(57)【要約】【課題】  優れた光学材料を提供すること【解決手段】  本発明は、概して、光学材料および光学材料の適用に関し、そしてより特定すれば、粒子（例えば、ナノ粒子）を内蔵する光学材料、そのような材料を形成する方法、ならびに例えば、フィルター、ディスプレイ、映り込み低減のためのコーティングなどのための種々のデバイスにおけるそのような材料の適用に関する。本発明はまた、非常に小さいスケール、例えば巨視的なスケールよりはむしろ分子スケールでの組立て寸法に対する制御を提供し得る。本発明はまた、いくつかの場合には、多くの波長の電磁放射線の、これらの材料との相互作用を制御する工程を包含する。本発明の光学材料およびデバイスは、本質的に任意の電磁放射、電場、および／または磁場への応答のために、それらの制御のために、ならびにそれらとの相互作用のために構築されかつ配置される。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
本願明細書および図面に記載された発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、概して、光学材料および光学材料の適用、光電材料に関し、そしてより特定すれば、粒子（例えば、ナノ粒子）を組み込む光学材料、そのような材料を形成する方法、および種々のデバイスにおけるそのような材料の適用に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
電磁放射の、材料との相互作用は、十分に研究された分野であり、光学ディスプレイ、光学フィルター、光伝送および情報の保存などにおいて顕著に価値ある貢献を導いた。例えば、Ｅ．Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈ，「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｍｅｒｉｃａｎ，２００１年１２月，４７−５５ページを参照のこと。電磁気的な結晶構造体および金属−誘電体構造体の将来性は非常に高いが、これらの材料を形成する方法は複雑であり得、そして製造に移すことが困難であり得る。
【０００３】
構造化された光学材料を形成する方法は、空隙を有する材料を構築しこれらの空隙を充填すること（例えば、２０００年１０月３１日発行のＮｏｒｒｉｓらへの米国特許第６，１３９，６２６；およびＶ．Ｃｏｌｖｉｎ，Ｆｒｏｍ  Ｏｐａｌｓ  ｔｏ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ＩＶ，要旨集、２３ページ、２００２年１０月２８−３１日、ロサンゼルス，ＣＡを参照のこと）から、誘電性の層の上へ金属性のパッチをプリントして人工の誘電体を形成することに及ぶ。ナノ構造材料の適用としては、例えば、ＲＦアンテナおよび反射望遠鏡、ナノスコピックレーザー、光学フィルター、光学スイッチ、ディスプレイ、映り込み低減のための材料、ならびに軍事装備のためのステルスコーティングのための材料が挙げられる。
【０００４】
光学フィルターは、種々の方法で構築され得る。１つの型の光学フィルターは、異なる誘電率の非伝導性材料の層を使用する。このアプローチにおいては、入射光（それは多色性であり得る）は、第１の誘電率を有する第１の材料を通って、第２の誘電率により特徴付けられる第２の材料との界面へと通過する。その第２の誘電率がその第１の誘電率よりも大きい場合には、上記入射光の一部分は反射して上記第１の材料を通って戻る。上記２つの材料の間の誘電率の差が大きい場合には、上記入射光の有意な部分が反射され得る。反射光の強度は、例えば、その反射光がその透過光と同相であるか位相がずれているかに依存する。従って、反射光の強度は、少なくとも上記入射光の波長、上記第１の材料を通る光路長、第１の材料の誘電率、および／または上記第１の材料と上記第２の材料との誘電率の差の関数であり得る。
【０００５】
種々の配置の多層を有する光学フィルターが構築され得、そこでは上記種々の層の誘電率、種々の層を通る光路長などは、全体としての配置によって１つ以上の選択された波長の光の一部を除去する一方で１つ以上の異なる波長の透過を可能にするように選択される。特定のフィルターは、限られた波長のみの光が透過されるように組立てられ得、限られた波長のみの光が反射されるように、そして／または本質的に任意の組み合わせである所定の反射光および所定の透過光が反射され、そして透過されるように組立てられ得る。
【０００６】
別の光学フィルター技術は、金属および／または他の伝導性表面の使用を伴う。このアプローチでは、光は、第１の誘電率を有する第１の材料を通って、第２の誘電率を有する第２の材料へと透過し得る。金属薄膜が、上記第１の材料と第２の材料とを分離するために使用される。上記材料の誘電特性および伝導特性が急劇に変化する境界で、その境界での電磁波の伝播は、境界電荷波（ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｃｈａｒｇｅ  ｗａｖｅ）を生じ得る。上記金属フィルムが積層された界面での電子の集団励起（すなわち、電荷波（ｃｈａｒｇｅ  ｗａｖｅ））は、代表的には、表面プラズモンと呼ばれる。特定の角度で（および所定の分極で）、透過波または消失波（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ  ｗａｖｅ）と上記表面プラズモンとの間の相互作用は、特定の共鳴条件を満足し得る。例えば、特定の角度で、入射光は、金属層の表面プラズモンと結合し得、そして上記反射光に比べて上記透過光の強度を最大にし得る。同様に、特定の角度で、反射光は最大になり得る。透過光または反射光の最小および／もしくは最大は、代表的には、上記金属フィルムの厚み、上記第２の材料の誘電率、および／または上記入射光の角度もしくは波長の関数である。特性（例えば、上記金属の厚みおよび／または上記第２の材料の誘電率）は、多くの場合、上記透過光または上記反射光の波長を適応させるように調整される。例えば、これらの特性は、狭帯域波長の光の透過を可能にするフィルターを作製するために調整され得、限られた波長の光などのみを反射させ得る。
【０００７】
光学ディスプレイは、様々な形態を取り得る。いくつかの型の光学ディスプレイでは、像は多くのピクセルから構成され、それらのピクセルは、選択的にオン状態もしくはオフ状態とされ、または色が変化する場合に、全体の像を作る。例えば、ディスプレイは、多数の発光体を有するマトリックスを含み得、その発光体は、選択的にオン状態もしくはオフ状態とされ、または色が変化する場合に、全体の像を作る。別の例として、エレクトロルミネセントディスプレイは、マトリックス中に配置された、多くのとても小さい電気化学的構成成分を含む。多数のその構成成分が電気的に活性化される場合に、それらは特定波長の光を発し得、そのディスプレイの全域で全体の像を作り得る。いくつかのディスプレイでは、各ピクセルは、３つの異なる発光体を備え、これらは３原色を表現する。各ピクセルについて、１つ以上の所定の強度での、１つ以上の上記発光体の活性化は、そのピクセルから本質的に任意の色の光の発光を作り得る。ディスプレイ中のマトリックス中に配置されるピクセルのアレイは、本質的に任意の像を表示する能力を提供し得る。他のディスプレイでは、上記発光体は、「白色」光を発し、そしてフィルターが、原色の各々の所定量から構成される光を発生させるという同一の能力を提供する。
【０００８】
映り込み低減が望まれるいくつかの適用では、映り込み低減のための１つの共通の技術は、別の表面上で映り込み防止層（ｇｌａｒｅ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ｌａｙｅｒ）の厚みに（例えば、ランダムに）変化をつけることである。例えば、画像を覆う使用のための映り込み抵抗ガラスは、代表的には様々な厚みを有するガラス層であり、そのガラス層は、光のランダムな散乱および／または種々の波長の光のランダムな反射を引き起こし得、その結果、反射光の単一の「映り込み」モードは、どれも最大化され得ない。映り込み低減のための別の技術では、種々の誘電率を有する材料が異なる厚みで積層され、その結果、その材料から反射される光は同相にはなく、その結果、その光の相殺的な干渉が上記反射光の大きさを減少する。
【０００９】
映り込み低減のための別の技術では、表面は、ポリマー混合物でその表面をコーティングして、その表面の全域に分布するポリマーの島を生じさせることにより、映り込み防止となる。上記ポリマー混合物は、上記表面に付着する第１の型のポリマー、および上記第１のポリマーなどとの非相溶性によって、上記第１のポリマーの個々の領域または別々の領域への分離を引き起こす第２の分離されたポリマーを備える。上記第１のポリマーは、化学官能基を提供され得、それが上記第１のポリマーを上記表面に付着させ、他方、上記第２のポリマーは官能基を有し、その官能基は、ポリマー分離の後にその第２のポリマーがすすぎ除かれるかまたは他の方法で除去されることを可能にする。あるいは、上記第２のポリマーは、その表面に留まり上記第１のポリマーを個々の領域または別々の領域へ分離させ得る。多くの場合、ポリマーの小さい「島」または小さい領域が生成され、その「島」または領域は、その表面全域にわたって分布され、光のランダムな散乱を引き起こし得、これは上記の映り込み防止画面用ガラスと同様である。いくつかの場合では、ポリマーのランダムな分布が、変化した誘電率を規定し得、その変化した誘電率が、所定の波長またはランダムな波長の透過光または反射光の相殺的干渉を引き起こし得、従って映り込みを最小にし得る。特定の事例では、ポリマーのランダムな分布が、映り込みを低減し得る他の変化した光学特性を生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，１３９，６２６号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｅ．Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈ，「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｍｅｒｉｃａｎ，２００１年１２月，４７−５５ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、後述するとおりの特徴を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（発明の要旨）
本出願の目的は、いくつかの場合では、相互関連する生成物、特定の問題に対する代替的な解決策、および／または単一の系または単一の物品の複数の異なる使用に関連し得る。
【００１４】
