機能性フォトニック材料

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13740408
• 研究機関: (財)神奈川科学技術アカデミー
• 研究代表者: 顧 忠沢 (財)神奈川科学技術アカデミー, 光科学重点研究室, 研究員 (70311438)
• キーワード: フォトニック結晶 / 光機能性 / コロイド結晶 / 自己集合化 / 色素 / 液晶

研究概要

コバルトスズメは環境に応じて体表の色を変えることがしられている。コバルトスズメの細胞には低屈折率の細胞質と高屈折率の反射小板があり、反射小板は規則的に積層し、間の距離を変えることによって色を制御する。本研究では、我々はこのメカニズムを模倣し、外場応答性のあるコロイド結晶型フォトニック結晶の開発に成功した。
まず、コロイド結晶の作製方法では、我々は新しい方法を開発し、大きい範囲で高い質を有するコロイド結晶の作製に成功した。
1)垂直単分散粒子堆積法を開発した。本方法を用いて、多き範囲で均一なオパール型コロイド結晶膜の作製が可能になった。コロイド結晶膜の厚みがディピング速度や粒子の濃度などで精密に制御できる。
2)ナノ粒子と単分散粒子の共集合法を開発した。この方法を用いて大きい範囲での逆オパール型コロイド結晶膜の作製が可能になった。しかも,逆オパールの光学特性はナノ粒子の成分によって制御できる。
次、色素或は液晶を利用してフォトニック結晶の光学特性の制御に成功した。
3)色素の屈折率が共鳴振動に依存している。共鳴振動の位置或は強度は変化すれば色素の屈折率が変わる。我々は色素のこの特性を利用してフォトニック結晶のストップバンドを光で可逆的に制御することに成功した。
4)液晶の屈折率は液晶分子の配列に依存することが知られている。我々は液晶をオパール或は逆オパール型コロイド結晶に充填し、外部電場で液晶の配列方向を変え、コロイド結晶のストップバンドを電場で可逆的に制御することに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Z.-Z.Gu, T Iyoda, A.Fujishima, O.Sato: "Photo-reversible regulation of optical stop bands"Adv. Mater.. 13. 1259-1262 (2001)
• [文献書誌] Z.-Z.Gu, S.Kubo, W.Qian, Y.Einaga, D.A.Tryk, A.Fujishima, O.Sato: "Varying the Optical Stop Band of Three-Dimensional Photonic Crystal by Refractive Index Control"Langmuir. 17. 6751-6753 (2001)
• [文献書誌] Z.-Z.Gu, S.Kubo, A.Fujishima, O.Sato: "Infiltration of Colloidal Crystal with Nanoparticles using Capillary forces : A Simple Technique for the Fabrication of the Films with an Ordered Porous Structure"Appl. Phys. A. 74. 127-129 (2002)
• [文献書誌] Z.-Z.Gu, A.Fujishima, O.Sato: "Fabrication of high quality opal films with controllable thickness"Chem. Mater.. 14. 760-765 (2002)
• [文献書誌] Z.-Z.Gu, Q.-B.Meng, S.Hayami, A.Fujishima, O.Sato: "Self-assembly of Submicron Particles between Electrodes"J. Appl. Phys.. 90. 2042-2044 (2001)