metal fine particle array film is pasted or laminated thereon, the mechanical flexibility of the metal fine particle array film of the present invention In addition, the mechanical strength and handleability can be improved without impairing the lightness, so that it can be used in various applications.

<反射膜としての応用>
第1の実施形態および第2の実施形態として説明した本発明の金属微粒子配列膜は、種々の用途が考えられるが、特に反射膜として有用である。金属微粒子配列膜の反射特性を測定すると、後述する実施例で示されるように、この膜は、光照射した際の波長λとほぼ一致する波長位置に反射の極大値を有し、波長選択性の反射膜として機能することが明らかになった。
<Application as reflective film>
The metal fine particle array film of the present invention described as the first embodiment and the second embodiment can be used for various purposes, but is particularly useful as a reflective film. When the reflection characteristics of the metal fine particle array film are measured, as shown in the examples described later, this film has a maximum value of reflection at a wavelength position almost coincident with the wavelength λ when irradiated with light, and is wavelength selective. It became clear that it functions as a reflective film.

そこで、シミュレーションにより、透明層中に、金属層(部分反射・部分透過性)が光学距離dの周期で多層が積層されている形態を計算すると、
d=λ/2
即ち、d’=λ’/2=λ/(2n)
(ここで、dは光学距離、d’は幾何学的距離、λは反射波長、λ’はポリマー中の波長、nはポリマーの屈折率)
を満たす波長λが選択的に反射されることが示された。
Therefore, by calculating a form in which a multilayer is laminated with a period of the optical distance d in the transparent layer, the metal layer (partial reflection / partial transparency) is calculated by simulation.
d = λ / 2
That is, d ′ = λ ′ / 2 = λ / (2n)
(Where d is the optical distance, d ′ is the geometric distance, λ is the reflection wavelength, λ ′ is the wavelength in the polymer, and n is the refractive index of the polymer)
It was shown that the wavelength λ satisfying the above condition is selectively reflected.

本発明で得られる金属微粒子配列膜は、金属微粒子の層が、ほぼ等間隔のピッチで積層されているために、金属微粒子層が部分反射・部分透過性の層と類似の機能を果たしていると推定される。金属粒子層の周期(層の中央から中央までの距離)を光学距離d(幾何学的距離d’=d/n、nはポリマーの屈折率)で表すと、反射スペクトルの極大位置は、上記式を満たす波長λに対応していると考えられる。しかしながら、金属微粒子の分布、密度等により、ピークの半値幅、他波長の反射抑制等の選択性が影響を受けると考えられる。   In the metal fine particle array film obtained in the present invention, since the metal fine particle layers are laminated at substantially equal intervals, the metal fine particle layer performs a function similar to a partially reflective / partially transmissive layer. Presumed. When the period of the metal particle layer (the distance from the center to the center of the layer) is expressed by the optical distance d (geometric distance d ′ = d / n, n is the refractive index of the polymer), the maximum position of the reflection spectrum is This is considered to correspond to a wavelength λ that satisfies the equation. However, it is considered that the selectivity such as the half width of the peak and the reflection suppression of other wavelengths is affected by the distribution and density of the metal fine particles.

反射基板から剥離された本発明の金属微粒子配列膜は、撓みやすいため、石英板、樹脂製(ポリマー製)フィルムまたはシートなどのような透明な基材に挟む素子化により、散乱する光を抑制することで、波長選択性の反射膜としての特性を向上させることが可能である。   Since the metal fine particle array film of the present invention peeled from the reflective substrate is easily bent, the scattered light is suppressed by forming an element sandwiched between transparent substrates such as quartz plates, resin (polymer) films or sheets. By doing so, it is possible to improve the characteristics as a wavelength selective reflection film.

また、反射基板から剥離された金属微粒子配列膜は、複数枚重ね合わせる、または薄膜を折りたたむなどの方法によって、互いに密接した形で積層することにより積層体とすることができる。積層体とすることで、その反射特性を向上させることが可能である。重ね合わせによる積層の反射特性の向上効果は飽和する傾向があるため、2μm程度の金属微粒子配列膜を重ね合わせて積層する場合には、例えば、2〜20枚、好ましくは2〜15枚、さらに好ましくは2〜10枚程度重ねて使用するのが良い。   Moreover, the metal fine particle array film peeled from the reflective substrate can be made into a laminate by stacking a plurality of metal fine particle arrays in close contact with each other by a method such as stacking or folding the thin film. By using a laminated body, the reflection characteristics can be improved. Since the effect of improving the reflection characteristics of the stacked layer due to the stacking tends to be saturated, for example, when stacking the layered metal fine particle films of about 2 μm, for example, 2 to 20, preferably 2 to 15, further Preferably, about 2 to 10 sheets are stacked and used.

さらに、後述する実施例で示されるように、照射光の波長や入射角を変化することで金属微粒子層の繰り返し距離を制御し、照射光の波長とは異なる波長の光を選択的に反射する膜を作製できることが明らかとなった。このように、本発明によって、種々の波長の光を選択的に反射する膜を容易に作製することが出来る。   Further, as shown in the examples described later, the repetition distance of the metal fine particle layer is controlled by changing the wavelength and incident angle of the irradiation light, and selectively reflects light having a wavelength different from the wavelength of the irradiation light. It became clear that a film could be produced. Thus, according to the present invention, a film that selectively reflects light of various wavelengths can be easily produced.

