(57)【要約】【課題】  微粒子系のコロイド結晶化臨界濃度を少量の試料を用いて省力的に決定する方法を提供すること。【解決手段】  微粒子系のコロイド結晶化臨界濃度を決定する方法は、微粒子と液体溶媒とを含む容器を回転させ、それによって生じる遠心力を利用して、容器内に沈殿層を形成する工程であって、沈殿層は、微粒子が液体溶媒中に周期的に配列したコロイド結晶相と、コロイド結晶相直上に粒子が液体溶媒中に無秩序に配列したコロイド非結晶相とを含む、工程と、少なくともコロイド結晶相とコロイド非結晶相との界面のＢｒａｇｇ反射条件を測定する工程と、測定結果に基づいて、界面における粒子濃度を算出する工程とを包含する。【選択図】  図１
2006052953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子系のコロイド結晶化臨界濃度を決定する方法であって、
粒子と液体溶媒とを含む容器を回転させ、それによって生じる遠心力を利用して、前記容器内に沈殿層を形成する工程であって、前記沈殿層は、前記粒子が前記液体溶媒中に周期的に配列したコロイド結晶相と、前記コロイド結晶相直上に前記粒子が前記液体溶媒中に無秩序に配列したコロイド非結晶相とを含む、工程と、
少なくとも前記コロイド結晶相と前記コロイド非結晶相との間の界面のＢｒａｇｇ反射条件を測定する工程と、
前記測定結果に基づいて、前記界面における粒子濃度を算出する工程と
を包含する、方法。
【請求項２】
前記容器の前記遠心力が作用する方向の長さは、前記方向に対して垂直方向の長さより長い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容器はキャピラリーである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記測定する工程は光スペクトル測定を用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光スペクトル測定は光反射スペクトル測定である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記光反射スペクトル測定は、位置分解光スペクトル測定または顕微分光測定のいずれかである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記粒子は、１０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲の粒径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記粒子は、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の粒径を有する、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロイド結晶材料の作製に供する微粒子系の特性評価方法に関する。より詳しくは、そのような微粒子系が示す特性としてのコロイド結晶化臨界濃度決定法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粒子が液体媒質に分散された微粒子分散液において、微粒子の単分散性（粒径の均一性）が高く、かつ、粒子濃度が所定の濃度を超えると、微粒子分散液中の微粒子は、自己組織的に周期配列した状態をとることが知られている。この状態は、通常の結晶における原子の周期配列と類似している。なお、微粒子分散液をコロイド溶液、微粒子分散液に分散している微粒子をコロイド粒子、微粒子分散液において微粒子の自己組織的な周期配列を、コロイド粒子によって形成された結晶的配列構造を意味するコロイド結晶と呼ぶこともある。
【０００３】
近年、フォトニック結晶を始めとしたコロイド結晶の材料応用の機運が高まっている。コロイド結晶を構成する粒子の材質に応じて、新しい機能の発現が開発されつつある。新規に開発された単分散性の高い微粒子を用いてコロイド結晶を作製する場合、その微粒子が分散された微粒子分散液がコロイド結晶を形成する最低粒子濃度（以降では、単に、コロイド結晶化臨界濃度と呼ぶ）を決定することが重要である。このようなコロイド結晶化臨界濃度近傍では、コロイド結晶の単結晶領域が大きく成長しやすいことが知られている。また、コロイド結晶化臨界濃度近傍では、振動などの外的な擾乱により、粒子の結晶的配列構造が容易に破壊されてしまい、コロイド結晶の安定性が低い。