１つの局面では、本発明は、デバイスに関する。一組の実施形態では、上記デバイスは、少なくとも２つの層を備えるデバイスであって、上記少なくとも２つの層は、入射電磁放射線を受取って、上記少なくとも２つの層の界面の近位の領域での上記放射線の相互作用を介して、上記入射放射線の少なくとも第２の波長に比べて優先的に上記入射放射線の少なくとも第１の波長を透過するように構築されかつ配置される。いくつかの場合では、上記フィルターは、上記電磁放射線と相互作用するよう配置した複数の粒子をさらに含み、その結果、上記第２の波長に比べて放射線の上記第１の波長の優先的な透過に影響を及ぼす。
【００１５】
別の組の実施形態では、本発明は、デバイスを包含し、そのデバイスは、電場、磁場、および／または電磁場に影響を及ぼすように構築されかつ配置される構成成分を含む。その構成成分は、複数の粒子を含み得、その粒子は、上記場と相互作用し、そして上記デバイスとの上記場の相互作用に影響を及ぼすように配置される。さらに別の組の実施形態では、上記デバイスは、近位の電場、磁場、および／または電磁場に、個々にかつ差次的に影響を及ぼすように構築されかつ配置される複数のピクセルを備え得る。いくつかの場合には、上記ピクセルの少なくともいくつかは、上記ピクセルの近位の上記場に影響を及ぼすよう配置される粒子を備える。さらに別の組の実施形態では、上記デバイスは表面を備え、上記表面は、上記表面の複数の領域を規定するように、上記表面に対して差次的に配置される粒子を含み、上記複数の領域は近位の電磁場に差次的に影響を及ぼす。
【００１６】
別の実施形態では、本発明は、表面を備えるデバイスを伴い、上記表面は、上記表面の複数の領域を規定するように、上記表面に対して差次的に配置される粒子を含み、上記複数の領域は近位の電磁場に差次的に影響を及ぼす。
【００１７】
別の局面では、本発明は、方法を伴う。一組の実施形態では、上記方法は、電場、磁場、または電磁場との相互作用のためのデバイスを作製する方法である。上記方法は、複数のナノ粒子を配置する工程であって、上記ナノ粒子の少なくともいくつかは電場、磁場、または電磁場に応答性である種に結合される工程、および上記粒子を電場、磁場、または電磁場に曝露し、それによって上記粒子のうちの他のものに対する、少なくともいくつかの上記粒子の間の空間的関係を調整する工程を包含する。
【００１８】
別の実施形態では、本発明は、電場、磁場、または電磁場との相互作用のためのデバイスを作製する方法を伴う。上記方法は、複数のナノ粒子を配置する工程であって、上記ナノ粒子の少なくともいくつかは電場、磁場、または電磁場に応答性である種に結合される工程、および上記粒子を電場、磁場、または電磁場に曝露し、それによって上記粒子のうちの他のものに対する、少なくともいくつかの上記粒子の間の空間的関係を調整する工程を包含する。上記方法は、上記ナノ粒子に共有結合で結合した分子である種を含み得る。また、上記方法は、電場、磁場、または電磁場を、上記場に応答性である複数の分子に印加して、上記分子を上記場によって規定される配置に配列する工程、およびナノ粒子を上記分子と組み合わせて、上記ナノ粒子の少なくともいくつかを上記分子に結合させ、それによって所定の幾何学的配置に配置した上記ナノ粒子のマトリックスを形成する工程を包含する。
【００１９】
本発明の他の利点、特徴、および用途は、添付される図面（それらは、模式的であり、一定の縮尺で描かれることを意図されていない）に関連して考慮される場合に、本発明の非限定的な実施形態の以下の詳細な記載からはっきりと理解される。上記図では、種々の図で図示される各同一の構成成分または各ほぼ同一の構成成分は、代表的には、単一の数字で表される。理解しやすいように、あらゆる構成成分が、あらゆる図中で標識付けされているわけではなく、また、当業者に本発明を理解することを可能にするために図示が必要でない場面では、本発明の各実施形態のあらゆる構成成分が示されるわけでもない。ほとんどの図は、上面透視画法か断面透視画法かのいずれかの側面図である。多くの場合、上記デバイスは、断面と比較すれば、上側面図からは同一に見える。当業者は、これらの図面が側面図と考慮されようが断面図と考慮されようが、これらの図面から本発明を理解する。本明細書と参考として援用される文献が矛盾する開示を含む場合には、本明細書が支配する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、後述するとおりの効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従う光学材料の層を内蔵する光学的構成成分の側面図である。
【図２】図２は、本発明に従う光学材料の層を有する、他の実施形態を図示する。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態に従う、多数の層の光学材料を含むデバイスを描写する。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従って厚みが減少した、図２の層を含む構成成分を図示する。
【図５】図５は、本発明の１つの実施形態に従うフラットパネルディスプレイの側面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従うフラットパネルディスプレイの側面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に従う映り込み抵抗性デバイスの側面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に従う別の映り込み抵抗性デバイスの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（発明の詳細な説明）
以下の文献の各々は、本明細書中で参考として援用される：Ｂａｍｄａｄらにより２００１年４月１２日に出願された、「Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｎｅｕｒｏｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  Ｄｉｓｅａｓｅ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０１／１２４８４（２００１年１０月２５日発行の国際特許出願第ＷＯ０１／７８７０９号）；Ｂａｍｄａｄらにより２０００年１月２５日に出願された、「Ｒａｐｉｄ  ａｎｄ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｂｅｒｒａｎｔ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｎｅｕｒｏｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  Ｄｉｓｅａｓｅｓ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ００／０１９９７（２０００年７月２７日発行の国際特許出願第ＷＯ００／４３７９１号）；Ｂａｍｄａｄらにより２０００年１月２１日に出願された、「Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｌｌｏｉｄ−Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  Ｓｐｅｃｉｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｐｅｃｉｅｓ  ｏｎ  Ｎｏｎ−Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ００／０１５０４（２０００年７月２７日発行の国際特許出願第ＷＯ００／４３７８３号）；１９９６年４月３０日にＫｕｍａｒおよびＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓに対して発行された米国特許第５，５１２，１３１号；２００２年３月１２日にＫｉｍらに対して発行された米国特許第６，３５５，１９８号；および１９９７年４月１５日にＢａｍｄａｄらに対して発行された米国特許第５，６２０，８５０号。
【００２３】
以下の定義は、本発明の理解を助け、そして本発明におけるそれらの文脈の議論は発明を可能にする。
【００２４】
本明細書で使用される場合の「粒子」は、その通常の意味が与えられ、すなわち、例えば、孤立した、独立の構造体であるが、ビーズまたは他のほぼ球形である実体に限定されない。一組の実施形態では、本発明の粒子は１ｍｍを超えない最大寸法（断面の寸法、境界線の寸法、またはその他）を有し；いくつかの場合では、その最大の直径は５００μｍ未満であり；他の場合では、２００μｍ未満であり；他の場合では、５０μｍ未満であり；他の場合では、５００ｎｍ未満であり；他の場合では、２００ｎｍ未満であり；そしてさらに他の場合では、５ｎｍ未満である。本発明の粒子は、任意の材料から作られ得、その材料としては、例えば、無機材料もしくは有機材料、ポリマー材料、セラミック材料、半導体材料（例えば、シリコンもしくはＧａＡｓ）、金属材料（例えば、金もしくは銀）、非金属材料、結晶性材料、非晶性材料、または組み合わせが挙げられ、分子の凝集体を含み得る。用語「粒子」は、磁場、電場、および／もしくは電磁場、ならびに／または本明細書中に記載される他のエネルギー源との物品の相互作用を制御するための、本発明の物品に具体的に添加される粒子のみを含むことを意図される。本明細書で使用される場合の「粒子」は、具体的には、製造プロセスの結果として公知の物品（すなわち、着色剤、耐衝撃性改良剤）の中に本来的に見出され得るちりもしくは他の汚染物、または本明細書中に記載される目的以外の目的のための先行技術の物品の中に意図的もしくは本来的に存在し得る他の種を除外する。
【００２５】
「流体に懸濁可能な粒子」とは、それが本発明の目的のために使用される流体（代表的には、水溶液）中にそれ自体で、懸濁状態で留まらされ得る粒子、または磁場、電磁場、攪拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）（例えば、攪拌（ｓｔｉｒｒｉｎｇ）、振とう、振動、超音波処理、遠心分離、ボルテックスなど）の印加によって溶液中に維持され得る粒子を意味する。「磁気的に懸濁可能な」粒子は、磁場の印加を介して流体中に懸濁状態に維持され得る粒子である。「電磁気的に懸濁可能な」粒子は、電磁場の印加を介して流体中に懸濁して維持され得る粒子（例えば、電荷を帯びた粒子または電荷を帯びるよう改変された粒子）である。「自己懸濁可能な粒子」は、それが使用される流体（代表的には、水溶液）中で、例えば磁場の援助なしで、少なくとも１時間、または関連するアッセイを実施するのにかかる一定量の時間のあいだ、懸濁状態に留まるのに十分小さい大きさおよび／もしくは質量の粒子である。他の自己懸濁可能粒子は、援助なしで、本発明に従って、５時間、１日、１週間の間、または１ヶ月の間でさえ懸濁状態に留まる。
【００２６】
「磁性」粒子は、磁場に影響される粒子であり、すなわち磁場を用いて力がその粒子に印加される。「非磁性」粒子は、磁場を用いて力が印加され得ない粒子である。