本発明で製造される金属微粒子配列膜は、従来の、無機物や無機酸化物よりなる光学多層反射膜の代わりに使用することができる。そのため、軽量化、輸送性、耐衝撃性、機械的な柔軟性等が改良され、光学材料として光学部品等への幅広い応用が可能である。   The metal fine particle array film produced in the present invention can be used in place of a conventional optical multilayer reflective film made of an inorganic material or an inorganic oxide. Therefore, weight reduction, transportability, impact resistance, mechanical flexibility, and the like are improved, and a wide range of applications as optical materials to optical components and the like are possible.

以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to a present Example.

(実施例1)
ソーダライムガラス上に、直流スパッタ法により200nmのアルミニウムを成膜し、さらに、13.56MHzの交流スパッタ法により10nmのシリカを成膜し、反射基板とした。10wt%ポリメタクリル酸のメタノール溶液5.01gに過塩素酸銀63.1mgを溶解させて得られた溶液を反射基板にスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を垂直に1時間照射した。
Example 1
A 200 nm aluminum film was formed on soda lime glass by a direct current sputtering method, and a 10 nm silica film was formed by an alternating current sputtering method at 13.56 MHz to obtain a reflective substrate. A solution obtained by dissolving 63.1 mg of silver perchlorate in 5.01 g of a 10 wt% polymethacrylic acid methanol solution was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds) on a reflective substrate, and then dried at room temperature for 3 hours. Thereafter, ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is vertically irradiated for 1 hour to the thin film on the reflective substrate using an ultra-high pressure mercury lamp (USHIO INC., “Multi Light”) and a narrow band-pass filter. did.

得られた反射基板上の薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図1に示す。ポリメタクリル酸中に銀微粒子がおよそ90nm(幾何学的距離)の間隔で基板と平行方向に層状に配列していることを確認した。また、銀粒子の多くは10nm以下の粒径を持つことが観察された。   A transmission electron microscope (TEM) photograph of the cross section of the thin film on the obtained reflective substrate is shown in FIG. In polymethacrylic acid, it was confirmed that silver fine particles were arranged in layers in a direction parallel to the substrate at intervals of about 90 nm (geometric distance). Moreover, it was observed that most of the silver particles have a particle size of 10 nm or less.

(比較例1)
10wt%ポリメタクリル酸のメタノール溶液5.01gに過塩素酸銀63.1mgを溶解させた。得られた溶液をソーダライムガラスにスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、ソーダライムガラス上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を垂直に照射した。
(Comparative Example 1)
63.1 mg of silver perchlorate was dissolved in 5.01 g of a 10 wt% polymethacrylic acid methanol solution. The obtained solution was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds) on soda lime glass, and then dried at room temperature for 3 hours. Thereafter, the thin film on the soda lime glass was vertically irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm using an ultra-high pressure mercury lamp (manufactured by USHIO INC., “Multi Light”) and a narrow band-pass filter. .

得られたソーダライムガラス上の薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図2に示す。ポリメタクリル酸中に析出した銀微粒子の粒径は不規則であり、反射基板を用いた際に観察された、銀粒子が基板と平行方向に層状に配列した構造は見られなかった。 The transmission electron microscope (TEM) photograph of the thin film cross section on the obtained soda-lime glass is shown in FIG. The particle size of the silver fine particles precipitated in the polymethacrylic acid was irregular, and the structure in which the silver particles were arranged in a layered manner in the direction parallel to the substrate, which was observed when the reflective substrate was used, was not seen.

(実施例2)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリスチレンのトルエン溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。さらに、基板上の薄膜の上に、10wt%ポリアクリル酸のメタノール溶液2.51gに過塩素酸銀71.7mgのメタノール溶液2.44gを滴下して得た溶液をスピンコート(1500rpm、40秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を垂直に1時間照射した。得られた試料をキシレンに含浸させてスチレン層を溶解させ、反射基板から金属微粒子配列膜を剥離した。
(Example 2)
A 10 wt% polystyrene toluene solution was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds) on the reflective substrate prepared in Example 1, and then dried at room temperature for 3 hours. Further, a solution obtained by dropping 2.44 g of a methanol solution of 71.7 mg of silver perchlorate into 2.51 g of a methanol solution of 10 wt% polyacrylic acid on a thin film on a substrate was spin-coated (1500 rpm, 40 seconds). And dried at room temperature for 3 hours. Thereafter, ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is vertically irradiated for 1 hour to the thin film on the reflective substrate using an ultra-high pressure mercury lamp (USHIO INC., “Multi Light”) and a narrow band-pass filter. did. The obtained sample was impregnated with xylene to dissolve the styrene layer, and the metal fine particle array film was peeled from the reflective substrate.

得られた薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図3に示す。ポリアクリル酸中に銀が基板と平行方向に層状に配列していることを確認した。さらに、この薄膜の反射スペクトルを図4に示す。照射波長である365nmに反射の極大値を持つことが分かった。   The transmission electron microscope (TEM) photograph of the obtained thin film cross section is shown in FIG. It was confirmed that silver was arranged in layers in the direction parallel to the substrate in the polyacrylic acid. Furthermore, the reflection spectrum of this thin film is shown in FIG. It was found that there was a maximum value of reflection at the irradiation wavelength of 365 nm.

(実施例3)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリメタクリル酸のメタノール溶液5.02gに過塩素酸銀61.8mgを溶解させて得られた溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)とg線透過フィルターを用いて、436nmの波長の紫外光を垂直に12時間照射した。
(Example 3)
A solution obtained by dissolving 61.8 mg of silver perchlorate in 5.02 g of a methanol solution of 10 wt% polymethacrylic acid on the reflective substrate prepared in Example 1 was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds), and then room temperature. And dried for 3 hours. Thereafter, the thin film on the reflective substrate was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 436 nm vertically for 12 hours using an ultra-high pressure mercury lamp (manufactured by Ushio Inc., “Multilight”) and a g-ray transmission filter. .

