JP2015045708A - メタマテリアルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電磁波に対して共振する電磁波共振体を備えるメタマテリアルの製造方法であって、電磁波共振体が形成される部分を有する支持体を形成するステップと、前記支持体の前記部分に、電磁波共振体を形成する材料を蒸着し、前記支持体に前記電磁波共振体を配置するステップと、を含み、前記支持体を形成するステップは、基板上に、厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造を形成するステップと、前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、充填物を充填するステップであって、前記充填物を、前記カラム構造の高さと同じ高さで形成するステップと、前記充填物を有する前記親水性・疎水性分相膜から、該親水性・疎水性分相膜の少なくとも一部を選択的に除去し、前記充填物を含む支持体を得るステップと、を有するメタマテリアルの製造方法。
【選択図】図1
Description
電磁波に対して共振する電磁波共振体を備えるメタマテリアルの製造方法であって、
(a)電磁波共振体が形成される部分を有する支持体を形成するステップと、
(b)前記支持体の前記部分に、電磁波共振体を形成する材料を蒸着し、前記支持体に前記電磁波共振体を配置するステップと、
を含み、
前記支持体を形成するステップは、
(c)基板上に、厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造を形成するステップと、
(d)前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、充填物を充填するステップであって、前記充填物を、前記カラム構造の高さと同じ高さで形成するステップと、
(e)前記充填物を有する前記親水性・疎水性分相膜から、該親水性・疎水性分相膜の少なくとも一部を選択的に除去し、前記充填物を含む支持体を得るステップと、
を有するメタマテリアルの製造方法が提供される。
(a)電磁波共振体が形成される部分を有する支持体を形成するステップと、
(b)前記支持体の前記部分に、電磁波共振体を形成する材料を蒸着し、前記支持体に前記電磁波共振体を配置するステップと、
を含み、
前記支持体を形成するステップは、
(c)基板上に、厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造を形成するステップと、
(d)前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、充填物を充填するステップであって、前記充填物を、前記カラム構造の高さと同じ高さで形成するステップと、
(e)前記充填物を有する前記親水性・疎水性分相膜から、該親水性・疎水性分相膜の少なくとも一部を選択的に除去し、前記充填物を含む支持体を得るステップと、
を有するメタマテリアルの製造方法が提供される。
・基板上に、厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造を形成するステップと、
・前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、充填物を充填するステップであって、前記充填物を、前記カラム構造の高さと同じ高さで形成するステップと、
・前記充填物を有する前記親水性・疎水性分相膜から、該親水性・疎水性分相膜の少なくとも一部を選択的に除去し、前記充填物を含む支持体を得るステップと、により製造する。
ここで、本実施形態によるメタマテリアルの製造方法において、厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造を形成する方法として、ブロック共重合体のミクロ相分離現象を利用している。使用されるブロック共重合体のミクロ相分離現象について、簡単に説明する。
次に、図面を参照して、本実施形態によるメタマテリアルの製造方法の一例について、詳しく説明する。
(a)電磁波共振体が形成される部分を有する支持体を形成するステップ(S110)と、
(b)前記支持体の前記部分に、電磁波共振体を形成する材料を蒸着し、前記支持体に前記電磁波共振体を配置するステップ(S150)と、
を含み、
前記支持体を形成するステップ(S110)は、
(c)基板上に、厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造を形成するステップ(S120)と、
(d)前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、充填物を充填するステップであって、前記充填物を、前記カラム構造の高さと同じ高さで形成するステップ(S130)と、
(e)前記充填物を有する前記親水性・疎水性分相膜から、該親水性・疎水性分相膜の少なくとも一部を選択的に除去し、前記充填物を含む支持体を得るステップ(S140)と、
を有する。
まず、電磁波共振体が形成される部分を有する支持体が形成される。
図2(a)に示すように、まず、第1の表面112を有する基板110が準備される。
次に、親水性・疎水性分相膜130を有する基板110において、親水性液相のカラム132内に、充填物150が充填される。この際、充填物150は、カラム構造の高さと同じ高さで形成されることが重要である。
次に、図2(d)に示すように、基板110上から、親水性・疎水性分相膜130が選択的に除去される。
次に、前述までの工程で得られた支持体200を用いて、メタマテリアルが製造される。
次に、図面を参照して、前述のような本発明による製造方法によって得られるメタマテリアルの構成例について、簡単に説明する。
また、ミクロ相分離により形成されるヘキサゴナル配置には、構造のゆらぎがあることから、図4(b)で図示された領域を広げて巨視的に観察すると、ヘキサゴナル配置になっていない部分や、ヘキサゴナル配置の回転対称軸がずれている場合もあり、形成される電磁波共振体の形状がひずむこともあり、磁場共鳴効果に影響を及ぼすことがあるが、目的に合せて、必要な部分を適宜選定すればよい。
ここで、ある特定の周波数の電磁波に対する電磁波共振体の共振の性質を評価する方法を説明する。
本発明による方法で製造されるメタマテリアルは、いかなる形態で提供されてもよい。
以下の方法で、本実施形態によるメタマテリアルを作製した。
まず、公知の方法で、以下の式(2)および式(3)に示す化学式を有するブロック共重合体を準備した。
次に、得られた親水性・疎水性分相膜付きシリコンウエハを、シリカゲル溶液中に浸漬し、親水性・疎水性分相膜の親水性液相カラムに、シリカゲルを充填した。この際、親水性・疎水性分相膜の親水性液相のカラム構造の高さと同じ高さまで、シリカゲルを形成させた。
