ポリスチレン微小球集合体(ラテックス)の光多重散乱・干渉特性

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07234102
• Research Institution: Japan Women's University
• Principal Investigator: 国府田 隆夫 日本女子大学, 理学部, 教授 (50010715)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹田 研爾 日本合成ゴム(株), 筑波研究所, 参事 汞任研究員 ; 大高 一雄 千葉大学, 工学部, 教授 (40010946)
• Keywords: ラテックス / 光多重散乱 / 光子(フォトニック)バンド効果 / コロイド粒子系

Research Abstract

平成7年度の研究実績の概要は以下のごとくである。
1.ラテックス懸濁液での巨大サイズの3次元規則配列ラテックス結晶の作製(国府田)
超純水の中に懸濁した直径0.1μmの単分散ラテックス微粒子の稀薄液を種々な条件下で作製し、長期成長期間のもとで、5mm以上のサイズを有する単結晶ドメイン(FCC構造)の実現に成功した。力学的にはかなり不安定であるが、微小誘電球が自己組織的に3次元的周期配列構造を取っている系として他に類例のない試料となる。
2.透明基板の表面上の2次元結晶状ラテックス膜の作製と評価(国府田、竹田)
ガラス、石英、CaF_2結晶、Au蒸着膜などの表面に、水の表面張力を利用して、種々な粒径(0.3〜5)μmのラテックス粒子を最密六方晶状に配列させた薄膜試料の作製に成功した。レーザー光のブラッグ回折パターンには、きわめて高次のスポットが観測され、広い範囲にわたる配列構造の規則性が確認された。光学顕微鏡、原子間力走査顕微鏡、光子走査顕微鏡などの構造解析装置によって、この2次元配列膜の性質を詳細に評価した。これらの試料を用いて、吸収、反射スペクトルの測定を行い、その結果を理論計算(下記)の結果と比較して、2次元ラテックス結晶でのフォトニック・バンド効果に関する知見が得られた。
3.球状微粒子結晶でのフォトニック・バンド構造と光学スペクトルの理論計算(大高)
大高らによって以前に開発された球面波展開法を拡張して、2次元、3次元のラテックス結晶のフォトニック・バンド構造と光吸収、反射スペクトルの理論計算を行った。光学スペクトルの解析には、フォトニック・バンドの状態密度だけでは不足で、群論的な観点から、光に対して状態と不活性な状態とを識別する必要があることを明らかにした。これらの理論計算の結果を実験結果と比較して両者の間によい一致が見られることを確認した。

Research Products

• [Publications] 島田 良子ほか: "ラテックス結晶での多重光散乱効果" 第56回応用物理学会学術講演会予稿集. 1995年 第3分冊. 1006 (1995)
• [Publications] 国府田 隆夫: "ポリスチレン微小球集合体(ラテックス)での光多重散乱効果とフォトニックバンド効果" 光学連合シンポジウム東京'95,講演予稿集. 26-266 (1995)
• [Publications] 島田 良子ほか: "ラテックス結晶でのフォトニック・バンド効果" 日本物理学会、1995年秋季分科会講演予稿集. 1995年秋 第2分冊. 455 (1995)
• [Publications] 大高 一雄ほか: "ベクトル球面波とフォトニックバンド:直交性,第二量子化" 日本物理学会、1995年秋季分科会講演予稿集. 454 (1995)
• [Publications] 国府田 隆夫: "ラテックス系でのフォトニック・バンド効果" 理研シンポジウム△「新しい光応用技術XI」予稿集. XI. 5-8 (1995)
• [Publications] 大高一雄ほか: "Photonic Bands using Spherical Waves I." J. Phys. Soc. Japan. (印刷中). (1996)