【０００４】
コロイド結晶化臨界濃度を決定する方法として当業者が容易に想到し得る方法として、多種類の均一粒子濃度の分散液における結晶化の有無を判定することによって、コロイド結晶化臨界濃度を決定する方法がある。すなわち、粒子濃度が均一な分散液を、異なった粒子濃度について多種類調製し、それぞれの粒子濃度の分散液における結晶化の有無を判定することによって行う方法である。
【０００５】
また、結晶の消滅を判定することによってコロイド結晶化臨界濃度を決定する技術もある（例えば、非特許文献１を参照。）。非特許文献１に記載される技術は、コロイド結晶状態にある、粒子濃度が正確に既知である濃厚な粒子分散液を用いる。この濃厚な粒子分散液を溶媒で段階的に希釈する。次いで、各希釈段階において分散液が十分均質化するまで待ち、結晶の消滅を判定する。ここで結晶の消滅する限界の粒子濃度をコロイド結晶化臨界濃度と決定する。
【０００６】
コロイド結晶化臨界濃度は分散液中に塩を添加することで変化させることができる。この性質を使って積極的にコロイド結晶化条件を制御することができる。そのための、基礎データとして、コロイド結晶化臨界濃度の添加塩濃度依存性を調べることが重要になることもある。そのような目的に、上記のようなコロイド結晶化臨界濃度を、種々の添加塩濃度に対して決定することもある。また、塩以外にも、酸や塩基、アルコールなどの有機溶媒、高分子成分など、種々の添加物の濃度によりコロイド結晶化条件が変化しうる。そのような、コロイド結晶化条件に影響を与える種々のパラメータに対する関数として、コロイド結晶化臨界濃度を決定することがあり得る。
【非特許文献１】Ａ．Ｔｏｙｏｔａｍａ，  Ｔ．Ｓａｗａｄａ，  Ｊ．Ｙａｍａｎａｋａ，  Ｋ．Ｋｉｔａｍｕｒａ，  Ｌａｎｇｍｕｉｒ  １９（８），  ３２３６−３２３９，  ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、多種類の均一粒子濃度の分散液における結晶化の有無を判定する方法は、多量の試料を調製する必要があり、コストおよび労力を要する。また、非特許文献１に記載される技術では、各希釈段階における粒子濃度を正確に調製するために、全体の体積がある程度大きくある必要がある。したがって、多量の試料（例えば、分散液の体積にして少なくとも数ミリリットルから数十ミリリットル）を調製する必要があるため、コストおよび労力を要する。さらに、各希釈段階において、分散液が均一な平衡状態に到達するまで長時間を要するため、簡便ではない。このように、従来のコロイド結晶化臨界濃度の決定には、手間がかかり、試料の消費量が多いという問題がある。新規な単分散性の高い微粒子を開発する場合、特に、開発の初期段階において、試料は貴重であることが多く、試料の消費量が微量で簡単な測定法の開発が望まれている。
したがって、本発明の目的は、微粒子系のコロイド結晶化臨界濃度を少量の試料を用いて省力的に決定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による微粒子系におけるコロイド結晶化臨界濃度を決定する方法は、粒子と液体溶媒とを含む容器を回転させ、それによって生じる遠心力を利用して、前記容器内に沈殿層を形成する工程であって、前記沈殿層は、前記粒子が前記液体溶媒中に周期的に配列したコロイド結晶相と、前記コロイド結晶相直上に前記粒子が前記液体溶媒中に無秩序に配列したコロイド非結晶相とを含む、工程と、少なくとも前記コロイド結晶相と前記コロイド非結晶相との間の界面のＢｒａｇｇ反射条件を測定する工程と、前記測定結果に基づいて、前記界面における粒子濃度を算出する工程とを包含し、これにより上記目的を達成する。
【０００９】
前記容器の前記遠心力が作用する方向の長さは、前記方向に対して垂直方向の長さより長くてもよい。
【００１０】
