有機・無機ハイブリッドフォトニック結晶の作製,評価及び機能応用に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11792010
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 吉野 勝美 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70029205)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 倉一 大阪府立産業技術総合研究所, 材料技術部, 部長(研究職) ; 大森 裕 大阪大学, 先端科学技術共同研究センター, 教授 (50223970) ; 尾崎 雅則 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50204186) ; 藤井 彰彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80304020) ; 櫻井 芳昭 大阪府立産業技術総合研究所, 材料技術部, 研究員
• Keywords: フォトニック結晶 / フォトニックバンドギャップ / 人工オパール / ストップバンド

Research Abstract

SiO_2微小球を三次元的に積み上げた人工オパールを作製し、その微小球間のナノスケール空隙に導電性高分子、液晶、蛍光色素、フォトクロミック分子などの電子・光機能性の高い物質を浸透させ、有機無機ハイブリッドフォトニック結晶を作製した。また、人工オパールの空隙に光・熱硬化樹脂、導電性高分子などの二次物質を浸透させた後、SiO_2微小球を化学処理により取り除くことにより反転オパール、いわゆるオパールレプリカを作製するとともに、このレプリカ内の空隙にさらに電子・光機能材料を浸透させた。このようにして作製した有機無機ハイブリッドフォトニック結晶は、電界、熱、光などの外場によりその光学的性質を制御することが可能であり、以下に示すような成果を得た。(1)人工オパールに導電性高分子ポリアルキルチオフェンを溶融法により浸透させ、電気化学的ドーピングによりそお浸透人工オパールのストップバンドのシフトを確認した。(2)(1)で作製した浸透人工オパールから導電性高分子レプリカの作製に成功し、反射スペクトル、電子顕微鏡観察などによりその周期構造を確認した。(3)導電性高分子浸透オパール、導電性高分子レプリカを短パルスレーザーで励起したときの発光挙動を調べ、発光過程に周期構造の存在が寄与していることを明らかにした。(4)液晶を浸透させた人工オパールのストップバンドが電界により可逆的に制御可能であることを見出し、その過渡応答が液晶材料としてネマチック液晶を用いているにもかかわらず数マイクロ秒程度の高速応答が確認された。(5)レプリカに液晶を浸透させた系においても電界によるストップバンドのシフトが確認され、そのシフト量が人工オパールに浸透させた場合に比べて大きいことが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] K.Yoshino. et al.: "Electrical optical electro-optical and electro-mechanical Properties of Liquid crystal in freely suspanded films"Moleculor Crystal & Liquid Crystals. 347. 95-109 (2000)
• [Publications] K.Yoshino et al.: "Elechical and Optical Properties of Conducting Polymer and Carbons in nanoscale periodic structure and their effects"Moleculor Crystdicls and Liquid Crystals. 341. 485-490 (2000)