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異径微粒子団集積体の製造方法、異径微粒子団集積体及び異径微粒子団細線アレイ コモンズ

国内特許コード P05P002587
整理番号 Y2003-P547
掲載日 2005年12月26日
出願番号 特願2004-114500
公開番号 特開2005-300767
登録番号 特許第4546129号
出願日 平成16年4月8日(2004.4.8)
公開日 平成17年10月27日(2005.10.27)
登録日 平成22年7月9日(2010.7.9)
発明者
  • 増田 佳丈
  • 河本 邦仁
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 異径微粒子団集積体の製造方法、異径微粒子団集積体及び異径微粒子団細線アレイ コモンズ
発明の概要 【課題】 特徴ある新規な構成の微粒子集積体と、その簡易かつ低コストな製造方法を提供する。
【解決手段】 下記の(a)/(b)に該当する2種又は3種以上の微粒子が特定された整数比の個数割合で分散されたコロイド液に対して、その液面に交差するように微粒子集積体の基板を縦向きに浸漬し、基板上に、前記2種又は3種以上の微粒子のそれぞれ1個ずつが特定の様式で結合又は会合した異径微粒子団が規則的に集積・配列した異径微粒子団層を自己組織的に形成させる。
(a)2種又は3種以上の微粒子が、それぞれ異なる粒径を持つ。
(b)2種又は3種以上の微粒子が、同径の微粒子に対しては少なくとも互いに結合性又は親和性を持たず、異径の微粒子に対しては互いに結合性又は親和性を持つ。
【選択図】 図4



従来技術、競合技術の概要


近年、材料を微粒子化することにより発現する新たな特性の研究が盛んになり、更に、そのような微粒子を規則的に多数配列して得られる微粒子集積体の性能を利用する研究も行われている。



一方、周期的に多数配置した多重量子井戸において電子エネルギーの新たなバンド構造が生じるさまを、自然結晶の周期ポテンシャルが自然のバンド構造を生むのに因んで「人工結晶」と呼んでおり、例えば上記した微粒子集積体のように、特定の材料からなる微粒子を規則的に多数配列させることにより光の屈折率を周期的に変調した構造は「フォトニック結晶」と呼ばれている。フォトニック結晶は、レーザーや光の振動モードを人工的に制御すること等を目的とする光学素子への応用が考えられている。



微粒子集積体やその製造方法に関する従来技術としては、例えば、一定の基板上にプローブ等を用いて微粒子を1個ずつ並べる手法、半導体加工技術等の応用により基板に微細・精密な加工を加えて結果的に微粒子集積体を構成する手法等があるが、これらの手法は特殊な装置を必要とし、莫大な時間及びコストを要すると言う問題がある。



最近、微粒子のコロイド状懸濁液を利用して基板上に自己組織的に微粒子集積体を形成しようとする試みが、例えば下記の特許文献1や特許文献2に見られるように、幾つか提案されている。



【特許文献1】
特許第02905712号公報 この特許文献1には、直径が0.1~10μmの微粒子の懸濁液を調製し、これに基板を浸漬した後に引き上げることにより、基板上に微粒子の単層膜を移流集積させ、もってミクロンオーダーの微粒子の最密充填六方格子単層微粒子膜を形成する技術が開示されている。



【特許文献2】
特開平15-201194号公報 この特許文献2には、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子を懸濁させたコロイド溶液を調製し、このコロイド溶液中に縦方向に配向させた2枚の支持板により構成されるギャップモジュールを浸漬し、毛管現象によりギャップモジュールのギャップにコロイド溶液を浸入させつつギャップモジュールを次第に引き上げることにより、このギャップの内部に人工結晶体(微粒子集積体)を形成させる技術が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、異径微粒子団集積体の製造方法、異径微粒子団集積体及び異径微粒子団細線アレイに関する。更に詳しくは、本発明は、いわゆるフォトニック結晶や光学素子等として利用できる微粒子集積体であって、従来の面心立方構造(六方最密充填構造)に係るいわゆるfcc型(あるいはhcp型)ではない新規な結晶構造を持つ異径微粒子団集積体と、その簡易かつ低コストな製造方法と、そのうち特に微粒子集積体の形態としても新規である異径微粒子団細線アレイと、その製造方法とに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
下記の(a)に該当し、又は(a)及び(b)に該当する2種又は3種以上の微粒子が特定された整数比の個数割合で分散されたコロイド液に対して、その液面に交差するように微粒子集積体の基板を縦向きに浸漬し、基板上に、前記2種又は3種以上の微粒子のそれぞれ特定された整数比の個数ずつが特定の様式で結合又は会合した異径微粒子団が規則的に集積・配列した異径微粒子団層を自己組織的に形成させる異径微粒子団集積体の製造方法であって、
前記コロイド液の溶媒蒸発により基板上に異径微粒子団層を形成させるに当たり、溶媒の蒸発によるコロイド液の液面低下速度を一定の程度以上に設定することにより、又は、コロイド液の液面に対する基板の相対位置を間欠的に所要の速度で上方へ相対的に変位させることにより、前記異径微粒子団層を多数の平行な細線状に形成させることを特徴とする異径微粒子団集積体の製造方法。
(a)2種又は3種以上の微粒子が、それぞれ異なる粒径を持つ。
(b)2種又は3種以上の微粒子が、同径の微粒子に対しては少なくとも互いに結合性又は親和性を持たず、異径の微粒子に対しては互いに結合性又は親和性を持つ。

【請求項2】
以下のいずれか1以上の手段により、前記コロイド液中の2種又は3種以上の微粒子を良好な分散状態に維持することを特徴とする請求項1に記載の異径微粒子団集積体の製造方法。
(1)pHの調整
(2)界面活性剤の使用
(3)微粒子表面の修飾

【請求項3】
前記多数の細線状の異径微粒子団層の幅と、それらの異径微粒子団層の間隔とを、基板の前記相対的変位の制御によって規則的に調整することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の異径微粒子団集積体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2004114500thum.jpg
出願権利状態 登録
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