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PHOTONIC CRYSTAL ELEMENT, SPECTRAL SYSTEM HAVING THE SAME, DETECTION KIT AND DETECTION SYSTEM FOR DETECTION TARGET MATERIAL, AND METHOD FOR MANUFACTURING PHOTONIC CRYSTAL ELEMENT meetings

Patent code P180015736
File No. 2017F123
Posted date Dec 19, 2018
Application number P2018-107401
Publication number P2019-211326A
Date of filing Jun 5, 2018
Date of publication of application Dec 12, 2019
Inventor
  • (In Japanese)遠藤 達郎
  • (In Japanese)前野 権一
Applicant
  • (In Japanese)公立大学法人大阪
Title PHOTONIC CRYSTAL ELEMENT, SPECTRAL SYSTEM HAVING THE SAME, DETECTION KIT AND DETECTION SYSTEM FOR DETECTION TARGET MATERIAL, AND METHOD FOR MANUFACTURING PHOTONIC CRYSTAL ELEMENT meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photonic crystal element capable of dispersing visible light at low price.
SOLUTION: A spectral element 11 includes: a substrate 110; a metal thin film 111 which is on the substrate 110 and is made of pure metal; and a polymer layer 112 which is formed of a resin transmitting visible right and is on the metal thin film 111. The polymer layer 112 is provided with holes P at regular intervals with diameters smaller than the wavelength of visible light. The polymer layer 112 has a dot-like defect region R2 in which a part of the holes P are missing as dots.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2018107401thum.jpg
State of application right Published
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