前記容器はキャピラリーであってもよい。
【００１１】
前記測定する工程は光スペクトル測定を用いてもよい。
【００１２】
前記光スペクトル測定は光反射スペクトル測定であってもよい。
【００１３】
前記光反射スペクトル測定は、位置分解光スペクトル測定または顕微分光測定のいずれかであってもよい。
【００１４】
前記粒子は、１０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲の粒径を有していてもよい。
【００１５】
前記粒子は、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の粒径を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による微粒子系におけるコロイド結晶化臨界濃度を決定する方法は、粒子と液体溶媒とを含む容器を回転させ、それによって生じる遠心力を利用して、容器内に沈殿層を形成する工程を含む。上記沈殿層は、粒子が液体溶媒中に周期的に配列したコロイド結晶相と、コロイド結晶相直上に粒子が液体溶媒中に無秩序に配列したコロイド非結晶相とを含む。コロイド結晶相の粒子濃度は、遠心力の作用により、容器底部に近づくほど高く、かつ、コロイド結晶相とコロイド非結晶相との間の界面に近づくほど低くなるように勾配を有している。これにより、多種類の粒子濃度の試料の調製、または、多段階の希釈過程
を要することなく、遠心力の作用によって単一の試料中に粒子濃度勾配を有するコロイド結晶相とコロイド非結晶相とを形成することができる。この結果、従来に比べて必要な試料の量を大幅に低減できるため、コストを削減できる。
また、本発明の方法は、得られたコロイド結晶相とコロイド非結晶相との界面のＢｒａｇｇ反射条件を測定する工程と、測定結果に基づいて上記界面における粒子濃度を算出する工程とをさらに含む。上記界面におけるコロイド結晶相の粒子濃度がコロイド結晶化臨界濃度に相当するので、コロイド結晶相とコロイド非結晶相との間の界面のＢｒａｇｇ反射条件に基づいて容易にコロイド結晶化臨界濃度が得られる。
このように、本発明によれば、単一の少量の試料のみを調製し、回転させるだけでよいので、従来に比べて省力的にコロイド結晶化臨界濃度を決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による微粒子系のコロイド結晶化臨界濃度を決定する工程を示す図である。工程ごとに説明する。なお、本明細書において、微粒子とは、粒子の粒径が１０ｎｍから１００００ｎｍの粒子を指すが、より望ましくは、粒径が１００ｎｍから１０００ｎｍの粒子である。
【００１８】
工程Ｓ１１０：微粒子（以降では、単に粒子と呼ぶ）と液体溶媒とを含む容器を回転させ、それによって生じる遠心力を利用して、容器内に沈殿層を形成する。粒子は、例えば、高分子、無機酸化物、金属、半導体、あるいは、これら材質の複合した粒子があるが、これに限定されない。粒子は、コロイド結晶を形成し得る限り、任意の粒子が採用され得る。液体溶媒は、例えば、水、任意のアルコール、であるが、これに限定されない。液体溶媒は、上記粒子を分散させることができる任意の溶媒であり得る。
【００１９】
容器の液体溶媒に粒子を所定の粒子濃度で分散させた被検粒子分散液を充填する。ここで、所定の粒子濃度は、例えば、体積分率濃度で表して１％ないし１０％であるが、粒子が凝集を起こさない限り任意の濃度が採用され得る。またこのようにして調製した被検粒子分散液が充填された容器を回転させることによって遠心力を発生させる。容器の回転には、例えば、遠心機が用いられ得るが、容器内の粒子に遠心力を作用させることができる任意の装置を利用可能である。
【００２０】
図２は、本発明による遠心力を作用させた後の容器内に形成された沈殿層の模式図である。
遠心力の作用によって、被検粒子分散液内の粒子は、沈降かつ沈殿し、容器２００内に沈殿層２１０が形成される。図２では、容器２００は直方体状のキャピラリー容器である。沈殿層２１０は、容器２００の底部に形成されたコロイド結晶相２２０と、コロイド結晶相２２０の直上に形成されたコロイド非結晶相２３０と、コロイド非結晶相２３０直上に形成されたほとんど粒子を含まない上澄み液相２４０とを含む。
