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フォトニック結晶素子およびそれを備えた分光システム、被検出物質の検出キットおよび検出システム、ならびに、フォトニック結晶素子の製造方法 UPDATE コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P180015736
整理番号 2017F123
掲載日 2018年12月19日
出願番号 特願2018-107401
公開番号 特開2019-211326
出願日 平成30年6月5日(2018.6.5)
公開日 令和元年12月12日(2019.12.12)
発明者
  • 遠藤 達郎
  • 前野 権一
出願人
  • 公立大学法人大阪
発明の名称 フォトニック結晶素子およびそれを備えた分光システム、被検出物質の検出キットおよび検出システム、ならびに、フォトニック結晶素子の製造方法 UPDATE コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】可視光の分光が可能なフォトニック結晶素子を安価に提供する。
【解決手段】分光素子11は、基板110と、純金属からなり、基板110上に配置された金属薄膜111と、可視光を通す樹脂からなり、金属薄膜111上に配置されたポリマー層112とを備える。ポリマー層112には、各々の直径が可視光の波長よりも小さい複数の空孔Pが周期的に形成されている。ポリマー層112は、周期的に形成される複数の空孔Pのうちの一部が点状に欠陥した点状欠陥領域R2を有する。
【選択図】図14
従来技術、競合技術の概要

フォトニック結晶は、周期的な屈折率分布を有する光学材料であり、屈折率が異なる材料を多次元的に周期配列させることによって作製される。フォトニック結晶は従来の光学材料では得られない光学特性を発現するため、フォトニック結晶を含む光学素子は次世代素子として注目されている(たとえば特許文献1または非特許文献1参照)。以下では、フォトニック結晶を含む光学素子を「フォトニック結晶素子」とも称する。

産業上の利用分野

本開示は、フォトニック結晶を含む光学素子およびそれを備えた分光システム、被検出物質の検出キットおよび検出システム、ならびに、フォトニック結晶を含む光学素子の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板と、
純金属からなり、前記基板上に配置された金属薄膜と、
可視光を通す樹脂からなり、前記金属薄膜上に配置された樹脂層とを備え、
前記樹脂層には、各々の直径が前記可視光の波長よりも小さい複数の空孔が周期的に形成されており、
前記樹脂層は、周期的に形成される前記複数の空孔のうちの一部が点状に欠陥した点状欠陥を有する、フォトニック結晶素子。

【請求項2】
前記樹脂層の可視領域における屈折率は、1.4以上かつ1.75以下である、請求項1に記載のフォトニック結晶素子。

【請求項3】
前記複数の空孔のうちの隣接する空孔間の距離である格子定数に対する前記直径の比は、0.2以上かつ1.0以下である、請求項1または2に記載のフォトニック結晶素子。

【請求項4】
前記複数の空孔の各々は、前記樹脂層から前記金属薄膜に向かって前記直径が大きくなる逆テーパー形状を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のフォトニック結晶素子。

【請求項5】
各々が請求項1~4のいずれか1項に記載のフォトニック結晶素子である複数の分光素子と、
前記可視光を発する光源と、
前記光源からの前記可視光が照射される試料を保持するように構成された保持部と、
前記試料に照射されて前記複数の分光素子により分光された光を検出する光検出器とを備え、
前記複数の分光素子の間では、前記複数の空孔のうちの隣接する空孔間の距離と、前記直径と、前記樹脂層の厚さとのうちの少なくとも1つが互いに異なる、分光システム。

【請求項6】
試料に含まれる可能性がある被検出物質を可視領域の検出光を用いて検出するための検出キットであって、
請求項1~4のいずれか1項に記載のフォトニック結晶素子を備え、
前記点状欠陥の周囲に前記複数の空孔が形成された領域のうちの少なくとも一部は、前記被検出物質を特異的に付着可能なホスト物質により修飾されている、被検出物質の検出キット。

【請求項7】
前記検出光を発する光源と、
請求項6に記載の検出キットを保持するように構成された保持部と、
前記検出光による前記検出キットのスペクトル変化に基づいて前記被検出物質を検出する検出装置とを備える、被検出物質の検出システム。

【請求項8】
フォトニック結晶素子の製造方法であって、
基板上に金属薄膜を形成するステップと、
可視光を通す樹脂に鋳型を転写することにより、各々の直径が前記可視光の波長よりも小さい複数の空孔が周期的に形成された空孔形成領域と、前記複数の空孔のうちの一部に点状欠陥が形成された点状欠陥領域とを含む樹脂層を形成するステップとを含み、
前記複数の空孔の各々は、前記樹脂層から前記金属薄膜に向かって前記直径が大きくなる逆テーパー形状を有し、
前記フォトニック結晶素子の製造方法は、
前記樹脂層と仮設基板とを接着するステップと、
前記樹脂層から前記鋳型を除去するステップと、
前記金属薄膜と前記樹脂層とを接着するステップと、
前記樹脂層から前記仮設基板を除去するステップとをさらに含む、フォトニック結晶素子の製造方法。

【請求項9】
フォトニック結晶素子の製造方法であって、
基板上に金属薄膜を形成するステップと、
可視光を通す樹脂に鋳型を転写することにより、各々の直径が前記可視光の波長よりも小さい複数の空孔が周期的に形成された空孔形成領域と、前記複数の空孔のうちの一部に点状欠陥が形成された点状欠陥領域とを含む樹脂層を形成するステップとを含み、
前記複数の空孔の各々は、円柱形状、および、前記樹脂層から前記金属薄膜に向かって前記直径が小さくなるテーパー形状のうちのいずれかの形状を有し、
前記フォトニック結晶素子の製造方法は、
前記金属薄膜と前記樹脂層とを接着するステップと、
前記樹脂層から前記鋳型を除去するステップとをさらに含む、フォトニック結晶素子の製造方法。

【請求項10】
前記樹脂は、光硬化性樹脂であり、
前記樹脂層を形成するステップは、前記光硬化性樹脂を硬化させるための光を照射するステップを含む、請求項8または9に記載のフォトニック結晶素子の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018107401thum.jpg
出願権利状態 公開
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