得られた反射基板上の薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図5に示す。ポリメタクリル酸中に銀微粒子がおよそ110nm(幾何学的距離)の間隔で基板と平行方向に層状に配列しており、365nmの波長を用いた場合と比較して金属微粒子層の繰り返し距離が長くなっていることを確認した。また、銀粒子の多くは10nm以下の粒径を持つことが観察された。   A transmission electron microscope (TEM) photograph of a cross-section of the thin film on the obtained reflective substrate is shown in FIG. Silver fine particles in polymethacrylic acid are arranged in layers in a direction parallel to the substrate at an interval of approximately 110 nm (geometric distance), and the repetition distance of the metal fine particle layer is longer than when using a wavelength of 365 nm. It was confirmed that Moreover, it was observed that most of the silver particles have a particle size of 10 nm or less.

このように、金属微粒子層の繰り返し距離(ピッチ)は、照射光の波長λを変えることにより調節することができる。   Thus, the repetition distance (pitch) of the metal fine particle layer can be adjusted by changing the wavelength λ of the irradiation light.

(参考例1)
60.5nm シリカ/3nm 銀/122.5nm シリカ/3nm 銀/・・・/122.5nm シリカ/3nm 銀/60.5nm シリカの構成を有する全41層の多層膜に相当する物性値を採用して、光学薄膜設計ソフトEssential Macleodにて、反射特性を予想した。結果は図6に示すとおり、365nmに最大反射波長を有することが予想される。ここで、金属層間の間隔d(光学長)は、d=λ/2 (λ=365nm)を満たしている。この結果から、実施例2の金属微粒子配列膜においても同様の原理により反射波長の選択性が起きていると推定される。
(Reference Example 1)
60.5nm Silica / 3nm Silver / 122.5nm Silica / 3nm Silver /.../ 122.5nm Silica / 3nm Silver / 60.5nm Adopting physical property values corresponding to all 41 layers of multilayer film having the structure of silica. The reflection characteristics were predicted by the optical thin film design software Essential Macleod. The result is expected to have a maximum reflection wavelength at 365 nm as shown in FIG. Here, the distance d (optical length) between the metal layers satisfies d = λ / 2 (λ = 365 nm). From this result, it is presumed that the selectivity of the reflection wavelength occurs in the metal fine particle array film of Example 2 according to the same principle.

(実施例4)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリ(メチルメタクリレート・メタクリル酸)75:25ランダムコポリマーのテトラヒドロフラン(THF)溶液4.99gに過塩素酸銀51.5mgを溶解させて得られた溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を垂直に1時間照射した。
Example 4
A solution obtained by dissolving 51.5 mg of silver perchlorate in 4.99 g of a tetrahydrofuran (THF) solution of 10 wt% poly (methyl methacrylate / methacrylic acid) 75:25 random copolymer on the reflective substrate prepared in Example 1. Was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds) and then dried at room temperature for 3 hours. Thereafter, ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is vertically irradiated for 1 hour to the thin film on the reflective substrate using an ultra-high pressure mercury lamp (USHIO INC., “Multi Light”) and a narrow band-pass filter. did.

得られた反射基板上の薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図7に示す。ポリマー中に銀微粒子がおよそ108nm(幾何学的距離)の間隔で基板と平行方向に層状に配列していることを確認した。また、銀粒子の多くは10nm以下の粒径を持つことが観察された。   A transmission electron microscope (TEM) photograph of a cross-section of the thin film on the obtained reflective substrate is shown in FIG. It was confirmed that silver fine particles were arranged in layers in the polymer in a direction parallel to the substrate at an interval of approximately 108 nm (geometric distance). Moreover, it was observed that most of the silver particles have a particle size of 10 nm or less.

(実施例5)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリビニルアルコールの水溶液5.04gに硝酸銀98.0mgを溶解させて得られた溶液をスピンコート(3000rpm、30秒間)した後、室温で5時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を垂直に2時間照射した。
(Example 5)
A solution obtained by dissolving 98.0 mg of silver nitrate in 5.04 g of an aqueous solution of 10 wt% polyvinyl alcohol on the reflective substrate prepared in Example 1 was spin-coated (3000 rpm, 30 seconds) and then dried at room temperature for 5 hours. . After that, UV light with a wavelength of 365 nm is irradiated vertically for 2 hours to the thin film on the reflective substrate using an ultra-high pressure mercury lamp (USHIO INC., “Multi Light”) and a narrow band-pass filter. did.

得られた反射基板上の薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図8に示す。ポリビニルアルコール中に銀微粒子がおよそ120nm(幾何学的距離)の間隔で基板と平行方向に層状に配列していることを確認した。また、銀粒子の多くは10nm以下の粒径を持つことが観察された。   A transmission electron microscope (TEM) photograph of the cross section of the thin film on the obtained reflective substrate is shown in FIG. It was confirmed that the silver fine particles were arranged in layers in the direction parallel to the substrate at intervals of about 120 nm (geometric distance) in the polyvinyl alcohol. Moreover, it was observed that most of the silver particles have a particle size of 10 nm or less.