【００２７】
「コロイド」とは、本明細書中で使用される場合には、ナノ粒子、すなわち非常に小さく、自己懸濁可能な粒子または流体に懸濁可能な粒子を意味し、それは、例えば無機材料もしくは有機材料、ポリマー材料、セラミック材料、半導体材料、金属材料（例えば、金）、非金属材料、結晶性材料、非晶性材料、または組み合わせである任意の材料から作製された粒子を含む。代表的には、本発明に従って使用されるコロイド粒子は、２５０ｎｍ未満または２００ｎｍの最大寸法（断面、境界線、または任意の他の寸法）、より代表的には、１００ｎｍ未満または５０ｎｍの最大寸法を有し、ほとんどの場合には２〜３０ｎｍの最大断面を有する。本発明における使用のために適切な１つのクラスのコロイドは、最大断面が１０〜３０ｎｍであり、別のクラスのコロイドは、最大断面が約２〜１０ｎｍである。本明細書で使用される場合、この用語は、生化学の分野で一般に使用される定義を包含する。１つの型のコロイド粒子は、代表的には１００ｎｍ未満または７５ｎｍの最大寸法、および、より好ましくは５０ｎｍ未満または２５ｎｍの最大寸法を有する、半導体のナノ結晶（それは、半導体を含む物体の粒子である）である。半導体ナノ結晶は、バルクの励起子のＢｏｈｒ半径よりも小さい半径を有し得る。半導体ナノ結晶では、電子の添加または除去が、その電子的性質を変化または変更させ得る。特定の半導体ナノ結晶では、これらの電子的性質としては、光（例えば、可視光、赤外光、紫外光、または高周波放射線）の蛍光、すなわち輻射が挙げられ得る。
【００２８】
本明細書で使用される場合、「ナノスコピックスケール」、「ナノスコピック」、「ナノメートルスケール」、「ナノスケール」、「ナノ」接頭辞などは、一般に、約１μｍ未満、いくつかの場合には、好ましくは１００ｎｍ未満の最大寸法（断面の寸法、境界線の寸法、または他の点での寸法）を有する要素または物品をいう。
【００２９】
用語「親和性タグ」は、当該分野でのその通常の意味を与えられる。親和性タグは、容易に標的の生物学的物質または化学的物質に結合し得る任意の生物学的物質または化学的物質である。親和性タグは、任意の適切な方法により、標的の生物学的分子または化学的分子に結合され得る。例えば、いくつかの実施形態では、上記親和性タグは、遺伝子的方法を用いて標的分子に取り付けられ得る。例えば、その親和性タグをコードする核酸配列は、生物学的分子をコードする配列の近くに挿入され得；上記親和性タグが生物学的分子とともに発現されることを可能にするその配列は、核酸の内部で任意の位置に（例えば、その内部に、それに隣接して、またはそのそばに）配置され得る。他の実施形態では、上記親和性タグはまた、上記分子が生成された（例えば、発現されたか、または合成された）あとで結合され得る。一例として、親和性タグ（例えば、ビオチン）は、標的のタンパク質またはペプチドに化学的に（例えば、共有結合により）結合され得、ストレプトアビジンへのその標的の結合が促進される。
【００３０】
親和性タグとしては、例えば、金属結合タグ（例えば、ヒスチジンタグ）、ＧＳＴ（グルタチオン／ＧＳＴ結合において）、ストレプトアビジン（ビオチン／ストレプトアビジン結合において）が挙げられる。他の親和性タグとしては、Ｍｙｃ／Ｍａｘ対におけるＭｙｃもしくはＭａｘ、またはポリアミノ酸（例えば、ポリヒスチジン）が挙げられる。本明細書の様々な場所で、特異的な親和性タグが、結合相互作用に関連して記載される。上記親和性タグが相互作用する（例えば、結合する）分子（それは公知の生物学的結合パートナーであってもまたは公知の化学的結合パートナーであってもよい）は、「認識実体」である。本発明は、親和性タグを用いる任意の実施形態において、一連の個々の実施形態を伴い、各々が本明細書に記載される親和性タグのいずれかの選択物を伴うことが、理解されるべきである。
【００３１】
認識実体は、親和性タグに結合し得る任意の化学的物質または生物学的物質であり得る。認識実体は、例えば、マルトース（それはＭＢＰ、すなわちマルトース結合タンパク質に結合する）、グルタチオン、ＮＴＡ／Ｎｉ２＋、ビオチン（それはストレプトアビジンに結合し得る）、または抗体のような小分子であり得る。親和性タグ／認識実体相互作用は、上記標識分子の、例えば別の生物学的物質もしくは化学的物質への、または基質への付着を促進し得る。親和性タグ／認識実体相互作用の例としては、ポリヒスチジン／ＮＴＡ／Ｎｉ２＋、グルタチオンＳ転移酵素／グルタチオン、マルトース結合タンパク質／マルトース、ストレプトアビジン／ビオチン、抗原（または抗原の断片）／抗体（または抗体の断片）などが挙げられる。
【００３２】
本明細書中で使用される場合、「キレートが配位した金属」またはキレートに配位された金属とは、金属上のすべての利用可能な配位部位を満たさないキレート剤が配位し、金属結合性タグを介する結合のために利用可能ないくつかの配位部位を残す金属をいう。
【００３３】
本明細書中で使用される場合、「金属結合性タグ／金属／キレート結合」は、第１の種と第２との種の間の連結を規定し、そこでは第１の種が金属結合タグに対して固定化され、そして第２の種がキレートに対して固定化され、そこでは上記キレートは、金属結合タグもまた配位された金属に配位する。Ｂａｍｄａｄらの米国特許第５，６２０，８５０（本明細書中に参考として援用される）は、連結の種々の非限定的な例を記載する。
【００３４】
「金属に配位し得る部分」とは、本明細書中で使用される場合には、金属上の少なくとも２つの配位部位を占め得る任意の分子（例えば、金属結合性タグまたはキレート）を意味する。金属、金属結合タグ／金属／キレート連結体、および／もしくは親和性タグに配位し得る部分は、個々にまたは一緒に使用され得、そして／あるいは、当業者により認識されるように、他の分子と組み合わされ得、本発明に従うエネルギーと相互作用するための位置に分子および／またはナノ粒子を配置する。
【００３５】
用語「結合（すること）」とは、相互親和性または相互結合能力を示す分子の、対応する対の間の相互作用（代表的には、特異的結合もしくは特異的相互作用または非特異的結合もしくは非特異的相互作用）いい、その相互作用としては、生化学的相互作用、生理学的相互作用、および／または薬学的相互作用が挙げられる。生物学的結合は、タンパク質、核酸、糖タンパク質、炭水化物、ホルモンなどが挙げられる分子の対の間で生じる、ある型の相互作用を規定する。具体的な例としては、抗体／抗原、抗体／ハプテン、酵素／基質、酵素／インヒビター、酵素／補因子、結合タンパク質／基質、担体タンパク質／基質、レクチン／炭水化物、レセプター／ホルモン、レセプター／エフェクター、核酸の相補鎖、タンパク質／核酸リプレッサー／誘導物質、リガンド／細胞表面レセプター、ウイルス／リガンドなどが挙げられる。
【００３６】
用語「結合パートナー」とは、特定の分子との結合を受け得る分子をいう。生物学的結合パートナーが例である。例えば、プロテインＡは、生物学的分子ＩｇＧの結合パートナーであり、逆も同様である。結合パートナーは、当業者により認識されるように、本発明に従うエネルギーと相互作用するための位置に分子および／またはナノ粒子を配置するために使用され得る。例えば、分子は、リンカー分子の各末端に固定され得、その分子の結合パートナーは、コロイド粒子に固定され、そしてそのパートナー間の結合が、次いで有効利用され、上記粒子をそのリンカー分子を介してお互いに連結させ得る。この技術は、本発明に従って、多くの異なる種を互いに連結させ、そして／または種を互いに対して配置するために使用され得る。本質的に任意の長さのリンカーが使用され得、リンカーとしては、例えば、Ｒ−（ＣＨ２）ｎ−Ｒ’が挙げられ、ここでｎは所望の長さを提供するために容易に選択され、ＲおよびＲ’は、同じであっても異なっていてもよく、所望の実体に結合するよう選択される化学的種、生物学的種、または生化学的種であり得る。
【００３７】
本明細書中で使用される場合、別の構成成分「に対して固定化された」構成成分は、例えば、他の構成成分に固定されるか、または、例えば、第３の構成成分（その他の構成成分もまた固定される）に固定されるか、またはそうでない場合には、従来どおりにその他の構成成分と会合することによって、間接的にその他の構成成分に固定されるかのいずれかである。例えば、シグナル伝達実体は、そのシグナル伝達実体がその結合種に固定される場合には、結合種に対して固定化され、上記結合種が固定されるコロイド粒子に固定され、上記結合種が固定される樹状化合物またはポリマーに固定されるなどである。コロイド粒子は、その第１のコロイド粒子の表面に固定された種がある実体に結合する場合には、他のコロイド粒子に対して固定化され、そして第２のコロイド粒子の表面上の種は、同一の実体に結合し、そこではその実体は、単一の実体、多数の種の複雑な実体、細胞、別の粒子などであり得る。
【００３８】
本明細書中で使用される場合、「固定されるか、または固定されるように適合される」とは、別の種に対する種、または物品の表面に対する種の文脈において、共有結合、特定の生物学的結合（例えば、ビオチン／ストレプトアビジン）、配位性結合（例えば、キレート／金属結合）を介して、その種が化学的または生化学的に連結されていることを意味する。例えば、「固定される」は、この文脈で、多数の化学結合、多数の化学的連結／生物学的連結などを含み、ポリスチレンビーズ上で合成されたペプチド、抗体に特異的に生物学的に結合された結合種（その抗体はタンパク質（例えば、プロテインＡ）に結合され、そのタンパク質は、ビーズに結合される）、分子（例えば、ＧＳＴまたはファージ）の一部を（遺伝子工学を介して）形成する結合種（その分子の一部は、今度は、表面に固定された結合パートナー（例えば、ＧＳＴの場合のグルタチオン）に特異的に生物学的に結合される）などが挙げられる。別の例として、チオールに共有結合で固定された部分は、金表面に固定されるように適合される。なぜなら、チオールは、共有結合で金と結合し得るからである。同様に、金属結合性タグを持つ種は、表面に結合するよう適合され、その表面は、その表面に共有結合で結合された分子（例えば、チオール／金結合）を有し、その分子はまた、金属に配位するキレートを提示する。種はまた、表面が特定のヌクレオチド配列をもつ場合には、表面に結合するよう適合され、その種は、相補的ヌクレオチド配列を備える。
【００３９】
「共有結合で固定された」とは、１つ以上の共有結合以外の何物でも固定されていないことをいう。一例として、ＥＤＣ／ＮＨＳの化学を介して、カルボキシレートを提示するアルキルチオールに共有結合で連結され、そのアルキルチオールが今度は金表面に固定される種は、その表面に共有結合で固定されている。
【００４０】
「特異的に固定された」または「特異的に固定されるよう適合された」とは、「固定されるか、または固定されるように適合する」の定義に関して、種が化学的にまたは生化学的に他の試料または上記の表面に連結されることを意味するが、しかしすべての非特異的結合を排除する。
【００４１】