実施例1で使用したシリコンウエハの代わりに、両面研磨したシリカガラス基板を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、シリカガラス基板上に親水性・疎水性分相膜を形成した。なお、ブロック共重合体の混合割合は、P454:P272=1:1(表1における例3の条件)とした。
次に、得られた支持体の各カラム状部分の先端に、電磁波共振体を設置し、メタマテリアルを製造した。本実施形態においては、電磁波共振体として、銀を選択した。
表面にインジウムスズ酸化物(ITO)が設置されたガラス基板を準備した。このガラス基板を有機溶媒で超音波洗浄処理し、次いで紫外線処理して洗浄した。
112 第1の表面
120 ブロック共重合体膜
130 親水性・疎水性分相膜
132 親水性液相カラム
134 疎水性固相カラム
136 カラム構造
140 残部
150 充填物
150 カラム状部分
160 電磁波共振体
190 カラム
200 支持体
300 メタマテリアル
310 電磁波共振体
320 単位六角形状配置
Claims (17)
- 電磁波に対して共振する電磁波共振体を備えるメタマテリアルの製造方法であって、
(a)電磁波共振体が形成される部分を有する支持体を形成するステップと、
(b)前記支持体の前記部分に、電磁波共振体を形成する材料を蒸着し、前記支持体に前記電磁波共振体を配置するステップと、
を含み、
前記支持体を形成するステップは、
(c)基板上に、厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造を形成するステップと、
(d)前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、充填物を充填するステップであって、前記充填物を、前記カラム構造の高さと同じ高さで形成するステップと、
(e)前記充填物を有する前記親水性・疎水性分相膜から、該親水性・疎水性分相膜の少なくとも一部を選択的に除去し、前記充填物を含む支持体を得るステップと、
を有するメタマテリアルの製造方法。 - 前記(c)のステップは、
(c1)前記基板上に、ブロック共重合体のミクロ相分離現象を利用して、前記親水性液相領域がヘキサゴナル配置である、前記親水性・疎水性分相膜のカラム構造を形成するステップ
を有する、請求項1に記載の製造方法。 - 前記(d)のステップは、
(d1)前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、充填物を充填するステップであって、前記充填物を、前記カラム構造の高さを超える高さまで形成するステップと、
(d2)形成された前記充填物を乾燥させるステップと、
(d3)乾燥した前記充填物であって、前記カラム構造の高さを超えて形成された前記充填物を剥離除去するステップと、
を有する、請求項1又は2に記載の製造方法。 - 前記充填物は、金属であり、
前記(d)のステップは、
(d4)前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有した親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、金属を電析するステップ
を有する、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の製造方法。 - 前記充填物は、非金属であり、
前記(d)のステップは、
(d5)前記厚さ方向に貫通した親水性液相領域を有する親水性・疎水性分相膜のカラム構造内に、非金属を電析させるステップ
を有する、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の製造方法。 - 前記支持体の前記部分は、カラムを有し、
前記(b)のステップにおいて、前記支持体の前記部分に、第1の方向から、電磁波共振体を形成する材料を蒸着することにより、前記電磁波共振体を形成する材料は、前記カラムの上面と、前記カラムの側面の少なくとも一部とに蒸着される、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の製造方法。 - 前記(b)のステップは、前記電磁波共振体を形成する材料を、異なる2以上の方向から前記支持体の前記部分に蒸着するステップを有する、請求項1乃至6のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記電磁波共振体は、前記支持体の側面方向から見たとき、前記部分に略逆U字型に蒸着される、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記電磁波共振体を形成する材料は、前記支持体の前記部分以外の箇所には蒸着されない、請求項1乃至8のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記支持体は、前記電磁波に対して透過性の材料で構成される、請求項1乃至9のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記(b)のステップは、前記支持体の前記部分に、電磁波共振体を形成する材料を物理蒸着するステップを有する、請求項1乃至10のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記電磁波共振体を形成する材料は、金属、グラフェン、インジウムスズ酸化物、亜鉛酸化物、およびスズ酸化物からなる群から選定された、少なくとも一つの材料である、請求項1乃至11のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記(b)のステップは、
(b1)前記支持体の前記部分に金属膜を蒸着するステップと、
(b2)前記金属膜上に、グラフェン膜を蒸着するステップと、
を有する、請求項1乃至12のいずれか一つに記載の製造方法。 - さらに、
(b3)前記グラフェン膜を有する前記支持体を、前記グラフェン膜のある側が内側となるようにして、第2の支持体と一体化させるステップと、
(b4)前記支持体および前記金属膜を選択的に除去して、前記グラフェン膜を有する第2の支持体を得るステップと、
を有する、請求項13に記載の製造方法。 - さらに、
(f1)前記支持体を液体中に選択的に溶解させるステップと、
(f2)前記電磁波共振体が液体中に分散された状態のメタマテリアルを形成するステップと、
を有する、請求項1乃至14のいずれか一つに記載の製造方法。 - さらに、
(g)前記支持体に配置された前記電磁波共振体を、粘着性を有する材料に転写させるステップ、
を有する、請求項1乃至15のいずれか一つに記載の製造方法。 - 前記(c)のステップは、
(c1)前記基板上に、自己組織化単分子膜を形成するステップ
を有する、請求項1乃至16のいずれか一つに記載の製造方法。
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