(実施例6)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリスチレンのトルエン溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。さらに、基板上の薄膜の上に、5wt%ポリアクリル酸のメタノール溶液10.01gに17wt%塩化金酸の希塩酸水溶液704mgを滴下して得た溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を垂直に3時間照射した。得られた試料をキシレンに含浸させてスチレン層を溶解させ、反射基板から金属微粒子配列膜を剥離した。
(Example 6)
A 10 wt% polystyrene toluene solution was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds) on the reflective substrate prepared in Example 1, and then dried at room temperature for 3 hours. Further, after spin-coating (1500 rpm, 10 seconds) a solution obtained by dropping 704 mg of a 17 wt% dichloroauric acid aqueous solution into 10.01 g of a 5 wt% polyacrylic acid methanol solution on a thin film on the substrate, Dry at room temperature for 3 hours. Thereafter, ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is vertically irradiated for 3 hours to the thin film on the reflective substrate using an ultra-high pressure mercury lamp (USHIO INC., “Multi Light”) and a narrow band-pass filter. did. The obtained sample was impregnated with xylene to dissolve the styrene layer, and the metal fine particle array film was peeled from the reflective substrate.

得られた薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図9に示す。ポリアクリル酸中に金微粒子がおよそ130nm(幾何学的距離)の間隔で基板と平行方向に層状に配列していることを確認した。また、金粒子の多くは10nm程度の粒径を持つことが観察された。   A transmission electron microscope (TEM) photograph of the obtained thin film cross section is shown in FIG. It was confirmed that the gold fine particles were arranged in layers in the direction parallel to the substrate at intervals of about 130 nm (geometric distance) in the polyacrylic acid. It was also observed that many of the gold particles have a particle size of about 10 nm.

(実施例7)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリメタクリル酸のメタノール溶液5.02gに過塩素酸銀64.3mgを溶解させて得られた溶液を反射基板にスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を30°の入射角で1時間照射した。
(Example 7)
A solution obtained by dissolving 64.3 mg of silver perchlorate in 5.02 g of a methanol solution of 10 wt% polymethacrylic acid on the reflective substrate prepared in Example 1 was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds) on the reflective substrate. Then, it was dried at room temperature for 3 hours. Thereafter, an ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is incident on the thin film on the reflective substrate at an angle of 30 ° using an ultrahigh pressure mercury lamp (manufactured by USHIO INC., “Multi Light”) and a narrow band-pass filter. For 1 hour.

得られた反射基板上の薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図10に示す。ポリメタクリル酸中に銀微粒子がおよそ105nm(幾何学的距離)の間隔で基板と平行方向に層状に配列していることを確認した。また、銀粒子の多くは10nm以下の粒径を持つことが観察された。   The transmission electron microscope (TEM) photograph of the thin film cross section on the obtained reflective substrate is shown in FIG. In polymethacrylic acid, it was confirmed that silver fine particles were arranged in layers in a direction parallel to the substrate at an interval of about 105 nm (geometric distance). Moreover, it was observed that most of the silver particles have a particle size of 10 nm or less.

(実施例8)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリメタクリル酸のメタノール溶液5.02gに過塩素酸銀64.3mgを溶解させて得られた溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を45°の入射角で1時間照射した。
(Example 8)
A solution obtained by dissolving 64.3 mg of silver perchlorate in 5.02 g of a 10 wt% polymethacrylic acid methanol solution on the reflective substrate prepared in Example 1 was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds), and then room temperature. And dried for 3 hours. Thereafter, an ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is incident on the thin film on the reflective substrate at an angle of 45 ° using an ultra-high pressure mercury lamp (“Multi Light” manufactured by USHIO INC.) And a narrow band-pass filter. For 1 hour.

得られた反射基板上の薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図11に示す。ポリメタクリル酸中に銀微粒子がおよそ109nm(幾何学的距離)の間隔で基板と平行方向に層状に配列していることを確認した。また、銀粒子の多くは10nm以下の粒径を持つことが観察された。   A transmission electron microscope (TEM) photograph of a cross-section of the thin film on the obtained reflective substrate is shown in FIG. In polymethacrylic acid, it was confirmed that silver fine particles were arranged in layers in a direction parallel to the substrate at an interval of approximately 109 nm (geometric distance). Moreover, it was observed that most of the silver particles have a particle size of 10 nm or less.

(実施例9)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリメタクリル酸のメタノール溶液4.00gに過塩素酸銀52.0mgを溶解させて得られた溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を60°の入射角で1時間照射した。
Example 9
A solution obtained by dissolving 52.0 mg of silver perchlorate in 4.00 g of a 10 wt% polymethacrylic acid methanol solution on the reflective substrate prepared in Example 1 was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds), and then room temperature. And dried for 3 hours. Thereafter, an ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is incident on the thin film on the reflective substrate at an angle of 60 ° using an ultra-high pressure mercury lamp (manufactured by USHIO INC., “Multi-light”) and a narrow band-pass filter. For 1 hour.

得られた反射基板上の薄膜断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図12に示す。ポリメタクリル酸中に銀微粒子がおよそ122nm(幾何学的距離)の間隔で基板と平行方向に層状に配列していることを確認した。また、銀粒子の多くは10nm以下の粒径を持つことが観察された。   A transmission electron microscope (TEM) photograph of a cross section of the thin film on the obtained reflective substrate is shown in FIG. In the polymethacrylic acid, it was confirmed that the silver fine particles were arranged in layers in the direction parallel to the substrate at intervals of about 122 nm (geometric distance). Moreover, it was observed that most of the silver particles have a particle size of 10 nm or less.

