コロイド結晶の形成とその応用

Colloidal Crystals –Fabrication and Application-

<巻頭カラー口絵>

第1章　荷電粒子の静電相互作用による 液中コロイド結晶の形成とその制御
1　荷電コロイド系の結晶化
　1.1　はじめに
　1.2　コロイドの安定化
　1.3　静電相互作用
　1.4　荷電コロイドの結晶化
　1.5　塩基の添加による表面電荷数の制御
　1.6　荷電コロイドの結晶化に対する温度の影響
　1.7　塩基の解離の温度依存性を用いた結晶化の温度制御
　1.8　イオン性界面活性剤の吸着を用いた結晶化の温度制御
　1.9　おわりに
2　一方向結晶成長による大型荷電コロイド単結晶の作製
　2.1　はじめに
　2.2　塩基の拡散による一方向結晶成長
　2.3　温度勾配下での一方向結晶成長
　2.4　高分子ゲルによる結晶の固定
　2.5　おわりに
3　準安定状態の分散液をもちいたコロイド結晶形成
　3.1　準安定状態
　3.2　コロイド結晶の作製
4　薄膜型コロイド結晶の成長過程
　4.1　薄膜型コロイド結晶の作製
　4.2　薄膜型コロイド結晶成長過程の解析
　　4.2.1　スペクトル測定
　　4.2.2　光学顕微鏡観察
　　4.2.3　液晶チューナブルフィルターを用いた結晶粒の観察
　　4.2.4　Kikuchi-Kossel線測定
5　荷電粒子によるコロイド結晶形成シミュレーション
　5.1　荷電コロイド粒子系のモデル
　5.2　荷電コロイド粒子系の数値シミュレーション
　
第2章　枯渇引力による液中コロイド結晶の形成とその制御
1　枯渇引力により生成するコロイド結晶
　1.1　枯渇引力とは
　1.2　枯渇引力による1成分系の結晶化
　1.3　多成分系の結晶化
　　1.3.1　枯渇引力による多成分コロイドの結晶化
　　1.3.2　枯渇引力による2成分コロイドの結晶化相図
　1.4　ソフトなコロイド粒子の結晶化
2　枯渇凝集引力系コロイド結晶の核形成と成長プロセス
　2.1　はじめに
　　2.1.1　粒子間に引力が働く系のコロイド結晶成長
　　2.1.2　モデルとしてのコロイド結晶
　　2.1.3 引力系コロイド結晶表面の2次元核形成
　2.2　枯渇凝集引力によるコロイド結晶化
　2.3　枯渇凝集引力による核形成と結晶成長プロセス
　　2.3.1　テラス上での2次元核形成
　　2.3.2 古典的核形成理論の適用
　　2.3.3 異種基板上への核形成
　2.4　キンク形成とステップ成長
　　2.4.1　キンク形成メカニズムとステップ成長速度
　　2.4.2　キンク距離と粒子間相互作用
　2.5　まとめ
3　枯渇引力によるコロイド結晶形成・凝集体成長シミュレーション
　3. 1　枯渇引力系のモデル
　3. 2　枯渇引力系の凝集体形成のシミュレーション
　
第3章　剛体球粒子の集積による コロイド結晶の形成とその制御
1　移流集積法を用いた周期的コロイド堆積膜の形成
　1.1　移流集積法
　1.2　ストライプ構造の形成
　1.3　格子構造の形成
　1.4　ライン状ドット構造の形成
　1.5　「縦」ストライプ構造の形成
　1.6　まとめ
2　周期的コロイド堆積膜形成過程の直接観察とシミュレーション解析
　2.1　メニスカス形状変化のシミュレーション解析
　2.2　メニスカス形状変化の直接観察
　2.3　ストライプ構造の周期性予測モデル
　2.4　まとめ
3　剛体球粒子分散系の構造形成シミュレーション
　3.1　はじめに
　3.2 剛体球系小史
　3.3　剛体球系シミュレーションの方法論の発展
　　3.3.1　最近接粒子の判定法
　3.4　剛体球系の相転移
　　3.4.1　2次元系の融解問題(2次元アルダー転移問題)
　　3.4.2 3次元剛体球系
　　3.4.3　剛体球分散系とガラス転移
　3.5　まとめ
4　濃縮結晶化現象によるコロイド結晶薄膜
　4.1　はじめに
　4.2　オイル被覆下における濃縮結晶現象
　4.3　コロイド結晶薄膜の製膜プロセス
　　4.3.1　水平型コロイド結晶成膜
　　4.3.2　垂直型コロイド結晶成膜
　4.4　コロイド結晶薄膜の大面積化
　4.5　おわりに
　
第4章　いろいろなコロイド結晶
1　ポリマーブラシ付与複合微粒子からなるコロイド結晶
　1.1　はじめに
　1.2　ポリマーブラシ付与複合微粒子の精密合成
　1.3　複合微粒子集積フィルムの構造と機能
　1.4　準ソフト系コロイド結晶の創製
　1.5　準ソフト系コロイド結晶の構造と機能
　1.6　ポリマーブラシ付与複合微粒子の二成分系コロイド結晶の形成
