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光学素子、光学素子を用いたデバイスおよび光学素子の製造方法 UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P200016921
掲載日 2020年5月22日
出願番号 特願2016-098658
公開番号 特開2017-207573
登録番号 特許第6706439号
出願日 平成28年5月17日(2016.5.17)
公開日 平成29年11月24日(2017.11.24)
登録日 令和2年5月20日(2020.5.20)
発明者
  • 長尾 大輔
  • 今野 幹男
  • 渡部 花奈子
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 光学素子、光学素子を用いたデバイスおよび光学素子の製造方法 UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】光学特性を制御することができる新規な光学素子を提供する。
【解決手段】配列体11が、複数のコア粒子内包型中空粒子20を分散媒中に配列して成っている。コア粒子内包型中空粒子20は、コア粒子21と中空粒子22とを有し、中空粒子22の内部にコア粒子21を入れて形成されている。各コア粒子21は、電場応答性または磁場応答性を有し、それぞれ対応する中空粒子22の内部を移動可能に、その中空粒子22の内側面との間に間隙をあけて設けられている。各中空粒子22は、光を透過可能な単分散粒子から成っている。印加手段が、各コア粒子21を移動させるよう、各コア粒子21の応答性に応じて、配列体11に電場または磁場を印加可能に設けられている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

従来、単分散微粒子を周期的に配列した粒子配列体が開発されており、特定の波長帯の光伝播を制御することができるため、光学材料(フォトニック結晶)としての応用が期待されている(例えば、非特許文献1参照)。

また、従来、中空粒子の内部にコア粒子を入れたコア粒子内包型中空粒子(明細書中「コア粒子内包型中空粒子」と記述する)が開発されている。この粒子は、中空粒子の内部に物質を封入できることや、優れた比表面積を有すること、コア粒子の凝集を抑制できること等の特徴を有するため、触媒や薬物輸送担体、ガスセンサ、メモリデバイスなどへの応用が提案されている(例えば、非特許文献2乃至5参照)。

なお、このコア粒子内包型中空粒子を製造する方法として、固体粒子を鋳型として用いて、単分散性に優れた粒子を合成することができるハードテンプレート法が開発されている。ハードテンプレート法では、中空粒子の内部の犠牲層を除去するために、有機溶媒やNaOH溶液、水などを用いる方法が提案されている(例えば、非特許文献6、7、3参照)。また、焼成により犠牲層を除去した後、NaOH水溶液などで選択的エッチングを行うことにより、可動性のコア粒子を有するコア粒子内包型中空粒子を製造する方法が、本発明者等によって開発されている(例えば、非特許文献8参照)。

産業上の利用分野

本発明は、光学素子、光学素子を用いたデバイスおよび光学素子の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
コア粒子を内部に入れた複数の中空粒子を、分散媒中に配列して成る配列体と、
前記配列体に電場を印加可能に設けられた印加手段とを有し、
各コア粒子は、電場応答性を有し、それぞれ対応する中空粒子の内部を移動可能に、その中空粒子の内側面との間に間隙をあけて設けられ、
前記印加手段は、各コア粒子を移動させるよう、各コア粒子の応答性に応じて電場を印加可能であることを
特徴とする光学素子。

【請求項2】
外径が1nm~1104nmでコア粒子を内部に入れた複数の中空粒子を、分散媒中に配列して成る配列体と、
前記配列体に電場または磁場を印加可能に設けられた印加手段とを有し、
各コア粒子は、電場応答性または磁場応答性を有し、それぞれ対応する中空粒子の内部を移動可能に、その中空粒子の内側面との間に間隙をあけて設けられ、
前記印加手段は、各コア粒子を移動させるよう、各コア粒子の応答性に応じて電場または磁場を印加可能であることを
特徴とする光学素子。

【請求項3】
各中空粒子は、単分散粒子であることを特徴とする請求項1または2記載の光学素子。

【請求項4】
各コア粒子は、球形状または回転楕円体形状を成していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学素子。

【請求項5】
前記分散媒は、水またはエタノールであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学素子。

【請求項6】
各中空粒子は、SiOを含み、
各コア粒子は、SiOまたはTiOから成ることを
特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学素子。

【請求項7】
請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学素子を含むことを特徴とするデバイス。

【請求項8】
電場応答性を有するコア粒子を内部に入れた複数の中空粒子を準備する工程と、
前記中空粒子を分散媒中に配列して成る配列体を作成する工程と、
前記配列体を1対の電極間に設ける工程と、
前記配列体に電場を印加可能に、前記電極間にリード線を接続する工程とを、
含むことを特徴とする光学素子の製造方法。

【請求項9】
外径が1nm~1104nmでコア粒子を内部に入れた複数の中空粒子を準備する工程と、
前記中空粒子を分散媒中に配列して成る配列体を作成する工程と、
前記配列体を1対の電極間に設ける工程と、
前記電極間にリード線を接続する工程とを、
含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016098658thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 長尾研究室-化学・バイオ系
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