(57)【要約】      （修正有）【課題】  これまでの光エネルギー伝導性の分子ファイバーの限界を克服し、１００μｍ以上、さらには２００μｍ以上にわたって無損失で光エネルギーを伝達することのできる新しい光エネルギー伝導性分子ファイバーとその製造方法を提供する。【解決手段】  有機色素分子が自己組織化された光エネルギー伝導性の分子ファイバーであって、有機色素分子が３−アルキル−２−〔（３−アルキル−２（３Ｈ）−ベンゾチアゾリリデン）−アルキル〕ベンゾチアゾニウム  ヨ−ダイドであり、３５０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲の波長の光の伝播による光エネルギーの損失が１００μｍ以上にわたって実質的にゼロである光エネルギー伝導性分子ファイバーとする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機色素分子が自己組織化された光エネルギー伝導性の分子ファイバーであって、有機色素分子が３−アルキル−２−〔（３−アルキル−２（３Ｈ）−ベンゾチアゾリリデン）−アルキル〕ベンゾチアゾニウム  ヨ−ダイドであり、３５０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲の波長の光の伝播による光エネルギーの損失が１００μｍ以上にわたって実質的にゼロであることを特徴とする光エネルギー伝導性分子ファイバー。
【請求項２】
伝播による光エネルギーの損失が２００μｍを超えても実質的にゼロであることを特徴とする請求項１の光エネルギー伝導性分子ファイバー。
【請求項３】
有機色素分子が自己組織化された光エネルギー伝導性の分子ファイバーであって、３５０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲の光が任意の位置から照射されると、ファイバーの両端から５００ｎｍにピークを有する光が放出されることを特徴とする請求項１または２の光エネルギー伝導性分子ファイバー。
【請求項４】
有機色素分子が３−エチル−２−〔（３−エチル−２（３Ｈ）−ベンゾチアゾリリデン）メチル〕ベンゾチアゾニウム  ヨ−ダイドであることを特徴とする請求項１から３のいずれかの光エネルギー伝導性分子ファイバー。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの光エネルギー伝導性分子ファイバーの製造方法であって、有機色素分子を水に溶解し、その後冷却して自己組織化させることを特徴とする光エネルギー伝導性分子ファイバーの製造方法。
【請求項６】
４０℃〜１００℃の温度範囲で加熱溶解させた後に１５℃〜２５℃の温度範囲に冷却して自己組織化させることを特徴とする請求項５の光エネルギー伝導性分子ファイバーの製造方法。
【請求項７】
冷却の時間をコントロールすることでファイバー長を変化させることを特徴とする請求項５または６の光エネルギー伝導性分子ファイバーの製造方法。
【請求項８】
請求項１から４のいずれかの光エネルギー伝導性分子ファイバーを少なくともその構成の一部としていることを特徴とする光導線。
【請求項９】
請求項８の光導線が組込まれていることを特徴とする回路装置。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれかの光エネルギー伝導性分子ファイバーを少なくともその構成の一部としていることを特徴とする光捕集部品。
【請求項１１】
請求項１０の光捕集部品が組込まれていることを特徴とする太陽電池。
【請求項１２】
請求項１から４のいずれかの光エネルギー伝導性分子ファイバーを少なくともその構成の一部としていることを特徴とするファイバーレーザー用共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光エネルギーを伝達することのできる分子ファイバーとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
色素等の有機色素分子が自己組織化により微小な分子ファイバーを形成することはこれまでに報告されており、その光特性についても検討されている（たとえば非特許文献１）。
【０００３】
また、このような分子ファイバーのうち、光エネルギーを伝達するものについても、ｐ−６Ｐ分子を用いた場合Balzerらによって合成されている（非特許文献２−３）。
【０００４】
しかしながら、光エネルギー伝導性の分子ファイバーは、たとえば、微小回路内の情報、エネルギー伝達用の導線、太陽電池用捕集アンテナ、極微小ファイバーレーザー用共振器等への応用が機体されるものであるが、このBalzerらによる分子ファイバーでは、伝播により光エネルギーが指数関数的に減衰し、約８０μｍで完全に減衰してしまうという大きな制約があった。
【非特許文献１】Phys. Chem. Chem. Phys., 2001, 3, 4560−4565
【非特許文献２】Applied Physics Leuers, Vol. 82, p. 10, 2003