　1.7　おわりに
2　黒色粒子によるコロイド結晶
　2.1　はじめに
　2.2　自然界における構造発色
　2.3　天然メラニンとポリドーパミン
　2.4　コロイド結晶による構造色材料
　2.5　黒色粒子による構造発色
　　2.5.1　ポリドーパミン粒子による構造発色
　　2.5.2　ポリドーパミンをシェル層とするコア-シェル粒子による構造発色
　2.6　黒色材料の添加による構造発色
　2.7　おわりに
3　ハイドロゲル微粒子からなるコロイド結晶
　3.1　はじめに
　3.2　ゲル微粒子とは
　3.3　界面における二次元コロイド結晶化
　3.4　三次元空間に形成されるゲル微粒子コロイド結晶
　3.5　おわりに
4　チタニアナノシートコート粒子からなるコロイド結晶
　4.1　コロイド結晶の応用展開とコア・シェル粒子の必要性
　4.2　チタニアナノシートをコートしたコア・シェル型粒子
　　4.2.1　高屈折率シェルを有するコア・シェル型粒子
　　4.2.2　LBL法によるチタニアナノシートコート粒子の合成
　　4.2.3　チタニアナノシートコート粒子の特性
　　4.2.4　チタニアナノシートコート粒子からなるコロイド結晶の作製
　　4.2.5　チタニアナノシートコート粒子からなるコロイド結晶の特性
　　4.2.6　コロイド結晶の光学特性に及ぼすチタニアナノシートコート粒子の厚みの影響
　4.3　おわりに
　
第5章　コロイド結晶の応用
1　角度依存性のないコロイド結晶の作製とその光学特性
　1.1　色材の開発における新たな挑戦
　1.2　生活に利用できる構造発色性材料の開発
　1.3　球状のコロイド結晶
　1.4　安全な白と黒の素材を利用した球状のコロイド結晶の開発
　1.5　まとめ
2　フォトニックラバー:ポリマー固定化歪み応答材料
　2.1　はじめに
　2.2　フォトニックラバーの構造色と変色の仕組み
　2.3　センシング素子としての応用を目指して
　2.4　成膜プロセス
　2.5　実用化を目指した研究
　2.6　おわりに
3　構造色エラストマー
　3.1　はじめに
　3.2　構造色エラストマーの調製と測定
　　3.2.1　高分子微粒子およびコロイド結晶フィルム
　　3.2.2　構造色エラストマーの調製
　　3.2.3　測定
　3.3　膨潤コロイド結晶フィルムが示す構造色
　3.4　高分子マトリックス中へのコロイド結晶と構造色の固定化
　3.5　構造色エラストマーの歪応答性構造色変化
　3.6　構造色エラストマー変形時のコロイド結晶構造の変化
　3.7　構造色エラストマー調製時における構造色の保持
　3.8　おわりに
4　高分子ゲル固定コロイドフォトニック結晶のスペクトルチューニング
　4.1　はじめに
　4.2　高分子ゲル固定コロイド結晶フィルムの作製方法
　4.3　溶媒,ゲル組成によるスペクトルチューニング
　4.4　温度,ゲル組成によるスペクトルチューニング
　4.5　高分子ゲルの異方的な体積変化によるチューニング感度の向上法
　4.6　おわりに
5　コロイド結晶によるレーザー発振
　5.1　はじめに
　5.2　フォトニック結晶としてのコロイド結晶
　5.3　微粒子の合成とコロイド結晶の反射特性
　5.4　コロイド結晶の作製方法と応用研究
　5.5　コロイド結晶を用いたレーザー発振
　5.6　コロイド結晶ゲル膜による波長可変レーザー発振
　5.7　コロイド結晶エラストマー膜による波長可変レーザー発振
　5.8　まとめ
6　ポリマー固定化コロイド結晶色材
　6.1　はじめに
　6.2　スピンコート法により作製されるアクリルポリマー固定化コロイド結晶
　6.3　スプレー塗装法により作製されるポリマー固定化コロイド結晶
　　6.3.1　基板の濡れ性
　　6.3.2　コロイド分散液の粘度
　　6.3.3　スプレー塗装によるコロイド結晶膜の作製
　　6.3.4　スプレー塗装で作製したコロイド結晶膜の構造
　　6.3.5　スプレー塗装による発色パターン形成
　6.4　ポリマー固定化コロイド結晶の応用に際して
　　6.4.1　コロイド結晶の顔料としての利用
　　6.4.2　コロイド結晶への顔料添加
　　6.4.3　アクリルモノマー組成による柔軟性の付与
　6.5　おわりに
7　人工オパールとコロイド結晶色材
　7.1　天然オパールと人工オパール
　7.2　人工オパール
　7.3　単分散球状シリカの合成
　7.4　粒子の形状及び性質
　7.5　コロイド結晶の作製
　7.6　ゲル固定化結晶から樹脂固定化結晶へ
　7.7　結晶の調整・色彩,大きさなど
　7.8　天然のオパールとの比較
　7.9　その他の技術