用語「自己組織化単層」（ＳＡＭ）とは、表面上に自発的に化学吸着された分子の相対的に規則正しいアセンブリをいい、そこでは、上記分子が互いにほぼ平行に、かつその表面にだいたい垂直に配向させられている。上記分子の各々は、上記表面に付着する官能基、および上記単層中の隣接する分子と相互作用して相対的に規則正しい配列を形成する部分を備える。例えば、Ｌａｉｂｉｎｉｓ，Ｐ．Ｅ．，Ｈｉｃｋｍａｎ，Ｊ．，Ｗｒｉｇｈｔｏｎ，Ｍ．Ｓ．，Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｇ．Ｍ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２４５：８４５（１９８９）；Ｂａｉｎ，Ｃ．，Ｅｖａｌｌ，Ｊ．，Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｇ．Ｍ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１１：７１５５（１９８９）；Ｂａｉｎ，Ｃ．，Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｇ．Ｍ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１１：７１６４−７１７５（１９８９）；ＫｕｍａｒおよびＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓに対して１９９６年４月３０日に発行された米国特許第５，５１２，１３１号、および１９９６年６月２６日に発行された国際特許公報第ＷＯ９６／２９６２９号（Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓら）を参照のこと（これらの各々が本明細書中で参考として援用される。自己組織化単層の例としては、金表面に付着したチオールが挙げられる。具体的な例として、ヘキサデカンチオール（ＨＳ−（ＣＨ２）１５−ＣＨ３）は、金表面上に規則正しい自己組織化単層を形成する。異なる鎖長を備える類似の分子もまた、ＳＡＭを形成し得る。上記分子の露出した末端（例えば、−ＳＨと反対側の末端）は、本質的に任意の化学的官能基（例えば、−ＯＨ、−（ＣＨ２ＣＨ２）ｎ−ＯＨ）、後に続く連結のための金属イオンに配位するキレート剤など）を提供され得る。
【００４２】
本発明の特定の実施形態は、表面（例えば、コロイド粒子の表面）上の自己組織化単層、および物品（例えば、ＳＡＭでコーティングされた表面を有するコロイド粒子）を使用する。一組の実施形態では、完全に合成分子から形成されたＳＡＭは、表面または表面の一定領域を完全に覆う（例えば、コロイド粒子の表面を完全に覆う）。「合成分子」とは、この文脈では、天然に存在しない分子を意味し；むしろ、人間の制御、人間に作製された制御、または人間に方向付けられた制御の方向付けの下で合成された分子を意味する。「完全に覆う」とは、この文脈では、タンパク質、抗体、またはＳＡＭによる完全かつ直接の被覆を妨げる他の種と直接に接する表面もしくは領域の部分がないことを意味する。例えば、特定の実施形態では、上記表面または領域は、その実体の全域にわたって、天然に存在しない分子（すなわち、合成分子）から完全に構成されるＳＡＭを備える。上記ＳＡＭは、表面に密に充填されたＳＡＭを形成するＳＡＭ形成種、または上記ＳＡＭを通じて電子的伝達を促進し得る分子ワイヤーもしくは他の種（ＳＡＭに関係し得る、欠陥を促進する種を含む）、またはＳＡＭに関係し得る他の種、および／あるいはこれらの任意の組み合わせと組み合わされたこれらの種から完全に作製され得る。いくつかの場合には、ＳＡＭに関係するすべての種は、必要に応じて共有結合で上記表面に結合する官能基（例えば、金表面に共有結合で結合するチオール）を備える。表面上の自己組織化単層は、本発明に従って、本質的に任意の化学的官能基または生物学的官能基を提示（露出）し得る種（例えば、金がその表面である場合のチオール種）の混合物から構成され得る。例えば、それらは非特異的収着を阻止するためのトリエチレングリコール末端種（例えば、トリエチレングリコール末端チオール）、および親和性タグの結合パートナーの末端を有する他の種、例えば金属に配位し得るキレート（例えば、ニトリロ三酢酸）の末端を有する他の種（例えば、チオール）を含み得、上記キレートの末端を有する他の種は、ニッケル原子との錯体状態の場合に、金属結合タグ化種（例えば、ヒスチジンタグ化結合種）を捕捉する。本発明は、コロイド表面にまたは任意の他の表面に提示された本質的に任意の化学的種または生物学的種の濃度を厳密に制御するための方法を提供する。
【００４３】
「分子ワイヤー」とは、本明細書中で使用される場合、ＳＡＭでコーティングされた物品に直面する媒体がその物品と電気的に連絡する能力を高めるワイヤーを意味する。この分子ワイヤーとしては、伝導性分子、またはＳＡＭ中の欠陥に上記物品との連絡を可能にさせ得る分子が挙げられる。電子伝導のための１つの経路は、分子ワイヤー（例えば、芳香族環化合物のポリマー）がすでに組み込まれている単層によって提供され得る。様々な分子がこの目的のために使用され得、そのような分子としては、ポリ（エチニルフェニルチオール）（すなわち、Ｃ１６Ｈ１０Ｓ）：
【００４４】
【化１】
2010044423.tif 000002
【００４５】
が挙げられるが、これに限定されない。さらなる分子ワイヤーの非限定的な一覧表には、２−メルカプトピリジン、２−メルカプトベンソチアゾール、ジチオトレイトール、１，２−ベンゼンジチオール、１，２−ベンゼンジメタンチオール、ベンゼンエタンチオール、および２−メルカプトエチルエーテルが挙げられる。ＳＡＭの伝導性はまた、上記物品の表面に沿った伝導性を促進する化合物の添加により高められ得る。伝導性ＳＡＭは、１）硫黄の末端を有するポリ（エチニルフェニル）鎖；２）ベンゼン環で停止したアルキルチオール；３）ＤＮＡ塩基の末端を有するアルキルチオール；４）単層に不十分に群がる任意の硫黄末端種；５）上記のものすべてに非特異的な収着を阻害するためのエチレングリコール単位またはメチル基のいずれかの末端を有するアルキルチオールスペーサー分子を賦与したものまたは上記のものすべてからそれを除いたものが挙げられる。ＳＡＭの容易な形成において、チオールが、その金に対する親和性に起因して、記載される。当該分野で、例えば米国特許第５，６２０，８５０号（本明細書中に参考として援用される）から公知のように、他の分子がチオールの代わりに用いられ得る。
【００４６】
１つの局面では、本発明は粒子（例えば、コロイド粒子）を利用する光学フィルターに関する。フィルターを製造するための代表的な現在公知の技術は、課題を投げかけ、その課題としては、種々の層の厚みの制御、いくつかの技術（例えば、光学フィルター）における使用のための十分に小さい寸法でのフィルターの製造における困難さなどが挙げられる。本発明は、非常に小さい尺度での（例えば、巨視的な尺度でよりはむしろ分子の尺度での）製造寸法にわたる制御を提供し得、そしてしばしば先行技術よりも少ない物質消費を生じる。
【００４７】
本明細書で使用される場合、「光学」は、電磁放射線との相互作用を意味し、可視光に限定されない。例えば、本発明の光学デバイスは、本質的に任意の電磁的放射線（例えば、紫外放射線、赤外放射線、または近赤外放射線）への応答、それらの制御、またはそれらとの相互作用のために構築され得かつ配置され得る。本明細書中で「光学」が使用される場合はいつも（ｗｈｅｖｅｒ）、他の現象（例えば、電気光学的エネルギーまたは電気光学的放射線）もまた包含され得ることが、理解されるべきである。つまり、本発明は、（例えば、表面での）材料の、様々な形態のエネルギーまたは放射線（例えば、光学エネルギーおよび他の電磁放射線、電気光学的エネルギー（例えば、電場構成成分のような電気的構成成分を有するエネルギー））などとの相互作用を促進する。
【００４８】
いくつかの実施形態では、本発明は、新規な光学材料の構築およびそれらの材料の新規な適用において、コロイド（すなわち、ナノ粒子）を使用する工程を包含する。本発明はまた、いくつかの場合には、多くの波長の電磁放射線の、これらの材料との相互作用を制御する工程を包含する。当業者は、電磁放射線のどの波長が本発明の技術を用いた制御のために適しているかまたは適していないかを容易に理解する。従って、ほとんどの場合、電磁放射線の特定の波長または波長の特定の範囲は、種々の用途に対して本明細書中で記載されていない。本明細書中で使用される場合、「光」は、電磁放射線と同義であり、電磁放射線のいずれの特定の波長範囲（例えば、可視光）にも限定されることを意図されない。
【００４９】
本発明は、電磁放射線と相互作用し、それによって電磁放射線に影響を及ぼすよう設計されたデバイス、ならびに、代表的には電磁放射線の選択的反射および選択的透過、または電磁放射線のランダムな選択性およびランダムな透過、ランダムな反射もしくはランダムな散乱を通して、電磁放射線に影響を及ぼすデバイスにおいて適用され得る光学材料の構築および／または改変のための一連の技術を提供する。１つの実施形態では、本発明はデバイスおよびシステム（フィルター、ディスプレイ、および映り込み低減のためのコーティングなどを含む）の改良を包含する。本発明の適用は、ＲＦアンテナおよび反射板、ナノスコピックレーザー、光学フィルター、光学スイッチ、ディスプレイ、軍事装備のためのステルスコーティングのための材料などにおける使用を包含する。
【００５０】
いくつかの実施形態では、本発明の技術およびデバイスは、電磁放射線と相互作用し得る小粒子（例えば、コロイド粒子）を利用し得る。上記粒子は、磁性（すなわち、磁場に引きつけられ、磁場により反発を受け、またはさもなければ、磁場により影響されて）もよく、または非磁性でもよく、そして上記粒子は金属、ポリマー状物、セラミック、有機物、無機物などであり得る。いくつかの実施形態では、様々な型および／または大きさの粒子が使用され得る。適用例のために選ばれる上記粒子は、具体的な適用に依存する；例えば、磁性粒子が、その粒子が印加された磁場と相互作用する場合には、選ばれ得、特定の大きさのナノ粒子は、特定の電磁気的周波数などと相互作用するために選ばれ得る。いくつかの場合には、上記粒子は、表面プラズモン波を支えるそれらの能力を求めて選ばれ得、材料の光学特性の変化（例えば、上記誘電率を変化させるような場合など）を誘起し得、そして／または電磁場により影響され得る。
【００５１】