【００２１】
コロイド結晶相２２０は、粒子が周期的に配列したコロイド結晶を含む。このコロイド結晶は、結晶格子の最稠密格子面が容器２００の側壁に平行になるように配向している。コロイド結晶相２２０の粒子濃度は、容器２００の底部に行くほど高く、容器の上部に行くほど低くなるように勾配を有している。コロイド結晶相２２０は、その濃度がコロイド結晶化臨界濃度に達すると、粒子濃度のより低いコロイド非結晶相２３０になる。
【００２２】
コロイド非結晶相２３０では、粒子が無秩序に配列しており、コロイド結晶を含まない。コロイド結晶相２２０とコロイド非結晶相２３０との間の界面２５０における粒子濃度がコロイド結晶化臨界濃度に相当する。
【００２３】
このように、容器２００内の粒子に遠心力を作用させることによって、多種類の粒子濃度を有する試料の調製、または、多段階の希釈過程を要することなく、単一の試料中に粒子濃度勾配を有するコロイド結晶相２２０とコロイド非結晶相２３０とを含む沈殿層２１０を形成することができる。したがって、このような沈殿層２１０を形成するために必要な被検粒子分散液の量は、従来に比べて大幅に低減されるため、コストおよび試料調製のための労力を削減することができる。
【００２４】
例えば、図２に示されるキャピラリーを用いた場合、被検粒子分散液は少なくとも約４５μｌあれば十分であり得る。容器２００としてキャピラリー容器を用いた場合、キャピラリー中の試料の流動が起こりにくく、形成された沈殿層２１０が乱れることがないため、後述する測定を行いやすい。
【００２５】
上述したように、容器２００に沈殿層２１０を形成することが重要であるため、容器２００の形状は、遠心力が作用する方向（図２のＡ）の長さがその方向に対して垂直な方向（図２のＢ）の長さより長いことが好ましい。容器２００は、図２に示すキャピラリー以外に、通常の遠沈管でもよいし、円筒状の形状であってもよく、任意である。
【００２６】
再度図１を参照する。
工程Ｓ１２０：コロイド結晶相２２０（図２）とコロイド非結晶相２３０（図２）との間の界面２５０（図２）を含む領域のＢｒａｇｇ反射条件を測定する。
【００２７】
上述したように、コロイド結晶相２２０にはコロイド結晶が存在する。単分散微粒子系が作るコロイド結晶の結晶格子の種類は、一般に、予め決まっている。したがって、コロイド結晶相２２０、すなわち、コロイド結晶相２２０中のコロイド結晶の容器２００の側壁に平行な格子面によってＢｒａｇｇ反射条件が得られる。なお、本明細書において、Ｂｒａｇｇ反射条件の測定とは、Ｂｒａｇｇ波長とＢｒａｇｇ反射角との少なくとも一対の値を決定することを意味する。
【００２８】
Ｂｒａｇｇ反射条件の測定には、例えば、光スペクトル測定が採用され得る。Ｂｒａｇｇ反射条件は、沈殿層２１０（図２）におけるコロイド結晶相２２０とコロイド非結晶相２３０との間の界面２５０を含む部分の光透過スペクトルまたは光反射スペクトルを測定することによって得られる光強度の差異から求められる。具体的には、Ｂｒａｇｇ反射条件を満たす波長の光強度は、Ｂｒａｇｇ反射条件を満たさない波長の光強度と異なる。これにより、容器２００の側壁に対する入射光の角度をＢｒａｇｇ反射角とする格子面によるＢｒａｇｇ波長を求めることができる。より詳細には、光スペクトル測定が光反射スペクトル測定である場合、Ｂｒａｇｇ反射条件を満たす波長部分が、反射強度の極大を与える。この極大値に相当する波長が、Ｂｒａｇｇ波長となる。
【００２９】
光反射スペクトル測定において、位置分解スペクトル測定を採用すれば、界面２５０から離れた、コロイド結晶化臨界濃度よりも高い濃度のコロイド結晶相２２０の領域からの影響を低減することができる。したがって、より高精度でコロイド結晶化臨界濃度を決定することができる。このような位置分解スペクトル測定には、例えば、光ファイバを用いて狭い範囲の光のみを受光する方法、線状のスリットから受光した光をスリットに沿った位置の関数としてスペクトル測定する方法、界面２５０を含む小さな領域だけに測定光が当たるよう、その領域以外の領域をマスクで覆う方法などがある。
【００３０】
