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可視光における３次元共振型メタマテリアルを実現するためには、(1)可視光と共振できるプラズモニックな材料で作られたサブ波長サイズの共振器、(2)高い共振値を得られる分割リング共振器（SRR）などの共振器デザイン、および(3)(1)・(2)によって得られる「メタ原子」の３次元的なアレイの３点が必要である。
本研究ではコロイド粒子を鋳型とした逆オパール中に金属イオンを錯化したブロック共重合体を包埋し、ブロック共重合体微粒子の集積体を形成した後、金属イオンを還元するボトムアップ手法により、cmオーダーサイズのメタ原子集積体を自動形成することを目的とした。
コロイド結晶を鋳型とすることで形成される逆オパール構造を鋳型とし、その空孔内にブロック共重合体とポリマー被覆金ナノ粒子をキャスト製膜する事により、空孔内に同心球状のミクロ相分離構造を形成し、金ナノ粒子が相分離構造に沿って配列したコンポジット膜の形成に成功した。
さらにコロイド微粒子と金ナノ粒子を同一の水分散液に混合し、塗布製膜する事で、コロイド粒子同士がつながった部分の周囲に金ナノ粒子が毛管力で凝集し、結果としてリング状の構造が形成される事を見いだした。金ナノ粒子リングはコロイド粒子同士の結合点に自動的に形成されるため、三次元的に金ナノ粒子リングが配列したコンポジット膜が形成された。このコンポジット膜を加熱する事により、金ナノ粒子同士を融着することで、金ナノリングの形成にも成功した。
以上の結果から、ボトムアップ手法を用いて、メタ原子集積体の自動形成を実現した。
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