【非特許文献３】Physics Revieu, B, Vol. 67, p. 115408, 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は、以上のような背景から、これまでの光エネルギー伝導性の分子ファイバーの限界を克服し、１００μｍ以上、さらには２００μｍ以上にわたって無損失で光エネルギーを伝達することのできる新しい光エネルギー伝導性分子ファイバーとその製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明は、上記の課題を解決するものとして、以下のことを特徴としている。
【０００７】
第１：有機色素分子が自己組織化された光エネルギー伝導性の分子ファイバーであって、有機色素分子が３−アルキル−２−〔（３−アルキル−２（３Ｈ）−ベンゾチアゾリリデン）−アルキル〕ベンゾチアゾニウム  ヨ−ダイドであり、３５０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲の波長の光の伝播による光エネルギーの損失が１００μｍ以上にわたって実質的にゼロであることを特徴とする光エネルギー伝導性分子ファイバー。
【０００８】
第２：伝播による光エネルギーの損失が２００μｍを超えても実質的にゼロであることを特徴とする上記の光エネルギー伝導性分子ファイバー。
【０００９】
第３：有機色素分子が自己組織化された光エネルギー伝導性の分子ファイバーであって、３５０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲の光が任意の位置から照射されると、ファイバーの両端から５００ｎｍにピークを有する光が放出されることを特徴とする上記いずれかの光エネルギー伝導性分子ファイバー。
【００１０】
第４：有機色素分子が３−エチル−２−〔（３−エチル−２（３Ｈ）−ベンゾチアゾリリデン）メチル〕ベンゾチアゾニウム  ヨ−ダイドであることを特徴とする第１から第３
のいずれかの発明の光エネルギー伝導性分子ファイバー。
【００１１】
第５：上記第１から第４のいずれかの発明の光エネルギー伝導性分子ファイバーの製造方法であって、有機色素分子を水に溶解し、その後冷却して自己組織化させることを特徴とする光エネルギー伝導性分子ファイバーの製造方法。
【００１２】
第６：４０℃〜１００℃の温度範囲で加熱溶解させた後に１５℃〜２５℃の温度範囲に冷却して自己組織化させることを特徴とする上記の光エネルギー伝導性分子ファイバーの製造方法。
【００１３】
第７：冷却の時間をコントロールすることでファイバー長を変化させることを特徴とする第５または第６の光エネルギー伝導性分子ファイバーの製造方法。
【００１４】
第８：上記第１から第４のいずれかの発明の光エネルギー伝導性分子ファイバーを少なくともその構成の一部としていることを特徴とする光導線。
【００１５】
第９：上記光導線が組込まれることを特徴とする回路装置。
【００１６】
第１０：上記第１から第４のいずれかの発明の光エネルギー伝導性分子ファイバーを少なくともその構成の一部としていることを特徴とする光捕集部品。
【００１７】
第１１：上記の光捕集部品が組込まれていることを特徴とする太陽電池。
【００１８】
第１２：上記第１から第４のいずれかの発明の光エネルギー伝導性分子ファイバーを少なくともその構成の一部としていることを特徴とするファイバーレーザー用共振器。
【発明の効果】
【００１９】
上記のとおりの本願発明によって、これまでの光エネルギー伝導性の分子ファイバーの限界を克服し、１００μｍ以上、さらには２００μｍ以上にわたって無損失で光エネルギーを伝達することのできる新しい光エネルギー伝導性分子ファイバーとその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
上記のとおりの特徴をもつ本願発明においては、光エネルギー伝導性の分子ファイバーは、有機色素分子が自己組織化された光エネルギー伝導性の分子ファイバーであって、有機色素分子が３−アルキル−２−〔（３−アルキル−２（３Ｈ）−ベンゾチアゾリリデン）−アルキル〕ベンゾチアゾニウム  ヨ−ダイドである。ここで、「アルキル」とは、直鎖または分極鎖状のアルキル基を示し、より好ましくは、炭素数１〜６の範囲の低級アルキル基である。また、チアゾリル環は、本願発明の目的を阻害することのない適宜な置換を有していてもよい。
【００２１】
代表的な有機色素分子としては、３−ethyl −２−〔（３−ethyl −２（３Ｈ）−benzothiazolylidene ）methyl〕benzothiazolium iodideを例示することができる。
【００２２】
そして、本願発明においては、上記の分子ファイバーは、３５０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲の波長の光の伝播による光エネルギーの損失が１００μｍ以上にわたって実質的にゼロであることを特徴としている。
【００２３】
より好適には、伝播による光エネルギーの損失が２００μｍを超えても実質的にゼロである光エネルギー伝導性分子ファイバーが考慮される。
【００２４】
なお、ここで「実質的」との規定は、許容される誤差範囲も含まれていることを意味している。
【００２５】