このように、照射光の入射角を大きくすることで金属微粒子層の繰り返し距離を長くすることができる。即ち、同一の波長λにて配列を行う場合、照射光の入射角を変化させることで、入射光と反射光の光路差を制御することが出来、金属微粒子層の繰り返し距離(ピッチ)を調節することが可能である。   Thus, the repetition distance of the metal fine particle layer can be increased by increasing the incident angle of the irradiation light. That is, when arranging at the same wavelength λ, the optical path difference between the incident light and the reflected light can be controlled by changing the incident angle of the irradiation light, and the repetition distance (pitch) of the metal fine particle layer is adjusted. Is possible.

(参考例2)
実施例7(入射角30°)でのTEM写真を基にして、100.0nm ポリメタクリル酸/10nm 銀/95.0nm ポリメタクリル酸/10nm 銀/・・・/100.0nm ポリメタクリル酸/10nm 銀の構成を有する全28層の多層膜に相当する物性値を採用して、光学薄膜設計ソフトEssential Macleodにて、反射特性を予想した。結果は図13に示すとおり、326nmに極大反射波長を有することが予想される。ここで、326nmにおけるポリマーの屈折率は、分光エリプソメトリーによる測定より、おおよそ1.55であるから、金属層間の間隔d(光学長)は、d=nd’=λ/2 (λ=326nm、幾何学的距離d’=105nm)を満たしている。同様に、実施例8(入射角45°)および9(入射角60°)でのTEM写真を基にして、反射特性を予想した結果を合わせて図13に示す。実施例8および9においても、上記の関係式は成り立っており、入射角を変化させることで極大反射波長を制御できることを確認した。即ち、照射光の角度を変化することで、金属微粒子層の繰り返し距離(ピッチ)を調節し、反射波長の選択性を変化することが出来ると推定される。
(Reference Example 2)
Based on a TEM photograph in Example 7 (incident angle 30 °), 100.0 nm polymethacrylic acid / 10 nm silver / 95.0 nm polymethacrylic acid / 10 nm silver /.. ./100.0 nm polymethacrylic acid / 10 nm Reflecting characteristics were predicted by the optical thin film design software Essential Macintosh using physical property values corresponding to a total of 28 multilayer films having a silver structure. The result is expected to have a maximum reflection wavelength at 326 nm, as shown in FIG. Here, since the refractive index of the polymer at 326 nm is approximately 1.55 as measured by spectroscopic ellipsometry, the distance d (optical length) between the metal layers is d = nd ′ = λ / 2 (λ = 326 nm, Geometric distance d ′ = 105 nm). Similarly, based on TEM photographs in Examples 8 (incident angle 45 °) and 9 (incident angle 60 °), the results of reflecting the reflection characteristics are shown in FIG. Also in Examples 8 and 9, the above relational expression was established, and it was confirmed that the maximum reflection wavelength could be controlled by changing the incident angle. That is, it is presumed that the selectivity of the reflection wavelength can be changed by changing the angle of the irradiation light to adjust the repetition distance (pitch) of the metal fine particle layer.

(参考例3)
一方、図19Aを用いて説明した干渉理論に基づいて、λ=365nmの光を垂直に照射した場合の金属微粒子配列膜の構成を推定することが可能であり、116.0nm ポリメタクリル酸/3nm 銀/116.0nm ポリメタクリル酸/3nm 銀/・・・/116.0nm ポリメタクリル酸/3nm 銀の構成を有する全38層の多層膜に相当する物性値を採用して、光学薄膜設計ソフトEssential Macleodにて、反射特性を予想した。結果を図14に示す。
(Reference Example 3)
On the other hand, based on the interference theory described with reference to FIG. 19A, it is possible to estimate the configuration of the metal fine particle array film when the light of λ = 365 nm is vertically irradiated, 116.0 nm polymethacrylic acid / 3 nm Silver / 116.0 nm polymethacrylic acid / 3 nm silver /... /116.0 nm polymethacrylic acid / 3 nm The optical thin film design software Essential using the physical properties corresponding to 38 layers of multilayer film having the structure of silver. Reflection characteristics were predicted at Macintosh. The results are shown in FIG.

さらに、同様にしてλ=365nmの光を60°の角度で照射した場合の金属微粒子配列膜の構成を推定することが可能であり、141.0nm ポリメタクリル酸/3nm 銀/141.0nm ポリメタクリル酸/3nm 銀/・・・/141.0nm ポリメタクリル酸/3nm 銀の構成を有する全38層の多層膜に相当する物性値を採用して、光学薄膜設計ソフトEssential Macleodにて、反射特性を予想した。結果を図14に示す。   Further, it is possible to estimate the configuration of the metal fine particle array film when λ = 365 nm light is irradiated at an angle of 60 ° in the same manner, and 141.0 nm polymethacrylic acid / 3 nm silver / 141.0 nm polymethacrylic. By adopting physical property values corresponding to all 38 layers of multi-layer films having the structure of acid / 3nm silver /.../ 141.0nm polymethacrylic acid / 3nm silver, the reflection characteristics are measured with the optical thin film design software Essential Macintosh. I expected. The results are shown in FIG.

(実施例10)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリ(メチルメタクリレート・メタクリル酸)75:25ランダムコポリマーのテトラヒドロフラン(THF)溶液5.00gに過塩素酸銀50.1mgを溶解させて得られた溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を垂直に2時間照射した。得られた試料の反射基板から金属微粒子配列膜を剥離した後、薄膜を2枚の石英板に挟んで光学素子を作製した。
(Example 10)
A solution obtained by dissolving 50.1 mg of silver perchlorate in 5.00 g of a tetrahydrofuran (THF) solution of a 10 wt% poly (methyl methacrylate / methacrylic acid) 75:25 random copolymer on the reflective substrate prepared in Example 1. Was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds) and then dried at room temperature for 3 hours. After that, UV light with a wavelength of 365 nm is irradiated vertically for 2 hours to the thin film on the reflective substrate using an ultra-high pressure mercury lamp (USHIO INC., “Multi Light”) and a narrow band-pass filter. did. After the metal fine particle array film was peeled from the reflective substrate of the obtained sample, an optical element was produced by sandwiching the thin film between two quartz plates.

