JP4543164B2 - 物質の収着により色が変化する構造性変色材 - Google Patents
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Description
本発明は、外部刺激によって反射光の光を変化させる構造性変色材(構造性変色材、構造性色性)の技術分野において、大気中又は溶液中に存在する物質を収着(吸着)して鮮やかな発色と微小な色変化を起こす、新規な光透過型の刺激応答性構造性変色材及びそれを利用した物質の検出手段を提供するものとして有用である。
本発明の構造性変色材は、物質の収着を色変化に可視化して、簡便に検出することが可能であり、例えば、大気中や溶液中に存在する物質の検出に好適に利用し得るものとして、次世代の新しいタイプのセンサー等の構造性変色部材の実用化を可能にするものである。
即ち、本発明は、大気中又は溶液中に存在する物質の種類及び量を、色の変化として検出することが可能な新規構造性変色材、及びその製造方法等を提供することを目的とするものである。
(1)基板に、物質を収着し得る可視光透過性の高分子薄膜層を構造発色が可能な状態で固定し、該高分子薄膜層の表面、あるいは該高分子薄膜層の表面及び高分子薄膜層と基板の間に金属層を形成することからなる刺激応答性構造性変色材の製造方法であって、
1)ステアリン酸若しくは臭化ジメチルジオクタデシルアンモニウムの累積可能な化合物、α−へリックス構造を有する有機高分子化合物、又はポリ(γ−ヘキシル−L−グルタメート)の単分子膜を多層に累積することにより高分子薄膜層とすること、2)光を反射する10〜50nmの厚さの金属層を形成すること、を特徴とする刺激応答性構造性変色材の製造方法。
(2)所定の高分子を気−液、気−固界面で配列させて基板上に写し取るか、あるいは高分子の自己組織化を活用し、それを多層に累積することにより、高分子薄膜層を形成することを特徴とする、前記(1)に記載の構造性変色材の製造方法。
(3)物質を収着して、色変化を起こす構造性変色材において、物質を収着し得る可視光透過性の高分子薄膜層を、基板上に構造性発色が可能な状態で固定し、該高分子薄膜層の表面、あるいは該高分子薄膜層の表面及び高分子薄膜層と基板の間に金属層を形成した刺激応答性構造性変色材であって、
1)ポリ(γ−ヘキシル−L−グルタメート)の単分子膜を多層に累積した高分子薄膜層を、基板上に固定したこと、2)光を反射する10〜50nmの厚さの金属層を形成したこと、を特徴とする刺激応答性構造性変色材。
(4)大気中又は溶液中に存在している物質を収着して、色変化を起こす、前記(3)に記載の構造性変色材。
(5)基板の表面を疎水化処理し、その上に高分子薄膜層を固定したことを特徴とする、前記(3)に記載の構造性変色材。
(6)金属薄膜層の表面を疎水化処理したことを特徴とする、前記(3)に記載の構造性変色材。
(7)高分子薄膜層の両面に金属層を有し、更に、これらが複数層をなしていることを特徴とする、前記(3)に記載の構造性変色材。
(8)基板が、表面が平滑であり、光を効率よく反射又は透過する材料からなることを特徴とする、前記(3)に記載の構造性変色材。
(9)前記(4)から(8)のいずれかに記載の刺激応答性構造性変色材を構成要素として含み、大気中又は溶液中に存在する物質の種類、量によって変化する色の波長変化により、物質の存在、量を検出する機能を有することを特徴とする刺激応答性構造性変色部材。
本発明においては、可視光透過性で、目的物質(被収着物質)を収着し、膨潤によって厚さが変化する高分子薄膜層の両面に、光反射率が高い物質からなり、薄層としたことにより可視光透過性である光透過性薄層(例えば、金属層)を積層して、該高分子薄膜層の構造性変色が可能なように固定する。例えば、構造性変色が可能な状態で固定するために、基板上に、前記光透過性薄層(例えば、金属層)を形成し、必要があれば、その表面を前記高分子薄膜層が固定可能になるように加工した後、前記高分子薄膜層を固定し、更に該高分子薄膜層の上に前記光透過性薄層を形成して、前記高分子薄膜層の両面に前記光透過性薄層を有する構造を形成することにより、目的物質(被収着物質)の収着により色が変化する構造性変色材が作製され得る。
2層目が厚さ20nmの銀(n = 0.05〜0.08, k = 2〜5:波長により異なる)、3層目が100nm又は150nmの高分子(n = 1.5, k = 0.01とする)、4層目が20nmの銀である構造体が、空気(n = 1, k = 0)中に存在する、即ち、1層目及び5層目は空気であると仮定して、構造体の表面に垂直に照射された可視光の透過率を、各波長(400〜750nm)について計算すると、図2のような、一定の領域にのみピークを示すスペクトルが得られる。このとき、Aは青色、Bは橙色の光を透過することを示す。つまり、高分子層の厚さによって透過光色が変化する。
Claims (9)
- 基板に、物質を収着し得る可視光透過性の高分子薄膜層を構造発色が可能な状態で固定し、該高分子薄膜層の表面、あるいは該高分子薄膜層の表面及び高分子薄膜層と基板の間に金属層を形成することからなる刺激応答性構造性変色材の製造方法であって、
1)ステアリン酸若しくは臭化ジメチルジオクタデシルアンモニウムの累積可能な化合物、α−へリックス構造を有する有機高分子化合物、又はポリ(γ−ヘキシル−L−グルタメート)の単分子膜を多層に累積することにより高分子薄膜層とすること、2)光を反射する10〜50nmの厚さの金属層を形成すること、を特徴とする刺激応答性構造性変色材の製造方法。 - 所定の高分子を気−液、気−固界面で配列させて基板上に写し取るか、あるいは高分子の自己組織化を活用し、それを多層に累積することにより、高分子薄膜層を形成することを特徴とする、請求項1に記載の構造性変色材の製造方法。
- 物質を収着して、色変化を起こす構造性変色材において、物質を収着し得る可視光透過性の高分子薄膜層を、基板上に構造性発色が可能な状態で固定し、該高分子薄膜層の表面、あるいは該高分子薄膜層の表面及び高分子薄膜層と基板の間に金属層を形成した刺激応答性構造性変色材であって、
1)ポリ(γ−ヘキシル−L−グルタメート)の単分子膜を多層に累積した高分子薄膜層を、基板上に固定したこと、2)光を反射する10〜50nmの厚さの金属層を形成したこと、を特徴とする刺激応答性構造性変色材。 - 大気中又は溶液中に存在している物質を収着して、色変化を起こす、請求項3に記載の構造性変色材。
- 基板の表面を疎水化処理し、その上に高分子薄膜層を固定したことを特徴とする、請求項3に記載の構造性変色材。
- 金属薄膜層の表面を疎水化処理したことを特徴とする、請求項3に記載の構造性変色材。
- 高分子薄膜層の両面に金属層を有し、更に、これらが複数層をなしていることを特徴とする、請求項3に記載の構造性変色材。
- 基板が、表面が平滑であり、光を効率よく反射又は透過する材料からなることを特徴とする、請求項3に記載の構造性変色材。
- 請求項4から8のいずれかに記載の刺激応答性構造性変色材を構成要素として含み、大気中又は溶液中に存在する物質の種類、量によって変化する色の波長変化により、物質の存在、量を検出する機能を有することを特徴とする刺激応答性構造性変色部材。
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JP2005138434A (ja) | 2005-06-02 |
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