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コロイド結晶の製造方法及びコロイド結晶 UPDATE

国内特許コード P150011228
掲載日 2015年1月29日
出願番号 特願2013-503526
登録番号 特許第5942125号
出願日 平成24年3月3日(2012.3.3)
登録日 平成28年6月3日(2016.6.3)
国際出願番号 JP2012055485
国際公開番号 WO2012121180
国際出願日 平成24年3月3日(2012.3.3)
国際公開日 平成24年9月13日(2012.9.13)
優先権データ
  • 特願2011-050064 (2011.3.8) JP
発明者
  • 山中 淳平
  • 豊玉 彰子
  • 山本 政彰
  • 恩田 佐智子
  • 奥薗 透
  • 内田 文生
出願人
  • 公立大学法人名古屋市立大学
  • 富士化学株式会社
発明の名称 コロイド結晶の製造方法及びコロイド結晶 UPDATE
発明の概要 【課題】制御が容易で、コロイド粒子の種類に応じた幅広い対応が可能なコロイド結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のコロイド結晶の製造方法は、イオン性界面活性剤が含まれている液体中にコロイド粒子が分散されており、温度変化によってコロイド結晶を析出させることが可能なコロイド分散液を用意する調製工程と、該コロイド分散液の温度をコロイド結晶が析出しない温度領域から、該コロイド結晶が析出する温度領域へ変化させることによって該コロイド結晶を析出させる結晶化工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



コロイドとは、数nmから数μm程度の大きさを有するコロイド粒子が媒質中に分散している状態をいう。適切な条件を選ぶとコロイド粒子は規則正しく配列し、“コロイド結晶“と呼ばれる構造を形成する。このコロイド結晶には2つのタイプが存在する。

第一は、粒子間に特別な相互作用が無いコロイド系(剛体球系)において、粒子体積分率が約0.5(濃度=50体積%)以上の条件で形成される結晶である。これは、巨視的な球を限られた空間に詰め込んでいくと、規則配列する現象に似ている。

第二は、荷電したコロイド粒子の分散系(荷電コロイド系)において、粒子間に働く静電相互作用により形成される結晶構造である。例えば、表面に解離基を持つ高分子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなど)製の粒子やシリカ粒子(SiO2)を、水などの極性媒体に分散したコロイド系で結晶が形成される。静電相互作用は長距離におよぶため、粒子濃度の低い(粒子間の距離が長い)、粒子体積分率が約0.001程度でも結晶が生成し得る。





本発明者らは、荷電コロイド系由来のコロイド結晶の生成を制御する手法を開発している(特許文献1)。すなわち、シリカコロイド分散系にピリジンを共存させ、ピリジンの解離度の温度依存性を利用して温度変化によりpHを変化させることによりシリカ粒子の表面電荷数を変化させ、コロイド結晶を形成させるという方法である。この方法によれば、各種の荷電コロイド系から、特殊な装置や複雑な工程を必要とせずにコロイド結晶を製造することができる。





さらに本発明者らはこの方法を発展させ、巨大なコロイド単結晶の製造にも成功している(特許文献2)。すなわち、シリカコロイド分散系にピリジンを共存させたコロイド分散液をコロイド結晶が析出していない状態で容器に入れ、容器の一端側を温めて局所的に該コロイド結晶が析出する温度に設定し、コロイド結晶が析出する温度に設定された範囲を徐々に拡大させてコロイド結晶を成長させるという方法である。こうして得られたコロイド結晶は極めて大きな単結晶となり、しかも格子欠陥や不均一性も少ないものとなった。

産業上の利用分野



本発明は、温度変化により結晶化するコロイド分散液を利用したコロイド結晶の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
イオン性界面活性剤が臨界ミセル濃度未満の濃度で含まれている液体中にコロイド粒子が分散されており、温度変化によって荷電コロイド結晶を析出させることが可能な荷電コロイド分散液を用意する調製工程と、
該荷電コロイド分散液の温度を荷電コロイド結晶が析出しない温度領域から、該荷電コロイド結晶が析出する温度領域へ変化させることによって該荷電コロイド結晶を析出させる結晶化工程と、
を含むことを特徴とする荷電コロイド結晶の製造方法。

【請求項2】
前記イオン性界面活性剤はアニオン性界面活性剤又はカチオン性界面活性剤であることを特徴とする請求項1記載の荷電コロイド結晶の製造方法。

【請求項3】
前記液体は水、アルコール、及び水とアルコールとの混合物のいずれかであることを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電コロイド結晶の製造方法。

【請求項4】
前記コロイド粒子は有機高分子からなることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の荷電コロイド結晶の製造方法。

【請求項5】
前記結晶化工程は、
容器に収容した前記荷電コロイド分散液の全体を荷電コロイド結晶が析出しない温度に設定する温度設定工程と、
該荷電コロイド結晶が析出しない温度に設定された荷電コロイド分散液に対し、局所的に該荷電コロイド結晶が析出する温度に設定する結晶開始工程と、
該荷電コロイド結晶が析出する温度に設定された範囲を徐々に拡大させて、荷電コロイド結晶を成長させる結晶成長工程と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の荷電コロイド結晶の製造方法。

【請求項6】
荷電コロイド結晶を成長させた後、ゲル化により荷電コロイド分散液を固化することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項記載の荷電コロイド結晶の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013503526thum.jpg
出願権利状態 登録
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