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単結晶的配向膜の作製

 NIMSでは、非常に単純な方法で短時間でコロイド結晶の単結晶的配向膜を作製する技術を開発しています。図1に配向処理をする装置を示します。平板状キャピラリーセルの中に多結晶状態のコロイド分散液を充填し、圧力パルスを与えることにより瞬間的に流動を発生させると、せん断流動の効果により、セル内に高配向の単結晶的コロイド結晶膜が形成されます。図2はセル内の粒子配列の顕微鏡観察像であり、図3は粒子配列構造のモデル図です。粒子配列構造は、この他にも、分光や光回折を使い、多方面から評価しています。このように配向処理された結晶膜は、自立的な高分子ゲル膜として安定な材料としています(図4)。作製される結晶膜のフォトニックバンドギャップ波長は、使用する粒子の粒径、濃度を調整することで、可視から近赤外の広い範囲で設定することができます。また、高分子ゲル膜として得られたコロイド結晶は応力で変形可能なソフト材料であり、フォトニックバンドを圧縮等の操作により変えることができます。


図1 コロイド結晶の配向処理装置

図2 配向処理したコロイド結晶の光学顕微鏡像




図3 配向処理したコロイド結晶の粒子配列構造モデル



図4 配向処理したコロイド結晶を
固定化した高分子ゲル膜


関連原著論文: Air-pulse-drive fabrication of photonic crystal films of colloids with high spectral quality, Adv. Funct. Mater .15,25-29, 2005.
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