また、光反射スペクトル測定において、顕微鏡を用いて非常に高い空間分解能で分光を行う顕微分光測定を採用してもよい。この場合、測定領域を界面２５０を含む非常に小さな領域（例えば、界面２５０に対して±１０μｍの範囲）に限定した極めて高精度の測定が可能になる。
【００３１】
工程Ｓ１３０：工程Ｓ１２０で得られた測定結果に基づいて、コロイド結晶相２２０とコロイド非結晶相２３０との間の界面２５０における粒子濃度を算出する。
【００３２】
上述したように、粒子系が作るコロイド結晶の結晶格子の種類は既知である。したがって、この既知の結晶格子の幾何学的関係を用いて、Ｂｒａｇｇ反射条件から粒子濃度を求めればよい。このような算出は、当業者であれば容易に為し得る。なお、工程Ｓ１３０において、粒子濃度を算出するかわりに、Ｂｒａｇｇ波長を粒子濃度と読み替えてもよい。詳細には、後述するように、粒子濃度はＢｒａｇｇ反射角を特定すればＢｒａｇｇ波長と一対一に対応する。したがって、コロイド結晶化臨界濃度を粒子濃度で直接的に表現する代わりに、ある特定のＢｒａｇｇ反射角に対応するＢｒａｇｇ波長を示す粒子濃度として、Ｂｒａｇｇ波長を用いて間接的にコロイド結晶化臨界濃度を表現することも可能である。
【００３３】
以上説明してきたように、本発明の方法によれば、遠心力を作用させることによって、単一の試料内にコロイド結晶化臨界濃度を含む濃度勾配を容易に得ることができる。したがって、従来に比べて省力的にコロイド結晶化臨界濃度を決定することができる。
【００３４】
次に本発明の方法の有効性を例証するために、被検微粒子分散液として、粒子が単分散性の高い市販のポリスチレン粒子（粒径１９８ｎｍ）であり、液体溶媒が水である場合について実施例を述べるが、本発明は実施例に限定されるものではないことに留意されたい。なお、実施例では、本発明の方法がコロイド結晶化臨界濃度の異なる様々な被検微粒子分散液に適用できることを例示するために、上記被検微粒子分散液に、さらに、適宜量の塩化ナトリウムを添加することによってコロイド結晶化臨界濃度を意図的に変えた被検微粒子分散液を用いた。本発明の方法を適用するために、被検微粒子分散液中に塩が存在するかどうかは要件事項ではないことは言うまでもない。また、本発明の方法が、上述したように塩以外の添加物によって調整されたコロイド結晶化臨界濃度を有する被検微粒子分散液に適用可能であることに留意されたい。
【実施例１】
【００３５】
実施例１においては、これらポリスチレン粒子と水と塩化ナトリウムとを粒子濃度が１０％、塩化ナトリウム濃度が１ｍＭとなるように調製し、被検粒子分散液を得た。被検粒子分散液を図２に示される容器２００に充填した。容器２００は、直方体状の透明プラスチック製キャピラリー容器であった。容器２００の遠心力が作用する方向の片の長さは約５０ｍｍ、その方向に垂直な方向の片の長さは、それぞれ、約９ｍｍおよび約０．１ｍｍであった。調製した被検粒子分散液は、粒子濃度約１０％で約４５μｌであった。
【００３６】
被検粒子分散液が充填された容器２００を卓上遠心機Ｈ−１０３ＮＲ、Ｋｏｋｕｓａｎ、Ｔｏｋｙｏ、Ｊａｐａｎにセットし、回転させた。遠心機の回転条件は、回転速度２０００ｒｐｍ（重力加速度：約７００Ｇ）、回転時間は２０時間であった。この結果、容器２００内に沈殿層２１０（図２）が形成された。
図３は、本発明による沈殿層の一部を示す模式図である。
【００３７】
図３において、図２と同様の要素には同様の参照番号を付し、その説明を省略する。沈殿層２１０の底部には透明度の高い、照明光の条件によって種々の色に輝くコロイド結晶相２２０を目視確認した。コロイド結晶相２２０の直上には懸濁したコロイド非結晶相２３０を目視確認した。容器２００の底部からの位置（すなわち、高さ）６ｍｍ、７．７５ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０．７５ｍｍ、１１．２５ｍｍ、１１．５ｍｍおよび１２．７５ｍｍを、それぞれ、測定点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇおよびｈとした。測定点ａ〜ｆは、目視にてコロイド結晶相２２０と判定した領域内に位置し、測定点ｇおよびｈは、目視にしてコロイド非結晶相２３０と判定した領域内に位置する。測定点ｆとｇとの間が、コロイド結晶相２２０とコロイド非結晶相２３０との間の界面２５０と予想される。
