【重要】O plus E 隔月刊化と価格改定のお知らせ

亀裂状欠陥が高分子フィルムに描く構造色京都大学 高等研究院 物質-細胞統合システム拠点 伊藤 真陽

  • 説明文
  • 写真
 孔雀の羽,玉虫やオパールなど,自然界には色素を使用せずに発色する構造色が広く存在する。屈折率が異なる媒質が可視光の波長のスケールで繰り返し配置されたときに,構造色が生まれる。可視光の波長であるナノスケールの構造のマテリアルを扱う研究者や技術者らは,過去100年以上にわたって人工的に構造色を発色する材料を試作してきた。特に近年のナノテクノロジーの進歩によって,ナノスケールの繰り返し構造を作製することはさほど困難ではない。ところが,実用となるスケール(cm2以上)を実現するとなると,膨大な数の繰り返し構造が要求され,コストが旧来のインクに比べて莫大になるため普及は進んでいない。
 最近,筆者らは新しい高分子加工の技術に基づく構造色作製の手法を開発して印刷技術に適用した1)。厚さ3 μmのポリスチレンのフィルムに印刷されたフェルメールの「真珠の耳飾りの少女」は青緑色の構造色を発色している(図1)。この構造色印刷と色素を含有した高分子の印刷との違いを見たければ,照明の位置を調節すればよい。照明がフィルムで反射する配置から見れば青緑であるが,同じフィルムを逆光の配置で撮影すれば朱色の少女が浮かび上がる(図2)。色素による通常の印刷では吸収による発色のため,逆光でも順光でも明度の違いこそあれ,色は同じである。一方,構造色は特定の波長の光を強く反射する原理のため,照明,対象物,観測者の位置関係によって色が変化する。すなわち,反射光を見る条件では少女は青~緑に相当する波長の光を反射しているため青緑に見えるが,透過光を見る条件ではフィルムに反射されない黄~橙~赤の光が透過してくるため少女は赤く見える。
 筆者らのマテリアルは図3の電子顕微鏡像のような層状の空孔構造の繰り返しで構成されている。この層状構造の周期を調節することで,紫外から近赤外も含むあらゆる色を実現することができる。この手法では,特殊な光学装置や特別な材料は一切使用していない。市販の単色LED電球で高分子フィルムを架橋して,酢酸でフィルムを現像するだけで,亀裂状の層状空孔が出来上がる。これまでにポリスチレン,ポリカーボネート,アクリル樹脂などを含む幅広い工業用プラスチックに印刷することに成功している。大面積化が容易であるため,構造色印刷の分野で本手法は筆者の知る限り最も安価な手法である。現在,筆者らはさらなる高画質化に挑戦している。

参考文献
1)M. M. Ito, et al.: “Structural colour using organized microfibrillation in glassy polymer films”, Nature Vol. 570, pp. 363-367(2019)

一枚の写真 新着もっと見る

亀裂状欠陥が高分子フィルムに描く構造色
亀裂状欠陥が高分子フィルムに描く構造色(5/25) 京都大学 高等研究院 物質-細胞統合システム拠点 伊藤 真陽
空と偏光
空と偏光(3/25) 東京工業大学 松谷 晃宏
フルカラーを志向したエレクトロクロミック電子ペーパー
フルカラーを志向したエレクトロクロミック電子ペーパー(1/25) 千葉大学 大学院工学研究院 小林 範久
インダイレクトビジョンで見えてきたシーンの深層情報
インダイレクトビジョンで見えてきたシーンの深層情報(7/25) 奈良先端科学技術大学院大学 久保 尋之

本誌にて好評連載中

一枚の写真もっと見る

研究室探訪もっと見る