得られた光学素子の反射スペクトルを図15に示す。ほぼ参考例3で示した干渉理論に基づく予測通りに、照射波長のごく近傍である360nmにおいて、反射の極大値24.1%を持つことが分かった。   The reflection spectrum of the obtained optical element is shown in FIG. As predicted based on the interference theory shown in Reference Example 3, it was found that the maximum value of reflection was 24.1% at 360 nm, which is very close to the irradiation wavelength.

さらに、同一の方法で金属微粒子配列膜を複数枚作製し、これを所定の枚数重ね合わせて石英板に挟んだ光学素子を作製した際の反射スペクトルを図16に示す。3枚及び9枚積層した場合においては、1枚よりもそれぞれ高い反射極大値(3枚;27.6、9枚;27.1%)を示すことが分かった。このように、金属微粒子配列膜を複数枚積層することで反射特性を向上させることが可能である。   Further, FIG. 16 shows a reflection spectrum when a plurality of metal fine particle array films are prepared by the same method, and a predetermined number of these are superposed to form an optical element sandwiched between quartz plates. In the case where 3 sheets and 9 sheets were laminated, it was found that the respective reflection maximum values (3 sheets; 27.6, 9 sheets; 27.1%) were higher than those of one sheet. Thus, it is possible to improve reflection characteristics by laminating a plurality of metal fine particle alignment films.

(実施例11)
実施例1で作製した反射基板上に10wt%ポリ(メチルメタクリレート・メタクリル酸)75:25ランダムコポリマーのテトラヒドロフラン(THF)溶液5.00gに過塩素酸銀50.1mgを溶解させて得られた溶液をスピンコート(1500rpm、10秒間)した後、室温で3時間乾燥した。その後、反射基板上の薄膜に対して、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、「マルチライト」)と狭帯域バンドパスフィルターを用いて、365nmの波長の紫外光を60°の入射角で3時間照射した。得られた試料の反射基板から金属微粒子配列膜を剥離した後、薄膜を2枚の石英板に挟んで光学素子を作製した。
(Example 11)
A solution obtained by dissolving 50.1 mg of silver perchlorate in 5.00 g of a tetrahydrofuran (THF) solution of a 10 wt% poly (methyl methacrylate / methacrylic acid) 75:25 random copolymer on the reflective substrate prepared in Example 1. Was spin-coated (1500 rpm, 10 seconds) and then dried at room temperature for 3 hours. Thereafter, an ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is incident on the thin film on the reflective substrate at an angle of 60 ° using an ultra-high pressure mercury lamp (manufactured by USHIO INC., “Multi-light”) and a narrow band-pass filter. For 3 hours. After the metal fine particle array film was peeled from the reflective substrate of the obtained sample, an optical element was produced by sandwiching the thin film between two quartz plates.

得られた光学素子の反射スペクトルを図17に示す。反射極大となる波長が430nmにシフトし、反射極大値30.5%を持つことが分かった。このように、照射光の角度を変化することで、金属微粒子層の繰り返し距離(ピッチ)を調節し、ほぼ参考例3で示した干渉理論に基づく予測通りに反射波長の選択性を変化することが出来ることを確認した。   The reflection spectrum of the obtained optical element is shown in FIG. It turned out that the wavelength which becomes a reflection maximum shifts to 430 nm, and has a reflection maximum value of 30.5%. In this way, by changing the angle of the irradiation light, the repetition distance (pitch) of the metal fine particle layer is adjusted, and the selectivity of the reflected wavelength is changed almost as predicted based on the interference theory shown in Reference Example 3. I confirmed that I was able to.

