フォトニックバンドギャップを有するソフトマテリアルの構築とそのセンサーデバイスへ

従来の研究では、ゲルの長さを測定することで、網目を構成する高分子鎖の拡がり具合を評価できることがわかっていた。本研究では、コロイド結晶を鋳型に用いて構造色を示すポーラスゲルを作ることで、光の波長ほどの周期で屈折率が変化する構造をゲル内に導入すると、分子レベルの挙動を色の変化として観測できるようになることを明らかにした。本研究において確立した構造色を示すゲルを作る方法は、光応答性ゲル、電場応答性ゲル、分子認識ゲルなど、様々なゲルに対して適用することができる。光応答性を示す性質を付与した構造色ゲルは、光の照射に伴って構造色の二状態変化を示すようになった。この特性を利用すると、フォトマスクで光を照射したところのみ色が変化するフォトクロミックゲルが得られるようになる。最近では、環動ゲルというこれまでのゲルと比べて機械的強度が改良されたゲルにも構造色を発現させることができた。環動ゲルを用いることで、ゲルの機械的強度も強くなることから、構造色変化の繰り返し変化能の向上が実現できると思われる。また、モノマー組成や架橋剤の量などを予め調節すれば、同じ種類のゲルでも異なる色を示すようになる。このようなゲルは、環境センサーや化学センサーなどへの応用が期待できるだろう。さらに、ポーラスな構造を導入したことで、一枚のゲル膜中に異なる膨潤度が共存可能になるため、本構造色ゲルでは複数の色が一枚のゲル上に表現できるようになった。このゲルは、迅速な色変化を引き起こすことが可能なことから、様々な刺激に応答して構造色の迅速な二状態スイッチングを示す系が得られる。

従来の研究では、ゲルの長さを測定することで、網目を構成する高分子鎖の拡がり具合を評価できることがわかっていた。本研究では、コロイド結晶を鋳型に用いて構造色を示すポーラスゲルを作ることで、光の波長ほどの周期で屈折率が変化する構造をゲル内に導入すると、分子レベルの挙動を色の変化として観測できるようになることを明らかにした。本研究において確立した構造色を示すゲルを作る方法は、光応答性ゲル、電場応答性ゲル、分子認識ゲルなど、様々なゲルに対して適用することができる。光応答性を示す性質を付与した構造色ゲルは、光の照射に伴って構造色の二状態変化を示すようになった。この特性を利用すると、フォトマスクで光を照射したところのみ色が変化するフォトクロミックゲルが得られるようになる。最近では、環動ゲルというこれまでのゲルと比べて機械的強度が改良されたゲルにも構造色を発現させることができた。環動ゲルを用いることで、ゲルの機械的強度も強くなることから、構造色変化の繰り返し変化能の向上が実現できると思われる。また、モノマー組成や架橋剤の量などを予め調節すれば、同じ種類のゲルでも異なる色を示すようになる。このようなゲルは、環境センサーや化学センサーなどへの応用が期待できるだろう。さらに、ポーラスな構造を導入したことで、一枚のゲル膜中に異なる膨潤度が共存可能になるため、本構造色ゲルでは複数の色が一枚のゲル上に表現できるようになった。このゲルは、迅速な色変化を引き起こすことが可能なことから、様々な刺激に応答して構造色の迅速な二状態スイッチングを示す系が得られる。