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2007 年度 実績報告書

ファイバーアレイを利用した無欠陥コロイド結晶の作製とそのフォトニック特性

研究課題

研究課題/領域番号 19510106
研究機関東京理科大学

研究代表者

河合 武司  東京理科大学, 工学部 工業化学科, 教授 (10224718)

研究分担者 近藤 剛史  東京理科大学, 工学部・工業化学科, 助教 (00385535)
キーワードポリスチレン粒子 / 基板引き上げ法 / コロイド結晶
研究概要

光通信デバイスへの応用が期待されている新規材料にフォトニック結晶がある。フォトニック結晶は光の波長程度の周期構造を有し、特定の波長領域の光に対する禁制帯を持つため、結晶内に制御された欠陥を導入すると、光を曲げたり、特定波長の光のみを取り出すことができ、光導波路としての応用が可能である。現在、低コスト・低エネルギーな作製方法である単分散性コロイド粒子の自己組織化法が注目されているが、得られる結晶には望まない欠陥が多数存在する。フォトニック結晶の光導波路への応用を考えた場合に、結晶内での不必要な欠陥は光の伝搬の妨げとなる。そこで本年度は、比較的大面積で質の高い結晶が得られるとされる基板引き上げ法を用いて、無欠陥な3次元の粒子膜の作製を試みた。
ポリスチレンのコロイド粒子膜の最適化を行った結果、数百ミクロンサイズまで結晶領域を拡大できたが、それ以上は大きくならなかった。ポリスチレン粒子のような有機高分子系の粒子では、水分散系においてわずかではあるが膨潤し、その乾燥過程でクラックが多く発生すると考えられる。そこで、粒子自体の密度が高く、膨潤しない無機系粒子のシリカ(SiO_2)粒子を用いて粒子膜の作製を行った。その結果、横方向のクラックの解消に成功し、ドメインサイズで表すと、Agarose添加系では5mm×0.5mmの領域が得ることができた。
クラックが生じる原因を調べるため、粒子膜の形成過程を光学顕微鏡で観測した。その結果、まず初めに縦方向のクラックが一斉に形成され、続いて縦のクラックにほぼ垂直な横方向のクラックが生じドメインが形成され、その後溶媒が蒸発して粒子の結晶化が起こることが明らかとなった。粒子膜のクラックを抑制するには、最初に発生する縦方向のクラックを制御する必要がある。そこで、次年度は縦方向のクラック間隔に合わせてキャピラリーを配置し、それを基板とした粒子膜の作製について検討する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Adsorbed Monolayers of Mixed Surfactant Solution of Sodium Dodecylsulfate and Cetylpyridinium Chloride Studied by Infrared External Reflection Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      T. Kawai, Y. Yamada, T. Kondo
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C. 112

      ページ: 2040-2044

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of 2-Dimensional Honeycomb Film by using Polystyrene Particle Monolayer2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Imura, M. Suzuki, C. Morita, T. Kondo, T. Kawai
    • 雑誌名

      KOBUNSHI RONBUNSHU 64

      ページ: 166-170

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自己組織化単分子膜で被覆したポリスチレン粒子膜の濡れ性2007

    • 著者名/発表者名
      鈴木真帆、薮原靖史、磯田麻美、近藤剛史、河合武司
    • 雑誌名

      J. Jpn. Soc. Colour Mater. 80

      ページ: 285-288

    • 査読あり
  • [学会発表] 気液界面で形成するポリスチレンコロイド結晶薄膜とその光学特性2007

    • 著者名/発表者名
      伊村芳郎、中澤紘子、森田くらら、近藤剛史、河合武司
    • 学会等名
      第60回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2007-09-20
  • [学会発表] 長鎖アミン誘導体を用いたAu及びPdナノワイヤーの合成2007

    • 著者名/発表者名
      杉本 洋樹、松江 圭祐、太田 絢子、近藤 剛史、河合 武司
    • 学会等名
      第60回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2007-09-20
  • [学会発表] 長鎖アゾベンゼン誘導体SAMによる金属ナノ粒子の可逆的な光分散凝集制御2007

    • 著者名/発表者名
      森田くらら、中村 悟、近藤剛史、河合武司
    • 学会等名
      色材協会創立80周年記念会議
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2007-09-12
  • [学会発表] ポリスチレン分散溶液表面で形成するコロイド結晶の光学特性2007

    • 著者名/発表者名
      伊村芳郎、中澤紘子、松下絵美、近藤剛史、河合武司
    • 学会等名
      色材協会創立80周年記念会議
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2007-09-06
  • [学会発表] 超音波照射を利用するコロイド結晶の作製2007

    • 著者名/発表者名
      薮原靖史、近藤剛史、河合武司
    • 学会等名
      色材協会創立80周年記念会議
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2007-09-06
  • [学会発表] 長鎖アゾベンゼン誘導体単分子膜で被覆したナノ粒子の光スイッチイング特性2007

    • 著者名/発表者名
      河合武司
    • 学会等名
      第1回液晶フォトニクス・光デバイス研究フォーラム
    • 発表場所
      ビックサイト
    • 年月日
      2007-07-18

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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