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「光闭じ込め」が期待される2次元ダイヤモンド状コロイド结晶の作製

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所 助教 新家寛正

【発表のポイント】

  • 基板上での荷电コロイド粒子の交互积层により、ミクロンサイズの粒子の2次元的なダイヤモンド格子状构造を作製しました。
  • 得られたコロイド粒子のダイヤモンド格子は「フォトニック结晶」として応用が期待されます。
  • 高屈折率粒子を用いて本构造を作製したとき、3次元大型结晶の数10%程度の「光の闭じ込め」现象が生じることが、计算により示されました。

【概要】

名古屋市立大学大学院 薬学研究科 コロイド?高分子物性学分野の 藤田みのり 博士課程大学院生、豊玉彰子 准教授、奥薗透 准教授、山中淳平 教授、および 東北大学 多元物質科学研究所の新家(にいのみ)寛正 助教 による、コロイド微粒子の会合による2次元ダイヤモンド格子の形成に関する研究が、英国王立化学会の専門誌である「Soft Matter」誌に掲載されます。当該論文の速報版はすでに、2023年12月 27日付で同誌 Websiteで公開されています。

マイクロメートルサイズのコロイド粒子が、ダイヤモンド格子状に配列した构造は、「光の闭じ込め」が可能な「フォトニック结晶」として働くことが知られており、现在その构筑が世界で活発に検讨されています。これまでに、复雑な表面构造を持つ粒子を使ったいくつかの构筑法が提案されていますが、简便な作成法は报告されていませんでした。本研究では、新规手法(基板上での荷电コロイド粒子の交互积层)により、ガラス基板上に、3层からなる2次元的なダイヤモンド格子を作製しました。着者らが2020年に国际宇宙ステーション?「きぼう」日本実験栋で行った、コロイド粒子の会合実験の成果も、本研究に活用されています。また本论文では、高屈折率粒子を用いて当该の2次元ダイヤモンド格子构造を作製したときに、3次元大型结晶の数10%程度の効率で「光の闭じ込め」现象が生じることが计算により示されました。

図1にダイヤモンド格子の模式図を示します。水色部分の正四面体型会合体が构成単位です。3次元の大型ダイヤモンド格子は、光を闭じ込める「フォトニック结晶」として働くことが知られており、医疗用レーザー、鲍痴カット剤などへ応用が考えられます。このようなダイヤモンド格子の光制御能は自然界でも见られ、コンゴウインコの羽は、ケラチン线维のアモルファスダイヤモンド构造が特定波长の光を反射するため、鲜やかに発色します。本研究では、図1の赤色の点线で囲んだ构造を作製しました。

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问い合わせ先

(研究に関すること)
東北大学 多元物質科学研究所
助教 新家 寛正(にいのみ ひろまさ)
电话:022-217-5671
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(报道に関すること)
東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
罢贰尝:022-217-5198
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