本明細書中で、粒子が組み込まれている新規な光学材料およびデバイスが記載される。本発明の光学材料および光学デバイスは、本質的に任意の電磁放射、電場、および／または磁場への応答のため、本質的に任意の電磁放射、電場、および／または磁場の制御のため、ならびに本質的に任意の電磁放射、電場、および／または磁場との相互作用のために構築され得、かつ配置され得る。例えば、任意の媒体（流体、気体およびポリマーを含む）への粒子の添加は、１つ以上の電気的特性および／または光学特性（例えば、上記材料の誘電率）を変え得る。上記粒子の組成はまた、上記材料の電気的特性が変わるように選ばれる。粒子（その大きさおよび組成は、いくつかの場合、変更され得る）の組み込みは、基体の光学特性または電気光学特性を、静的な様式または動的な様式のいずれかにおいて、調整するための融通のきく基盤を提供し得る。さらには、上記粒子の大きさは、例えば、Ｘ−Ｙ面および／またはＸ−Ｚ面で、例えば、ナノスケールの特徴を有する特定の複合材料を可能にするように変更され得る。
【００５２】
ここで図１を参照すれば、本発明の光学材料の１つの実施形態の構造物が図示される。図１のデバイス１０は、第１の層を規定する第１の材料１２、層１２の１つの表面上の金属薄膜１４、金属薄膜１４の上の自己組織化単層１６、および上記ＳＡＭ上の粒子１８の層（この層は、コロイド粒子および／またはナノスコピックな大きさの粒子であり得るが、しかしそうである必要はない）を備える。金属薄膜１４は、従来通りの方法により、より下部の基体１２の表面に積層させられる。自己組織化単層（ＳＡＭ）１６は、例えば国際特許公報第ＷＯ００／４３７８３号に記載されるように、上記金属薄膜１４の少なくとも一部分の上に積層され、それを覆う。図示される配置では、金属薄膜１４は、少なくとも２つの目的、すなわち、上記デバイスの光学特性の変化を支持し、そして／またはＳＡＭ１６の積層のための基体として役割を果たすという２つの目的を果たし得る。１つの実施形態では、ＳＡＭ１６は、上記粒子上の官能基に結合（例えば、付着）し得る官能基を提示する。粒子１８は、上記ＳＡＭに付着され得る。１つの実施形態では、粒子１８の各々は、その表面に別のＳＡＭを有し、ＳＡＭ１６に結合するよう官能化され得る。一例として、ＳＡＭ１６は、粒子１８上にＳＡＭにより固定化された相補的結合パートナーに結合する、露出した結合パートナーを含み得る。第２の材料２０が、粒子１８の層の上に提供され得る。いくつかの場合では、材料２０は、異なる大きさ、異なる組成の粒子の層であり得、または異なる密度で積層され得る。材料２０はまた、粒子を含まない材料の層、例えばポリマー材料の層、または粒子１８によって示される層とは異なる誘電率を有する別の材料の層であり得る。材料２０は、例えば、ポリマー材料の層であり得、その内部に粒子（例えば、層１８のそれに比べて異なる大きさ、異なる組成、および／または密度を有するコロイド粒子）の配列が包埋されている。上記ＳＡＭは、上記粒子を配置するための１つの技術として提示されるが、しかし上記粒子は別の技術（例えば、上記粒子が懸濁した流体などのエバポレーション）によって金属フィルム上１４に配置され得ることが、理解されるべきである。さらに、金属フィルム１４は、存在する必要はなく、いくつかの実施形態では、粒子１８が単に材料１２および材料２０を分離し得る。例えば、粒子１８は、層１２および層２０を分離するただ１つの材料として存在し得る。そのような配置は、例えば、材料１２の上部表面での、上記粒子が懸濁した流体のエバポレーションおよび引き続く材料２０を用いるカプセル化によって達成され得る。
【００５３】
図１の配置では、粒子１８または粒子１８と金属層１４との組み合わせによって規定される層の光学的特性についての正確な制御を、その層の厚み、粒子の密度、粒径および／またはその粒子の組成を操作することにより、可能にし得る。粒子組成は、本来的な光学特性または本来的な電子的特性を利用するために選択される。金属層１４と粒子１８との間の間隔は、いくつかの場合、ＳＡＭ１６を規定する分子の適切な選択により制御され得る。層１８を規定する粒子の密度（すなわち、粒子間の平均間隔）もまた、いくつかの場合、制御され得る。ＳＡＭ１６は、いくつかの場合には、官能基を有しないＳＡＭ形成分子と組み合わせて、上記粒子に結合する（または、必要に応じて上記粒子上のＳＡＭを介して、上記粒子により導かれる分子に結合する）よう選択される官能基を有する分子により規定され得る。官能基を有しないＳＡＭ形成分子に対する、官能基を持つＳＡＭ形成分子の比を減少することにより、いくつかの場合、層１８を規定する粒子の密度は、制御されるかまたは減少され得る（すなわち、粒子間の平均間隔は増加され得る）。このことは、特定の効果を有し得、その効果としては、変化した誘電率、空間的にアドレス指定可能な配列の１つ以上の寸法の変化、ならびに粒子内表面プラズモン効果および粒子間表面プラズモン効果が挙げられ、このことは当業者により理解され、そのうちのいくつかは本明細書中に記載される。材料１２および材料２０（および、本明細書中に記載される他の類似の材料）は、任意の所望の光学デバイスのための要求を満足する本質的に任意の材料であり得る。実に様々な材料が周知であり、当業者によって選択され得る；従って、これらの材料の詳細な記載は、ここでは提供されない。しかしながら、代表的な材料の非限定的な一覧表には、ガラス、透明性ポリマー、ゲル、流体、および気体が挙げられる。これらの材料および／または他の材料の組み合わせもまた、いくつかの場合には、使用され得る。これらの材料は、電気的に絶縁性であるか、またはそれらは半導体または伝導体であり得る。本明細書中に記載されるように、１つ以上のこれらの材料と粒子（例えば、ナノ粒子）との組み合わせから生じる全体のマトリックスは、絶縁性、半導体、伝導体などにされ得る。
【００５４】
本発明の方法は、基体上の隣接する位置または近位の位置に異なる光学的特性または電気光学的特性を印加するための現在の方法に対して明確な改良を提供し得る。ナノ粒子を使用する利点は、全体の特徴的大きさが小さくある必要がある場合に、特に顕著である。例えば、ディスプレイの解像度、およびその像の全体の大きさは、非常に小さい特徴的大きさを有する光学材料のアレイの構築を要求し得る。さらに、本発明の方法は、基体上の隣接する位置または近位の位置の間の境界での遷移に対して、製造方法が提供するよりも多くの制御を提供する。
【００５５】
本発明の方法は、ナノスケールの粒子を、ナノスケールの特徴またはミクロスケールの特徴を構築するための構成成分として使用することにより、他の技術に対する改良を提供し得る。コロイド状粒子は、直径１０ｎｍで、５ｎｍで、または特定の場合にはさらに小さく、容易に製造され得る。ナノ粒子の収集物は、基体上に集積され、ナノスケールの特徴を形成する。さらに、各粒子は、いくつかの場合には、別々の光学的特徴または電気光学的特徴として作用し得る。従って、特定の所望の光学的特性を材料にもたらすためのナノ粒子の使用は、上記粒子の寸法に匹敵する特徴的大きさを有する物品の製造を可能にする。いくつかの場合には、２０ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満などの特徴的大きさが、本発明を用いて達成され得る。
【００５６】
一組の実施形態では、新規な光学材料または電気光学材料は、粒子（例えば、コロイド粒子）を媒体中に包埋することにより作製され得る。１つの例のアプローチは、粒子が散在したマトリックスを構築することである。そのマトリックスは、上記粒子が、例えば光学デバイスに関連して上で議論された材料のような材料に包埋され得る任意の材料を含み得る。代表的な材料の一覧表には、例えば、ガラス、透明性ポリマー、ゲル、流体、および気体が挙げられる。いくつかの場合には、これらの材料および／または他の材料の組み合わせもまた、上記マトリックスの内部で使用さえ得る。三次元のナノ粒子マトリックスを造るために、多くの利用可能な方法が存在する。例えば、リンカー分子またはリンカーポリマーが使用され、種々の粒子を相互連結し得る。１つの実施形態では、そのリンカー分子は、電場中または電磁場中で整列されるかまたは特定の配向をとる分子の群から選択され得る。整列され得る分子の例としては、例えば、米国特許第４，９７８，４７６号または同第４，７７９，９６１号に開示される分子のような分子が挙げられる。いくつかの場合には、１つまたは一連の平行な場または直交する場が、それらのリンカー分子を均一なマトリックスへ配向させる。粒子（いくつかの場合では、溶液中で自由に動いている）はまた、上記リンカー分子上の基と反応し得る官能基を備え得る。反応試薬（それは、例えば、触媒、酵素、または光源であり得る）の導入の際に、官能化された粒子およびリンカー分子は連結され得、それが印加された電場によってもともと規定される幾何学的配置を保存し得る。この様にして、均一な、結晶型のマトリックスが達成され得る。この使用のために、上記粒子は、上記マトリックス内部の上記粒子の配置が制御可能であるように、例えば、磁性材料から構成され得る。別の実施形態では、繰り返し幾何学的構造またはマトリックス中に配置される粒子（例えば、コロイド状粒子）は、金属の結晶格子を模倣し得、従って、上記ナノ粒子が散在したマトリックスがバルクの金属の特性を帯びることを可能にする。別の実施形態では、粒子（例えば、ゲル、流体などの中の粒子）は、例えば、静電的に表面へ補充され得る。
【００５７】
別の例として、図２の配置において、本発明の材料は、１つより多くの粒子層を有しえる。この特定の例では、様々な大きさの、表面に結合した粒子が、別の波長に比べて、ある波長の透過または反射を選択し得る。層状の配置は、標的の波長の光を選択的に反射するか、または透過するために調整され得る。
【００５８】
いくつかの場合には、粒子により規定される層が電気伝導性であるか、または低い電気抵抗もしくは低いインピーダンスを有することが望ましい。当業者は、そのような配置が望ましい場合を認識する。電気伝導性が望ましい配置の例としては、光学ディスプレイおよび人工誘電体が挙げられるが、これらに限定されない。粒子層内の電気伝導性は、様々な方法により達成され得る。図１を参照して、ＳＡＭ１６は、特定の密度の伝導性ＳＡＭ形成種（例えば、分子ワイヤー）により規定され得、金属層１４と層１８を規定する粒子との間の所望の電気伝導性を達成する。別の実施形態では、粒子１８は、特定の粒子内電子的効果および／または粒子間電子的効果が可能となるように十分な密度で提供され得る。これらの効果としては、粒子間の伝導性または誘起される表面プラズモン波、および電気光学的効果が挙げられ得るが、これらに限定されない。他の実施形態では、電気的に伝導性のリンカー分子が、（例えば、１つ以上の粒子、または上記粒子により提示される官能基に結合する部分の中の各末端で官能化された分子ワイヤーを用いて）粒子を相互連結し得、上記粒子は、伝導性ポリマーなどに連結され得る。これらの技術および他の技術の任意の組み合わせは、同様に使用され得る。
【００５９】
