2017 年度実績報告書

一次元応力を用いるナノ（継ぎ目のない）傾斜屈折率光学素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号	26600027
研究機関	熊本大学
研究代表者	伊原博隆熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (10151648)
研究分担者	佐川尚京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20225832) 緒方智成熊本大学, 熊本創生推進機構, 准教授 (90332866)
研究期間 (年度)	2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード	屈折率 / ヘテロポリ酸 / チタニアナノ粒子 / コンポジット
研究実績の概要	本研究は、無機剤・ポリマー複合体による高屈折率材料の開発を主体に、傾斜機能材料の開発を目指している。前年度までは、高屈折率化剤として主にリンタングステン酸およびケイタングステン酸を用いてきたが、本年度は、より高い屈折率が期待できるナノサイズのチタニアに焦点をあて、チタニアを分散させうるポリマーの探索およびチタニアとの複合体の屈折率について検討した。具体的には、三種類の形状の異なるナノチタニアと三種類の水溶性ポリマー（ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリヒドロキシエチルアクリルアミド）を選択し、複合化を検討した。その結果、ポリビニルピロリドンについては、すべてのナノチタニアにおいて透明溶液をえることができず、複合化は困難であった。また、ポリビニルアルコールについては、球状のナノチタニアでは、わずか１ｗｔ％の複合化で白色化したのに対し、棒状ナノチタニアでは４０ｗｔ％－５０ｗｔ％まで透明な複合体の作製が可能となった。さらには、ポリヒドロキシエチルアクリルアミドでは、棒状ナノチタニアとの組合せにおいて約９０ｗｔ％までの複合化が可能となった。ポリヒドロキシエチルアクリルアミドと棒状ナノチタニアからなる複合系において、屈折率を詳細に調査すると、一定の濃度までは理論値に近い屈折率が得られたが、より高濃度の複合化物においては屈折率が一定値に留まることが確認された。残存水分の影響や傾斜構造化の可能性を調査し、また熟成プロセスについて検討したところ、最終的に屈折率が１．８５程度を示す複合化が実現できることを確認し、前年度までの結果を大きく上回る結果を得た。