ナノ・マイクロ可動構造による光アクティブ制御

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モルフォ蝶の翅は、表面に存在する波長オーダーの構造によって波長フィルターのように鋭い波長選択性を持ちながら見る角度によってもさほど反射波長のピークが変わらない。前年度は、モルフォチョウの鱗粉の光学特性を計測・解析を行い、それに基づいてナノオーダーの表面構造を有する発色構造体を試作した。本年度は、ナノ・マイクロオーダーの構造を動かすことにより、反射発色のアクティブ制御の検討を行った。ナノオーダーの構造は色などの波の性質を制御でき、マイクロオーダーの構造は光量・光線の方向など光のマクロな現象を制御できる。ナノオーダーの構造による発色制御としては、ナノオーダーの表面構造を有する発色構造体が、それに隣接する媒体の屈折率によりその発色波長を制御できることを明らかにした。マイクロオーダーの構造制御として外部磁場を用いた磁性体を用いたvertical actuatorを作成した。ニッケル鉄合金を用いたパンタグラフ構造をMEMS技術により作成し、砂鉄が磁石の上に立つのと同じ原理を利用して外部磁場によって制御可能な垂直方向のアクチュエータを実現した。この磁性体のvertical actuatorの上に発色構造体を載せ、全体をPDMS(polydimethylsiloxane)シートで覆った可変構造発色デバイスを作成した。アクチュエータが上下動することにより、発色構造体に隣接する媒体が空気層(n=1.0)となるかPDMS層(n=1.5)となるかを制御でき、可変構造発色を実現した。