いくつかの配置では、静的特性とは逆に、動的な光学特性または動的な電気光学特性を有する材料を構築することが非常に望ましい。そうするための本発明のいくつかの技術がここで記載される。図３を参照して、構成成分５０（それは、本発明の材料の層を規定し得る）は、材料５２により規定され得、その材料５２の内部に複数の粒子５４が包埋されている。いくつかの実施形態では、粒子５４は、磁性および／またはコロイドであり、それらの粒子は、上記デバイスにおける使用のために適切な任意の大きさおよび任意の大きさ分布範囲を有し得る。構成成分５０の厚みは、いくつかの場合では、適切な磁場の印加によって制御され得、構成成分５０は、粒子５４に、図４に図示されるように、凝縮させるように配置され得る。この配置では、材料５２は、この様に、可撓性であり、必要に応じて弾性的特性を備えるように選択され、その結果、上記構成成分は、例えば、厚みの変化に伴って可逆的である。適切な材料としては、例えば、カプセル化されて流体、ゲル、および／または材料が横方向に変位して厚みを減らし得るのに十分に可撓性であり得る弾性のポリマー（例えば、エラストマー）；圧縮可能な空隙を含む材料（例えば、発泡体など）が挙げられる。もちろん、上記構成成分は、所望の光学的結果を達成するように選択され得る。例えば、発泡体は、その発泡体が上記構成成分の内部にある場合に、容認できないほどに光を散乱しないように選択される。
【００６０】
構成成分５０の厚み（または、他の寸法）を制御するための本発明の別の方法は、粒子５４を相互連結し得、そして、いくつかの場合には、刺激の適用によって外形が変化し得るリンカー分子の使用である。例えば、電場に曝露された場合に外形が変化し得るリンカー分子は公知であり、本発明に従って、適切な刺激（例えば、電場）へ曝露された場合に上記リンカー分子によって相互連結された粒子を（例えば、圧縮することによるか、または凝縮することにより）一緒に引き寄せるような方法で、配置され得る。そのようなリンカー分子は、いくつかの場合では、粒子への結合のために、公知の技術で官能化され得る。例えば、粒子５４がＳＡＭ誘導化金コロイドを規定する場合には、そのＳＡＭは、そのリンカー分子が結合した分子の結合パートナーである分子を有し得る。上記粒子は、例えば結合または共有結合による付着を介して、リンカー分子に連結され得る。この配置では、当然、粒子５４は必ずしも磁性ではない。
【００６１】
粒子を相互連結するリンカー分子は、いくつかの場合、刺激（例えば、電場、磁場、または電磁場）の印加によって外形が変化し得る。電場に曝露された場合に外形が変化し得るリンカー分子は公知であり、本発明に従って、その場に露出された場合にそれらの分子によって相互連結された粒子を一緒に引き寄せるような方法で、配置され得る。上記材料設計は、従って、リンカー分子の長さが粒子間の間隔（これが上記マトリックスの光学特性を変化させ得る）を調整し得るように調節され得る。いくつかの場合には、上記間隔は、例えば、別の波長よりもある波長を選択的に透過または反射するように変更され得る。
【００６２】
別の組の実施形態では、構成成分５０は、例えば、ポリマーまたは他のリンカー実体に相互連結された官能化粒子の格子を規定する粒子５４によって規定され得る。１つの実施形態では、上記粒子は磁性であり得、そして構成成分５０の厚みは、例えば、上記のように制御され得る。別の実施形態では、上記ポリマーは、印加された場（例えば、電場）の影響を受けやすく、そして印加された場（例えば、電場）に曝露された場合に、外形を変え得る１つ以上の単位を内蔵し得る。
【００６３】
粒子（例えば、コロイド粒子）を、互いに関して所望の空間的配置で所望の位置に配置するための別の技術は、以下のように実施され得る。粒子を直接固体または相対的に固体の物品の表面に取り付けるよりはむしろ、上記粒子は、流体（例えば、液体またはゲル）で提供され得、その流体の少なくとも一部は、引き続いて硬化されて上記粒子の所望の位置での配置を生じ得る。図１を参照して、１２および２０のうちの一方または両方は、最初は流体であり得、それは組み立ての間に少なくとも部分的に硬化されて、示される構造体を生じ得る。この配置では、構成成分１４および／または１６は不在であり得る。同様に、図２を参照して、構成成分３２、３６、４０および４４のうちの１つ以上は、最初は流体状態であり得る。一組の実施形態では、２つの非混和性（すなわち、非適合性）の流体が選択され、それらの流体は、それらの境界に界面を形成し、その界面で上記粒子は自発的に位置する。例えば、２つの流体が、疎水性における差異（および／もしくは脂質親和性における差異）、ならびに／または密度における差異を有するように選択され得、１つの流体に第１の、底部の層を形成させ、そしてその他の流体に上記第１の流体の上に層を形成させ、それらの流体が実質的に平面状の界面を形成する。当業者は、適切なコロイド粒子と組み合わせて、そのコロイド粒子がその界面で自己組織化するように、そのような流体を（例えば、各流体の極性を参照して）選択し得る。この型の配置では、上記粒子は代表的には、上記流体のうちの一方の極性によるか、または上記流体間の極性の差により誘起される、粒子間の双極子−双極子相互作用によって互いから反発されつつも、その系に存在する毛管力に起因して、互いに引き寄せられる。そのような系では、上記粒子は、代表的には、その系に独特のパターンで自己組織化し、そのパターン（例えば、コロイド粒子間の距離）の拡大および縮小が、制御され得る。例えば、非常に水性の流体と非常に油ベースの流体との界面の粒子は、代表的には、規則正しい六方晶系のパターンに自己組織化し得、コロイド間の間隔は、疎水性、親水性、および／または上記流体相のうちの一方または両方の極性を注意深く選択するかまたは変更することにより、操作され得る。その界面上の粒子はまた、いくつかの場合には、上に記載されたように、その粒子大きさを変化させることにより制御される。
【００６４】
上記流体は、当業者によって容易に選択され、一定期間にわたって自発的に、または特定の刺激もしくはエネルギー源への曝露によって、硬化し得る。例えば、熱、電磁放射線、および／または別の刺激への曝露によって重合し、それによって硬化するポリマー前駆体状の流体が選ばれ得る。同様に、ポリマー状流体は、公知の技術を用いて架橋され得、それによって硬化し得る。水性ベースの流体は、結晶化によって硬化し得るか、または
コロイド粒子の配置を制御する目的のための水性流体として依然として機能しつつ、硬化可能であるのに十分なポリマー前駆体または架橋可能なポリマー材料を含み得る。
【００６５】
図２を参照して、多層構造体は、第１に、構成成分３２および３６を規定する流体間の界面に粒子３４を配置し、そして構成成分３２および３６を、上記粒子を固定化するのに必要な程度であって、かつ３６と追加された構成成分４０との間の粒子３８が自己組織化させられない程度ではなく、硬化させることにより作製され得る。例えば、構成成分３２は硬化され得、そして構成成分３６の底部部分が硬化され得（例えば、構成成分３６を底部から上方に選択的に加熱するか、または底部から照射することにより、構成成分３６の上方部分を流体のまま残しつつ、構成成分３６の底部部分を硬化させる）、層状構造体が成長するにつれて、そのプロセスを繰り返す。あるいは、流体／流体界面に配置された粒子を含む多層の流体が作製され得、続いてその流体が硬化される。例えば、Ｍ．Ｇ．Ｎｉｋｏｌａｉｄｅｓ，Ａ．Ｒ．Ｂａｕｓｃｈ，Ｍ．Ｆ．Ｈｓｕ，Ａ．Ｄ．Ｄｉｎｓｍｏｒｅ，Ｍ．Ｐ．Ｂｒｅｎｎｅｒ，Ｃ．Ｇａｙ，およびＤ．Ａ．Ｗｅｉｔｚ，「Ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｆｉｅｌｄ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｌｉｋｅ−ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｔ  ｌｉｑｕｉｄ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ」、Ｎａｔｕｒｅ，４２０巻：２９９−３０１（２００２）を参照のこと。
【００６６】
この技術における使用のための流体は、当業者により容易に選択され得る。第１に、接触角測定が実施され得、当業者は、容易に種々の流体が混和性であるかまたは非混和性であるかを容易に決定し得る。さらには、種々の流体についての表面張力データが文献から入手され得るか、または多数の接触角測定値から既知の表面張力の異なる流体を使用して計算され得る。さらには、流体は単純に混合され得、そして混和性、または非混和性が決定され得る。当業者は、都合よく硬化可能な流体を容易に選択し得る。
【００６７】
電気伝導性粒子および磁性粒子が記載されてきたが、他の粒子の型（非伝導性粒子または半導体粒子、または予め選択された特性（例えば、蛍光または他の光学特性など）を有する粒子を含むが、これらに限定されない）もまた、本発明の特定の方法を用いて使用され得ることが、留意されるべきである。本発明の光学材料を有する構成成分は、当業者によって決定され得るように、様々なデバイスを構築するために利用され得る。
【００６８】
いくつかの場合には、本発明の光学フィルターは、本明細書中に記載される材料の独特の特性を基礎とする設計のものであり得るか（本明細書中以下、配置共鳴フィルター（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｆｉｌｔｅｒ）と呼ばれる）、または従来どおりの設計のものであるが１つ以上の本発明の材料を利用するものであり得る。
【００６９】
従来の設計の光学フィルターはまた、特定の実施形態で改良され得る。例えば、デバイス１０は、図１に示されるように、材料１２および２０で規定され、そして金属薄膜１４により分離された従来の光学フィルターの形態をとり得るが、自己組織化単層１６および／または粒子１８の発明的追加を伴う。別の例として、人工誘電体が形成され得る。人工誘電体は、伝導性球状物の懸濁液もしくはマトリックスにより、または伝導性材料のパッチにより形成され得る（例えば、Ｒ．Ｃｏｌｌｉｎｓ，Ｆｉｅｌｄ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ
Ｇｕｉｄｅｄ  Ｗａｖｅｓ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，１９９０を参照のこと）。上記粒子の大きさおよび間隔はまた、所与の波長での効果的な誘電率を得るために選択される。
【００７０】
１つの実施形態では、上記粒子の大きさおよび間隔、上記金属フィルムの種々の特徴、および／または伝導性ＳＡＭ形成材料（例えば、分子ワイヤー）の密度は、所定の角度で（および／または所定の分極に対して）、透過波または消失波と上記表面プラズモンとの間の相互作用は、所定の共鳴条件を満足し得る。消失波は、例えば、Ｊ．Ｈｏｍｏｌａ，Ｓ．Ｓ．Ｙｅｅ，およびＧ．Ｇａｕｇｌｉｔｚ，「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」（総説），Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，Ｂ−５４：３−１５（１９９９）において議論されるように、当該分野で公知である。
【００７１】