実施例1で作製された金属微粒子配列膜のTEM写真である。下部より、ガラス基板、アルミニウム層、シリカ層、銀微粒子配列ポリマー層となっている。2 is a TEM photograph of a metal fine particle array film produced in Example 1. FIG. From the bottom, a glass substrate, an aluminum layer, a silica layer, and a silver fine particle array polymer layer are formed. 比較例1の金属−ポリマー複合体のTEM写真である。下部より、ガラス基板、金属−ポリマー複合体層となっている。2 is a TEM photograph of a metal-polymer composite of Comparative Example 1. From the bottom, a glass substrate, metals - has a polymeric composite layer. 実施例2の金属微粒子配列膜のTEM写真である。尚、下部と上部は試料作製のための包埋樹脂である。4 is a TEM photograph of a metal fine particle array film of Example 2. The lower and upper parts are embedding resins for sample preparation. 実施例2の金属微粒子配列膜の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflective characteristic of the metal fine particle arrangement | sequence film | membrane of Example 2. FIG. 実施例3で作製された金属微粒子配列膜のTEM写真である。下部より、ガラス基板、アルミニウム層、シリカ層、銀微粒子配列ポリマー層となっている。4 is a TEM photograph of a metal fine particle array film produced in Example 3. From the bottom, a glass substrate, an aluminum layer, a silica layer, and a silver fine particle array polymer layer are formed. 参考例1の光学薄膜設計ソフトEssential Macleodでの光学特性予測を示す図である。It is a figure which shows the optical characteristic prediction in the optical thin film design software Essential Macintosh of the reference example 1. FIG. 実施例4で作製された金属微粒子配列膜のTEM写真である。下部より、ガラス基板、アルミニウム層、シリカ層、銀微粒子配列ポリマー層となっている。4 is a TEM photograph of a metal fine particle array film produced in Example 4. From the bottom, a glass substrate, an aluminum layer, a silica layer, and a silver fine particle array polymer layer are formed. 実施例5で作製された金属微粒子配列膜のTEM写真である。下部より、ガラス基板、アルミニウム層、シリカ層、銀微粒子配列ポリマー層となっている。6 is a TEM photograph of a metal fine particle array film produced in Example 5. From the bottom, a glass substrate, an aluminum layer, a silica layer, and a silver fine particle array polymer layer are formed. 実施例6で作製された金属微粒子配列膜のTEM写真である。なお下部より、試料作製のための包埋樹脂、金微粒子配列ポリマー層となっている。6 is a TEM photograph of a metal fine particle array film produced in Example 6. From the bottom, an embedding resin for preparing a sample and a gold fine particle array polymer layer are formed. 実施例7で作製された金属微粒子配列膜のTEM写真である。下部より、ガラス基板、アルミニウム層、シリカ層、銀微粒子配列ポリマー層となっている。6 is a TEM photograph of a metal fine particle array film produced in Example 7. From the bottom, a glass substrate, an aluminum layer, a silica layer, and a silver fine particle array polymer layer are formed. 実施例8で作製された金属微粒子配列膜のTEM写真である。下部より、ガラス基板、アルミニウム層、シリカ層、銀微粒子配列ポリマー層となっている。6 is a TEM photograph of a metal fine particle array film produced in Example 8. From the bottom, a glass substrate, an aluminum layer, a silica layer, and a silver fine particle array polymer layer are formed. 実施例9で作製された金属微粒子配列膜のTEM写真である。下部より、ガラス基板、アルミニウム層、シリカ層、銀微粒子配列ポリマー層となっている。10 is a TEM photograph of a metal fine particle array film produced in Example 9. From the bottom, a glass substrate, an aluminum layer, a silica layer, and a silver fine particle array polymer layer are formed. 参考例2の光学薄膜設計ソフトEssential Macleodでの光学特性予測を示す図である。It is a figure which shows the optical characteristic prediction in the optical thin film design software Essential Macintosh of the reference example 2. FIG. 参考例3の光学薄膜設計ソフトEssential Macleodでの光学特性予測を示す図である。It is a figure which shows the optical characteristic prediction in the optical thin film design software Essential Macintosh of the reference example 3. FIG. 実施例10の金属微粒子配列膜1枚を石英板に挟んで光学素子を作製した際の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflective characteristic at the time of producing an optical element by pinching | interposing one metal fine particle array film of Example 10 between quartz plates. 実施例10の金属微粒子配列膜を複数枚作製し、これを所定の枚数重ね合わせ、石英板に挟んで光学素子を作製した際の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflection characteristic at the time of producing the optical element by producing several metal fine particle arrangement | sequence films | membranes of Example 10, and superposing | stacking a predetermined number of this and pinching it between the quartz plates. 実施例11の金属微粒子配列膜の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflective characteristic of the metal microparticle arrangement | sequence film | membrane of Example 11. FIG. 本発明の製造方法において、金属微粒子層とポリマーのみの層とが交互に積層された多層構造が得られる推定機構を示した概念図である。In the manufacturing method of this invention, it is the conceptual diagram which showed the presumed mechanism in which the multilayered structure by which the metal fine particle layer and the polymer-only layer were laminated | stacked alternately was obtained. 入射光を垂直に照射した場合において、入射光と基板からの反射光が干渉する条件を理論的に説明する概念図である。It is a conceptual diagram theoretically explaining the conditions under which incident light and reflected light from a substrate interfere when incident light is irradiated vertically. ある入射角θ1で薄膜に光照射した場合において、入射光と基板からの反射光が干渉する条件を理論的に説明する概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for theoretically explaining conditions under which incident light and reflected light from a substrate interfere when a thin film is irradiated with light at a certain incident angle θ 1 .

Claims (15)