また、本願発明においては、有機色素分子が自己組織化された光エネルギー伝導性の分子ファイバーであって、３５０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲の光が任意の位置から照射されると、ファイバーの両端から５００ｎｍにピークを有する光が放出される光エネルギー伝導性分子ファイバーも好適なものとして考慮される。
【００２６】
自己組織化による本願発明の分子ファイバーについては、前記の有機色素分子を水に溶解し、その後冷却することで製造することができる。好適な自己組織化のためには、４０℃〜１００℃の範囲での加熱によって有機色素分子を水に溶解し、ついで生成された水溶液を１５℃〜２５℃の範囲に冷却することが考慮される。この場合の冷却の保持時間を制御することで、分子ファイバーの長さをコントロールすることが可能になる。また、分子ファイバーの断面形状は、１辺の長さが数十ｎｍから数μｍの範囲の矩形とすることができる。なお、以上の分子ファイバーは水溶液中で生成されるが、基板上に生成させることもできる。この場合の基板は親水処理したガラスが好適である。
【００２７】
本願発明により製造される新しい光エネルギー伝導性の分子ファイバーは、微小回路用の光導線、太陽電池の光捕集部品、あるいは極微小ファイバーレーザー用共振器等として有用なものとなる。
【００２８】
以下に実施例を説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。
【実施例】
【００２９】
蒸留水に、次式
【００３０】
【化１】
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【００３１】
で表わされる有機色素分子（３−Ethyl −２−〔（３−ethyl −２（３Ｈ）−benzothia-zolylidene）methyl〕benzothiazolium iodide）を加え８０度に加熱して１２時間連続攪拌し、０．５ｍＭの色素水溶液を得る。色素が溶解した後、室温まで冷却すると、自己組織化により分子ファイバーが水溶液中に形成される。室温に１日から数日保持することにより、ファイバー長を数μｍから３００μｍまで自由に制御して合成することができる。ファイバーの断面形状は１辺の長さが数十ｎｍから数μｍの範囲の矩形である。
【００３２】
図１は、生成されたファイバーの例を示した顕微鏡写真である。この顕微鏡写真に示されたファイバーの長さは２００μｍ〜２５０μｍである。また、このファイバーの断面をＡＦＭで観察すると、約２００ｎｍ×７００ｎｍの長方形であることが観察された。
この分子ファイバーの任意の位置に３５０ｎｍ〜４６０ｎｍの光を照射すると、光エネル
ギーがファイバー内を伝播して、ファイバー両端から５００ｎｍにピークを持った光が放出される。伝播による光エネルギーの損失は２５０μｍ以上に渡ってゼロである。
【００３３】
図２は、図１に例示した分子ファイバーに４００〜４５０ｎｍの波長の光を照射した場合の螢光顕微鏡写真であり、各々のファイバーの両端が強力発光していることがわかる。
【００３４】
図３は、前記の有機色素分子と生成された分子ファイバーの吸収および螢光スペクトルを例示したものである。螢光スペクトルは、５００ｎｍにピークをもつ発光を示すことがわかる。
【００３５】
図４は、種々の分子ファイバーについて、図２の場合と同様に光照射した場合のファイバー両端での強い発光を示した螢光顕微鏡写真である。
【００３６】
また、図５は、一つの分子ファイバーの長さ方向の略中央部の一点に４５３ｎｍ波長のレーザー光を集光させた場合の螢光顕微鏡写真を示したものであって、長さ方向両端部において緑色の発光が生じていることを示している。一方、図６は、一つの分子ファイバーの一端部（右上端）に集光した場合の、他方の端部（左下端）での発光を示している。図５および図６からは、光エネルギーが分子ファイバー内を伝播していることがわかる。
【００３７】
さらに、図７は、分子ファイバー（長さ２４０μｍ、断面形状が約２００ｎｍ×７００ｎｍの長方形）の長さ方向の異なる３点をレーザー照射（図中矢印）した場合の螢光強度分布を示したものである。この図７からは、長さ２４０μｍにわたって無損失で光エネルギーが伝播されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】生成された分子ファイバーの例を示した顕微鏡写真である。
【図２】図１の分子ファイバーに光照射した場合の螢光顕微鏡写真である。
【図３】有機色素分子と分子ファイバーの吸収および螢光スペクトルを例示した図である。
【図４】種々の分子ファイバーに光照射した場合の螢光顕微鏡写真である。
【図５】分子ファイバーの一点にレーザー集光した場合の螢光顕微鏡写真である。
【図６】図４とは別の分子ファイバーへの集光の例を示した螢光顕微鏡写真である。
【図７】長さ２４０μｍの分子ファイバーの異なる３点をレーザー照射して測定した、螢光強度分布を示した図であって、矢印はレーザー照射位置を示している。
【図３】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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