デバイス１０は、光学フィルターとして使用される場合には、１つの実施形態では、以下のように機能し得る。入射光（矢印２２により示される）は、そのデバイスに向けられ、第１の誘電率を有する材料２０を通って第２の誘電率を有する材料１２へ通過する。特定の角度で、上記入射光は、表面プラズモン（例えば、金属層１４、粒子の層１８、またはその両方を通る電子波）と結合し、その反射光（光線２６により示される）に比べて、その透過光（光線２４により示される）の強度を最大にする。上記透過光が最大に達する角度αは、上記粒子層の厚みならびに／もしくは上記粒子層および金属フィルム１４の組み合わせの厚み、材料１２の誘電率、ならびに／または上記入射光の波長の関数であり得る。層１８を規定する粒子の大きさおよび／または密度を変化させることにより、上記金属層の厚みは、効果的に調整され、光の透過および／または反射を望まれるように調整され得る。例えば、粒子の大きさは、特定の入射光の角度での別の波長よりもある波長の透過率もしくは反射率ならびに／または材料１２および／もしくは２０の屈折率を選択するために選択され得る。いくつかの場合では、上記リンカー分子（例えば、ＳＡＭ１６を規定するＳＡＭ形成分子）の長さは、例えば、粒子層１８と薄膜１４との間の間隔を調整するために調整され得、それが特定の光学的特性を変化させ得る；または、粒子間のスペーシングを調整するために（上で議論されたように）調整され得、粒子状物マトリックスの特定の光学的特性を変化させ得る。従って、デバイス１０の多くの局面が、別の波長の光よりもある波長の光を選択的に透過または反射するために、変化させられ得る。
【００７２】
ここで図２を参照して、多層のデバイス３０はまた、例えば、図１に関して上で記載された原理および当該分野で公知の他の原理に従って、フィルターとしても使用され得る。デバイス３０は、この特定の実施形態では、材料３２の第１の層、材料３６の第２の層、材料４０の第３の層、および材料４４の第４の層を備える。粒子層３４は、層３２を層３６から分離し、粒子層３８は、層３６を層４０から分離し、そして粒子層４２は、層４０を層４４から分離する。「分離する」は、この文脈では（そして、図１および他の図面の文脈において）、上記材料または層の間に接触がないことを必ずしも意味しないが、粒子の層は、一般に上記２つの材料の間に存在することを意味する。層３２、３６、４０、および４４は、各々、同一の誘電率もしくは異なる誘電率、同一の組成もしくは異なる組成、ならびに／または同一の厚みもしくは異なる厚みを有し得、これらのいずれもが当業者によって、所望の結果（例えば、特定の光学特性）を達成するように選択される。粒子層３４、３８、および４２は、図示されるように、粒子の大きさおよび間隔が異なる。もちろん、他の実施形態では、粒子層３４、３８、および４２のうちの２つ以上が、同一の粒子の大きさおよび／または間隔を有し得る。特定の場合には、１つ以上の粒子層はまた、１つ以上の大きさおよび間隔の粒子を含み得る。粒子層３４は、この例では、相対的に大きい粒子を有し、一方で粒子層３８および４２は、相対的により小さい粒子を有する。さらには、この特定の例では、層４２の粒子密度は、層３４および３８の粒子密度よりも低い（すなわち、層４２の粒子間の間隔は、全体的に、粒子層３４および３８の粒子間の間隔よりも大きい）。
【００７３】
図１の薄い金属層および／もしくはＳＡＭは、図３には図示されていないが、薄い金属層および／もしくはＳＡＭは、例えば、上記粒子を配置し、そして／またはそれらの密度を制御するために、任意の位置で使用され得ることが、理解されるべきである。もちろん、上記粒子は、薄い金属層またはＳＡＭを使用することなしに、他の技術を用いてもまた配置され得る。図３の配置は、非常に模式的であり、どの図面も必ずしも一定の比率で描かれてはいないこともまた理解されるべきである。
【００７４】
当業者は、本明細書中で図示された一般的原理を使用して構築され得る様々な光学デバイスを十分に認識し、そして所望の結果を達成するために必要な、材料、その材料の厚み、粒子の型の選択、および／またはこれらの粒子の配置を調整し得る。
【００７５】
特定の場合には、厚み制御の原理が、図３および４に関連して一部記載されたように、使用され、ディスプレイ（例えば、フラットパネルディスプレイ）中の複数のピクセルの透過特性または反射特性を制御し得る。ピクセルもまた、例えば、図２もしくは４の配置を使用して制御される、例えば、透過特性および／または反射特性の調整を伴う構成成分から作り上げられ得る。
【００７６】
別の組の実施形態では、ディスプレイ（例えば、フラットパネルディスプレイ）は、物品中の特定の位置で、粒子中の誘起される表面プラズモンを制御するか、または変化させることにより形成され得る。図５を参照して、デバイス６０は、材料１２、材料２０および粒子層１８を備える図１のデバイス１０に類似して構築され得る。示されてはいないが、その配置は、例えば、上記粒子層を支持しそして／または配置するために、図１に図示されるように、金属層１４およびＳＡＭ１６を備え得る。デバイス６０は、複数の別個の電気的アクティベーター６２、６４、６６、．．．８０を備え、それらは、リード８２、８４、８６、．．．１００により示されるように、電気的回路によりアドレス指定される。図示されるように、デバイス６０の層１８中のすべての粒子は、一般に均一な大きさであり、同一の材料であり、そして一般に均一に間隔を空けられている。いくつかの場合では、個々にアドレス指定可能な区画、すなわちアクティベーター６２〜８０は、そのアクティベーターに隣接する層１８中の粒子に、独立して電場を印加し得る。従って、上記デバイスは、層中に配置される粒子の選択された別々の領域に、独立して電場を印加する能力を提供し得る。上記粒子の近位の電場は、その粒子中に表面プラズモン波を誘起し得、例えば、そこでは誘起された表面プラズモンの強度が、優先的に透過されるかまたは反射される光の波長または色に影響を及ぼし得る。粒子層１８の区画で電場を急速にかつ独立して変化させることにより、例えば、近位のアクチュエーター６２〜８０を使用して、誘起される表面プラズモンの強度は急速に変えられ得、それが、今度は、それらの区画で反射される光または透過される光の波長の選択性を変え得る。従って、いくつかの場合では、電場は、オン状態またはオフ状態とされ、または強度が変えられ、所望の像が生成され得る。
【００７７】
図５に図示される配置では、個々にアドレス指定可能な電子的アクティベーターの２次元のアレイが使用され、２次元のフラットパネルディスプレイが提供され得る。当然、図５のデバイスは、例えば、図２に示される配置のような多層配置によって、そして必要に応じて図３および４に図示されるような層の厚み制御によって、異なる様に配置され得る。
【００７８】
ここで図６を参照して、粒子を用いた別のディスプレイデバイスが模式的に図示される。この配置では、デバイス１１０は、材料１２および２０（少なくともいくつかの領域で粒子により分離される）ならびにリード８２〜９８によりアドレス指定される、複数の個々にアドレス指定可能な電気的アクティベーター６２〜７８を備える。図６のデバイスは、図５の粒子層１８とは対照的に、複数の個々の粒子の領域を備え、その領域の各々が電気的アクチュエーター６２〜７８のうちの１つに対応し、そして各々が互いから分離されている。この特定の例では、３つの異なる大きさの粒子が提供され、小さい粒子はアクチュエーター６２に対応し、中間の粒子はアクチュエーター６４に対応し、大きい粒子はアクチュエーター６６に対応し、次いで再び繰り返して、小さい粒子はアクチュエーター６８に対応し、中間の粒子はアクチュエーター７０に対応し、大きい粒子はアクチュエーター７２に対応している（など）。当然、他の実施形態では、上記デバイスは、任意の数の異なる大きさの粒子、例えば４つの異なる大きさの粒子、５つの異なる大きさの粒子、またはいくつかの場合にはより多くの異なる大きさの粒子を含み得る。他の実施形態では、上記デバイスは、唯一の粒子の大きさが使用されるように構築され得る。この例では、上記小さい粒子、中間の粒子、および大きい粒子は、模式的に示されるように、異なる粒子の大きさであるように選択され、その結果、上記デバイスは、３原色を選択的に反射または透過し得る。従って、上記３つのピクセル１０２、１０４、および１０６は、各々、本質的に任意の所望の色を、実質的に任意の強度で反射または透過し得、電気的アクチュエーターにより、異なる大きさの粒子に印加される相対的な電場によって色および強度が選択される。
【００７９】
一組の実施形態では、図６のデバイス１１０は、ピクセル１０２、１０４、１０６、．．．の２次元のアレイを備えたフラットパネルディスプレイとして構築され得、各ピクセルが、異なる電気的アクチュエーターによりアドレス指定される同一の大きさまたは異なる大きさの粒子により規定される。デバイス１１０は、様々な技術により組み立てられ得る。１つの例の技術では、個々のＳＡＭの島が材料１２の上部表面上に配置され、その島は、粒子が望ましく固定化される個々の領域に対応し得る。上記ＳＡＭの島は、任意の数の異なる型のものであり得る。１つの実施形態では、上記ＳＡＭの島は、３つの型のものであり得、異なる型の各々が異なる官能基を有する。その３つの異なる粒子の大きさの群は（図示されるとおりであるが、さらなる大きさが使用され得る）、上記ＳＡＭの島のうちの１つの上に固定化され得る分子を用いて官能化され得る。選択的なＳＡＭの積層および官能化のための技術は、例えば、上で参照されたように、米国特許第５，５１２，１３１号および同第６，３５５，１９８号に記載されている。１つの実施形態では、ＳＡＭは、材料１２の上部表面の全域にわたって均一に提供され得、個々の孤立した領域が別個に官能化され、特定の大きさの粒子を固定化する。
【００８０】
小さいディスプレイまたは高ピクセル密度が望まれる、本発明のいくつかの実施形態では、異なる粒子領域間の混線を排除するための発明的な方法が提供される。そうするための技術は、例えば、上記孤立した粒子領域間に絶縁体を使用する（例えば、絶縁性のＳＡＭ形成分子を使用する）工程を包含する。いくつかの場合には、位相幾何学的な設計が使用され、粒子領域は互いから電気的に絶縁される。例えば、表面１２の位相幾何、すなわち異なる領域、異なる厚み、および／もしくはＳＡＭ形成分子の長さを使用して作製される位相幾何が使用され、上記デバイス内での異なる粒子領域間の混線が防止され得る。
【００８１】
いくつかの実施形態では、上で記載された厚み制御の原理が使用され、ディスプレイ中のピクセルの透過特性または反射特性が制御され得る。図５および図６を参照して、いくつかの場合には、電気的アクチュエーター６２〜８０（図５）または６２〜７８（図６）は、図３の構成成分５０に隣接して配置される電磁石であり得る。構成成分５０の個々の領域は、選択的に厚みが変えられ得、それが、いくつかの場合では、その材料の透過特性および／または反射特性を選択的に変え得る。いくつかの実施形態では、複数のピクセルが、各々、いくつかの電磁石（例えば、３つ）を備え得、各々が（例えば、厚み、粒子の大きさ、および／または光学特性の組み合わせを通じて）、色（例えば、原色のうちの１色）を反射または透過するように構築されかつ配置された領域に対応している。