基板の表面に金属および金属酸化物から選ばれる材料を用いて単層膜または多層膜を形成した反射鏡を有する反射基板上に、光によって還元されて金属微粒子を生成する金属化合物を含む金属成分を含有するポリマー膜を製膜する工程(A)と、
前記ポリマー膜に、半値幅が20nm以下の特定の波長の光を照射することにより、金属微粒子が密集した層が、ポリマー膜の膜厚方向に隣接する層の間で間隔をおいて周期的に存在する多層構造を有する金属微粒子配列膜を形成する工程(B)と
を有することを特徴とする金属微粒子配列膜の製造方法。
A metal component containing a metal compound that is reduced by light to generate metal fine particles on a reflective substrate having a reflecting mirror in which a single layer film or a multilayer film is formed using a material selected from metals and metal oxides on the surface of the substrate (A) forming a polymer film containing
By irradiating the polymer film with light of a specific wavelength having a half-value width of 20 nm or less, a layer in which metal fine particles are densely formed periodically with an interval between adjacent layers in the film thickness direction of the polymer film. And (B) forming a metal fine particle array film having an existing multilayer structure .
前記ポリマー膜の製膜工程(A)は、金属成分を含むポリマー溶液を反射基板上に製膜するサブ工程と、溶媒を留去するサブ工程とを有することを特徴とする請求項記載の製造方法。 Film forming process of the polymer film (A) is a sub-step of forming a film of the polymer solution containing the metal components on a reflecting substrate, according to claim 1, characterized in that it has a sub-step of distilling off the solvent Production method. 前記工程(A)に先立ち、反射基板上に、後の工程(B)で照射する波長の光を透過する剥離層を設ける工程を有し、
工程(A)において、前記剥離層の上に金属成分を含有するポリマー膜を製膜し、
さらに、前記工程(B)の後に、光が照射された後の前記ポリマー膜を前記反射基板から剥離する工程とを有することを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。
Prior to the step (A), a step of providing on the reflective substrate a release layer that transmits light having a wavelength irradiated in the subsequent step (B),
In the step (A), a polymer film containing a metal component is formed on the release layer,
Furthermore, after the said process (B), it has the process of peeling off the said polymer film after light irradiation from the said reflective substrate, The manufacturing method of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記ポリマー膜を前記反射基板から剥離する工程が、前記剥離層を除去する工程を含むことを特徴とする請求項記載の方法。 The method according to claim 3 , wherein the step of peeling the polymer film from the reflective substrate includes the step of removing the release layer. 前記剥離層の除去が、前記剥離層の溶解により行われることを特徴とする請求項記載の方法。 The method according to claim 4 , wherein the release layer is removed by dissolving the release layer. 前記金属化合物が、過塩素酸銀、硝酸銀および塩化金酸から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。 The said metal compound is at least 1 sort (s) chosen from silver perchlorate, silver nitrate, and chloroauric acid, The manufacturing method of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記ポリマー膜を構成するポリマーが、少なくとも前記特定の波長において透明であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to claim 1 , wherein the polymer constituting the polymer film is transparent at least at the specific wavelength. 前記ポリマーが、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、メタクリル酸またはアクリル酸モノマーユニットを含有する共重合体、およびポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。 Said polymer, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, claim, characterized in that copolymers containing methacrylic acid or acrylic acid monomer units, and at least one selected from the group consisting of polyvinyl alcohol 1-7 The manufacturing method in any one of. 前記工程(B)において、照射する光の波長を変えることにより、金属微粒子配列膜中の金属微粒子層の繰り返し距離を調節することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1 , wherein in the step (B), the repetition distance of the metal fine particle layer in the metal fine particle array film is adjusted by changing the wavelength of the light to be irradiated. . 前記工程(B)において、照射する光の前記反射基板に対する角度を変えることにより、金属微粒子配列膜中の金属微粒子層の繰り返し距離を調節することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。 In the step (B), by changing the angle with respect to the reflection substrate of the irradiated light, in any one of claims 1 to 8, wherein adjusting the repeat distance of the metal fine particle layer of the metal fine particle arrangement layer in The manufacturing method as described. ポリマー膜中に、金属化合物の光による還元により生成した金属微粒子が密集した層が、膜厚方向に隣接する層の間で間隔をおいて周期的に存在する多層構造を有する金属微粒子配列膜。 A metal fine particle arrangement film having a multilayer structure in which a layer in which metal fine particles generated by light reduction of a metal compound are densely present in a polymer film periodically exists at intervals between adjacent layers in the film thickness direction. 請求項1〜10のいずれかに記載の方法によって製造され、ポリマー膜中に、金属化合物の光による還元により生成した金属微粒子が密集した層が、膜厚方向に隣接する層の間で間隔をおいて周期的に存在する多層構造を有する金属微粒子配列膜。 A layer produced by the method according to any one of claims 1 to 10 and in which metal fine particles produced by light reduction of a metal compound are densely arranged in a polymer film has a gap between adjacent layers in the film thickness direction. Metal fine-particle array film having a multilayer structure that periodically exists . 請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法により金属微粒子配列膜を製造する工程と、得られた金属微粒子配列膜の複数枚を積層する工程とを有することを特徴とする金属微粒子配列膜の多層積層体の製造方法。 A step of producing a metal fine particle arrangement layer by the method according to any one of claims 1 to 10, the metal fine particle arrangement is characterized by a step of laminating a plurality of the obtained metal fine particle arrangement layer film A method for producing a multilayer laminate. ポリマー膜中に、金属化合物の光による還元により生成した金属微粒子が密集した層が、膜厚方向に隣接する層の間で間隔をおいて周期的に存在する多層構造を有し、請求項13記載の製造方法で製造されたことを特徴とする多層積層体。 In a polymer film, a layer in which the metal particles are densely produced by reduction with a light metal compound has a multilayered structure in periodically at intervals between layers adjacent in the thickness direction, claim 13 A multilayer laminate produced by the production method described above. 請求項11もしくは12に記載の金属微粒子配列膜、または請求項14に記載の多層積層体を用いた波長選択性の反射膜。 A wavelength-selective reflective film using the metal fine particle array film according to claim 11 or 12 , or the multilayer laminate according to claim 14 .
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JP2004117665A (en) * 2002-09-25 2004-04-15 Alps Electric Co Ltd Functional multilayered film
US20050119390A1 (en) * 2003-12-02 2005-06-02 Usa As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Process for the simultaneous formation of surface and sub-surface metallic layers in polymer films
FR2863182B1 (en) * 2003-12-04 2006-10-13 Commissariat Energie Atomique METHOD FOR CONCENTRATING PARTICLES
JP2005250220A (en) * 2004-03-05 2005-09-15 Nitto Denko Corp High polymer film, polarizer, method for manufacturing the same, polarizing plate, optical film, and image display device
JP4863428B2 (en) * 2004-08-26 2012-01-25 独立行政法人科学技術振興機構 Metal particle array sheet
JP2008091387A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Konica Minolta Holdings Inc Electromagnetic wave shielding film, and its manufacturing method

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