フォトニックバンドギャップを有するアドバンスソフトマテリアルの創製とその光学特性

これまで、粒径の揃ったサブマイクロメーターの球状シリカ球から形成される最密充填型コロイド結晶(以下コロイド結晶とする)を鋳型に用いてゲルを調製し、その後、シリカ成分をエッチングすると、コロイド結晶の構造を象った周期的に繋がった細孔を有するゲルが得られることを報告してきた。そのゲルは、従来のゲルに比べて、膨潤収縮の体積変化速度が千倍以上速い高速応答を示すことがわかった。また、屈折率が可視光のスケールで周期的に変化することから、特定の波長の可視光を反射するため、その構造に基づく発色(構造色)が観測されることを明らかにしてきた。さらに、ゲルの膨潤度の変化に伴って、その周期性も変わることから、構造色にも変化を来すことを見出した。その後、特定のアルカリイオンやグルコースの濃度を検知して、任意の構造色を示すゲルについても開発することができた。例えば、グルコース応答性ゲルは、そのモノマー濃度、架橋剤濃度などをゲル化溶液の段階で調節することで、特定のグルコース濃度にて望みの膨潤度を示すゲルを作ることができる。そこで、糖尿病の診断基準となる濃度に沿って、低濃度(健康な状態)では緑色、境界領域(血中濃度で7.8mM〜11mMが境界領域)で黄色、危険領域(糖尿病)で赤色を示す信号型グルコースセンサーゲルの開発に成功した。その他にも、特定のイオンや光、電場などの物理的にも応答して構造色を変化させるセンサーの構築にも成功している。

これまで、粒径の揃ったサブマイクロメーターの球状シリカ球から形成される最密充填型コロイド結晶(以下コロイド結晶とする)を鋳型に用いてゲルを調製し、その後、シリカ成分をエッチングすると、コロイド結晶の構造を象った周期的に繋がった細孔を有するゲルが得られることを報告してきた。そのゲルは、従来のゲルに比べて、膨潤収縮の体積変化速度が千倍以上速い高速応答を示すことがわかった。また、屈折率が可視光のスケールで周期的に変化することから、特定の波長の可視光を反射するため、その構造に基づく発色(構造色)が観測されることを明らかにしてきた。さらに、ゲルの膨潤度の変化に伴って、その周期性も変わることから、構造色にも変化を来すことを見出した。その後、特定のアルカリイオンやグルコースの濃度を検知して、任意の構造色を示すゲルについても開発することができた。例えば、グルコース応答性ゲルは、そのモノマー濃度、架橋剤濃度などをゲル化溶液の段階で調節することで、特定のグルコース濃度にて望みの膨潤度を示すゲルを作ることができる。そこで、糖尿病の診断基準となる濃度に沿って、低濃度(健康な状態)では緑色、境界領域(血中濃度で7.8mM〜11mMが境界領域)で黄色、危険領域(糖尿病)で赤色を示す信号型グルコースセンサーゲルの開発に成功した。その他にも、特定のイオンや光、電場などの物理的にも応答して構造色を変化させるセンサーの構築にも成功している。