【００８２】
もちろん、本発明は、ディスプレイに限定されず、光学特性の制御が望まれる多くの他のデバイスにおいて用いられ得る。例えば、本発明のいくつかの実施形態では、材料の類似の配列が、情報技術において有用な構成成分（例えば、光学コンピューター）を規定し得る。そのような材料すなわちピクセルが、異なる状態間を非常に迅速に切り替えられ得、例えばその差異が検出されそして／または記録されるいくつかの場合には、その材料が、異なる形式で電磁放射線と相互作用し得ることは、本発明の特徴である。例えば、図５および図６を参照して記載されるピクセルと類似の複数のピクセルは、本発明の別の組の実施形態では、光学的情報保存媒体のビット数を規定し得る。電気光学的スイッチはまた、いくつかの実施形態において、このようにして形成され得る。
【００８３】
図７を参照して、デバイス１２０が模式的に図示され、映り込み低減デバイス（ｇｌａｒｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）１２０における本発明の粒子の有効性が実証される。デバイス１２０は、この実施形態では、透明な材料１２２（例えば、ガラスまたはプラスチック）を備え、その材料を通して、映り込みが望ましく最小化され得る。材料１２２の上部表面１２４上に、材料１２６の複数の別々の領域が提供される。その別々の領域は、互いから分離され得、そしてこの例に示されるように、異なる大きさを有しえる。もちろん、他の実施形態では、その領域は、必ずしも互いから分離される必要はないかも知れず、そして／またはその領域は、同一の大きさまたは類似の大きさを有する粒子を含み得る。材料１２６は、いくつかの場合では、ポリマー状であり得、そして任意の公知の技術で適用され得る。本発明では、材料１２６は、複数の粒子１２８を内蔵し、粒子１２８は、各々、同一の大きさであるかまたは一定の範囲の大きさを有しえる。これらの粒子の内蔵は、その表面の光学特性を変化させ得、そして透過光および／または反射光を最小化し、それによって映り込みを制御するために使用され得る。図８に図示される別の実施形態では、材料１２２は、その上部表面上に、材料１２６の均一な層を有し、その層の中にランダムな大きさの複数の粒子１３０が包埋される。ランダムな大きさ分布の粒子１３０は、その表面の光学特性を変化させ、映り込みを低減する。
【００８４】
別の配置（示されていない）では、層１２６の厚みは、異なる大きさの粒子１３０に起因して、材料１２０の上部表面全域で変えられ、映り込み低減を引き起こす。映り込み低減は、ランダムな散乱、ランダムな打ち消しあい、組み合わせ、または他の光学特性により引き起こされ得る。別の組の実施形態では、本発明は、レーダー抵抗性コーティングもしくはレーダー抵抗性物品またはレーダー回避性コーティングもしくはレーダー回避性物品の形態をとり得る。図５および図６に関連して上に記載された原理は、表面上に、違った風に入射電磁放射線光と相互作用するように、または異なる領域から異なる様に電磁放射線を発光するように制御され得る一連の個々の領域を作製するように、実施され、その結果、その表面を有する物品のレーダー検出を混乱させる。同様に、図７を参照して、表面が作製され、その表面は、異なる表面の位置で、本来的に異なった風に入射電磁放射線と相互作用し、その表面を有する物品のレーダー検出を混乱させ得る。本発明の光学デバイスは、本質的に任意の電磁放射線、電場、および／もしくは磁場への応答、それらの制御、またはそれらとの相互作用のために、構築されかつ配置され得る。
【００８５】
本発明の別の局面は、本明細書中で記載される構成成分の製造に関し、その製造は、本発明の粒子をそれらの構成成分中に含有することによって実施され、上記粒子は、本明細書中に記載されるように、本発明の物品の、電場、磁場、および／または電磁場との相互作用を変化させるのに十分な量で添加され、そして本発明の物品の、電場、磁場、および／または電磁場との相互作用を変化させるのに効果的に配置される。
【００８６】
本発明の別の局面は、本発明の物品の使用に関し、例えば、本発明の物品を、上に注記された形態のエネルギーと相互作用するよう配置し、そして本発明の粒子が不在で同様に構築された物品と比べて、そのようなエネルギー源またはそのようなエネルギー源の副生成物を決定するように構築されかつ配置される機器により観察可能な様式で、またはそれらの粒子が不在の物品と比べて異なると人間により観察可能な様式で、上記物品の、そのエネルギーとの相互作用を変化させるように配置する工程を包含する。１つの局面では、本発明は、これらの形態のエネルギーと相互作用し、そして本発明の粒子が不在で構築された物品と比較して、異なった風に相互作用するように「構築されかつ配置される」物品を提供する。当業者は、この文脈、例えば、映り込みを低減するように、光学フィルターとして作用するように構築されかつ配置される物品における「構築されかつ配置される」の意味を理解する。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態が、本明細書中で記載され、図示されてきた一方で、当業者は、本明細書中で記載される機能を実施するために、そして本明細書中に記載される結果または利点を得るために、容易に様々な他の手段および構造体を想定し、そしてそのようなバリエーションまたは改変物の各々は、本発明の範囲内であると判断される。より一般的には、当業者は、本明細書中に記載されるすべてのパラメーター、寸法、材料および配置は、例示的であり、そして実際のパラメーター、寸法、材料および配置は、本発明の教示が使用される具体的な適用に依存することを容易に理解する。当業者は、わずかな通常の実験を用いて、本明細書中に記載される本発明の具体的な実施形態の多くの等価物を認識するか、または確かめ得る。それゆえに、上記の実施形態は、例としてのみ提示され、添付される特許請求の範囲およびその等価物の範囲内で、本発明は、具体的に記載されたのと異なる様に実施され得ることが理解されるべきである。本発明は、本明細書中に記載される各々の個々の特徴、系、材料および／または方法に関する。加えて、２つ以上のそのような特徴、系、材料および／または方法の任意の組み合わせは、そのような特徴、系、材料および／または方法の任意の組み合わせが相互に両立しないものではない場合には、本発明の範囲に含まれる。
【００８８】
特許請求の範囲において（および上記明細書において）、すべての接続部（例えば、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「持つ（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「関連する（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「からなる（ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ）」、「から形成される（ｆｏｒｍｅｄ  ｏｆ）」など）は、開放型（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）である、つまり、含むが限定されないことを意味すると理解されるべきである。接続部「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」および「実質的に〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」、など）のみが、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｏｆｆｉｃｅ  Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ
Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ、項２１１１．０３に示されるように、それぞれ、閉鎖型接続部または半閉鎖型接続部（ｓｅｍｉ−ｃｌｏｓｅｄ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏａｎｌ  ｐｈｒａｓｅ）である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本願発明の好ましい実施形態によれば、以下のデバイスなどが提供される。
（項１）
少なくとも２つの層を備えるデバイスであって、該少なくとも２つの層は、入射電磁放射線を受取って、該少なくとも２つの層の界面の近位の領域での該放射線の相互作用を介して、該入射放射線の少なくとも第２の波長に比べて優先的に該入射放射線の少なくとも第１の波長を透過するように構築されかつ配置され、
ここで、該フィルターは、該電磁放射線と相互作用するよう配置した複数の粒子をさらに含み、その結果、該第２の波長に比べて放射線の該第１の波長の優先的な透過に影響を及ぼす、デバイス。
（項２）
デバイスであって、以下：
電場、磁場、および／または電磁場に影響を及ぼすように構築されかつ配置される構成成分
を含み、該構成成分は、該場と相互作用し、そして該デバイスとの該場の相互作用に影響を及ぼすように配置された複数の粒子を含む、デバイス。
（項３）
デバイスであって、近位の電場、磁場、および／または電磁場に、個々にかつ差次的に影響を及ぼすように構成されかつ配置される複数のピクセルを備え、該ピクセルの少なくともいくつかは、該ピクセルの近位の該場に影響を及ぼすよう配置される粒子を備える、デバイス。
（項４）
表面を備えるデバイスであって、該表面は、該表面の複数の領域を規定するように、該表面に対して差次的に配置される粒子を含み、該複数の領域は近位の電磁場に差次的に影響を及ぼす、デバイス。
（項５）
電場、磁場、または電磁場との相互作用のためのデバイスを作製する方法であって、以下：
複数のナノ粒子を配置する工程であって、該ナノ粒子の少なくともいくつかは電場、磁場、または電磁場に応答性である種に結合される、工程；
該粒子を電場、磁場、または電磁場に曝露し、それによって該粒子のうちの他のものに対する、少なくともいくつかの該粒子の間の空間的関係を調整する工程
を包含する、方法。
（項６）
前記種が、前記ナノ粒子に共有結合で結合した分子である、請求項５に記載の方法。
（項７）
請求項６に記載の方法であって、
電場、磁場、または電磁場を、該場に応答性である複数の分子に印加して、該分子を該場によって規定される配置に配列する工程；および
ナノ粒子を該分子と組み合わせて、該ナノ粒子の少なくともいくつかを該分子に結合させ、それによって所定の幾何学的配置に配置した該ナノ粒子のマトリックスを形成する工程
を包含する、方法。
【図１】
2010044423.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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