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微粒子集積体の製造方法及び微粒子細線アレイ コモンズ

国内特許コード P05P002588
整理番号 Y2003-P366
掲載日 2005年12月26日
出願番号 特願2004-114228
公開番号 特開2005-296747
登録番号 特許第4679832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23年2月10日(2011.2.10)
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 微粒子集積体の製造方法及び微粒子細線アレイ 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】 一定の粒径の微粒子が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、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、微粒子が単層又は2層以上で規則的に集積・配列した微粒子層を多数の平行な細線状に形成させる。
【選択図】 図1



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、微粒子集積体の製造方法及び微粒子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の簡易かつ低コストな製造方法、とりわけ微粒子集積体の新規な形態としての微粒子細線アレイの製造方法と、微粒子細線アレイとに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一定の粒径の微粒子が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、コロイド液の溶媒を蒸発させてコロイド液の液面近傍の微粒子を順次基板の表面に供給し、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、多数の前記液面に平行な細線状に微粒子が単層又は2層以上で規則的に集積・配列した微粒子層を基板上に自己組織的に形成させることを特徴とする微粒子集積体の製造方法。

【請求項2】
前記多数の細線状の微粒子層の幅と、それらの微粒子層の間隔とを、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に記載の微粒子集積体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004114228thum.jpg
出願権利状態 登録
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