【００３８】
図４は、図３に示す沈殿層の位置分解スペクトル測定の結果を示す図である。
図３に示される遠心力が作用する方向Ａ（すなわち、界面２５０に垂直な方向）に沿って、測定点ａ〜ｈまでを正反射位置分解スペクトル測定を行った。なお、測定は、遠心処理後約１日経過後に行った。位置分解スペクトル測定は、平面分光測定装置ＩｍＳｐｅｃｔｏｒＶ１０、ＫａｗａｓａｋｉＳｔｅｅｌ  Ｔｅｃｈｎｏ−ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐ．、Ｃｈｉｂａ、Ｊａｐａｎを用いた。測定条件は、方向Ａの位置分解能が０．１ｍｍ、波長分解能が１ｎｍであった。
【００３９】
図４に示されるように、スペクトルａ〜ｅは、明瞭な極大を示した。スペクトルｆは、明瞭ではないものの極大を示した。一方、スペクトルｇおよびｈは、極大を示さなかった。このスペクトル強度の極大が、Ｂｒａｇｇ反射に起因する。したがって、極大を与える波長がＢｒａｇｇ波長に相当する。ここで、得られたＢｒａｇｇ反射角は、正反射であるので９０度である。Ｂｒａｇｇ波長は、コロイド結晶相２２０とコロイド非結晶相２３０との間の界面２５０において、最大値６３５ｎｍを示し、それより長い波長ではスペクトルの極大は見られなかった。以上より、界面２５０におけるＢｒａｇｇ波長を６３５ｎｍとし、Ｂｒａｇｇ反射角を９０度と決定した。
【００４０】
次に、既知の結晶学的関係に基づいて、決定されたＢｒａｇｇ波長およびＢｒａｇｇ反射角から界面２５０におけるコロイド結晶化臨界濃度を以下のようにして求めた。なお、ここでは、得られるコロイド結晶の結晶構造は、各格子点に１個の粒子が位置する面心立方構造であり、その最稠密格子面である１１１面は、容器２００（図２）の側壁に平行に配向していることが分かっている。したがって、図４にて確認したＢｒａｇｇ反射はコロイド結晶の１１１面に起因する。
【００４１】
結晶学によれば、Ｂｒａｇｇ反射角θとＢｒａｇｇ波長λとＢｒａｇｇ反射を起こす結晶格子面の間隔ｄとは、
関係λ＝２ｎｄｓｉｎθ      …（１）
を満たす。ここで、ｎはコロイド結晶の有効屈折率である。ｎは、近似的に、
関係ｎ＝ｎpφ＋ｎw（１−φ）      …（２）
を満たす。ここでｎpは粒子材質（実施例ではポリスチレン）の屈折率であり、ｎwは液体溶媒（実施例では水）の屈折率であり、φは粒子の体積分率濃度（すなわち、被検粒子分散液中に占める粒子の体積分率であり、粒子が１００％である場合を１と定義する。）である。結晶格子面の間隔ｄと粒子の体積分率濃度φとは、結晶の幾何学的関係として、
関係φ＝（２π／９√３）（ａ／ｄ）3      …（３）
を満たす。ここで、ａは粒子の直径である。
上式（１）、（２）および（３）から以下の式（４）が求められる。
φ＝（２π／９√３）[２ａ｛ｎpφ＋ｎw（１−φ）｝ｓｉｎθ／λ]3…（４）
式（４）にａ＝１９８ｎｍ、ｎp＝１．５９、ｎw＝１．３３、θ＝９０度、λ
６３５ｎｍを代入し、φを求めたところ、φ＝０．２６８となった。この値が、コロイド結晶化臨界濃度になる。
【００４２】
上式（４）から明らかなように、粒子の直径、粒子の屈折率、液体溶媒の屈折率が共通する試料において、Ｂｒａｇｇ反射角を共通にする（すなわち、Ｂｒａｇｇ反射角は一定である）と仮定することによって、粒子の体積分率濃度φとＢｒａｇｇ波長λとは一対一で対応する。したがって、コロイド結晶化臨界濃度を粒子の体積分率濃度で表現する変わりに、Ｂｒａｇｇ波長で表現することができる。本発明におけるコロイド結晶化臨界濃度は、粒子の体積分率濃度以外の物理量で表現されてもよいことに留意されたい。
【実施例２】
【００４３】
実施例１では、遠心処理後、約１日経過した試料についてスペクトル測定を行った場合を記した。遠心処理後の時間経過と共に、沈殿層内の粒子分布は粒子の拡散により徐々に変化する。この粒子分布の変化に伴い、界面位置も変化し得る。実施例２では、遠心処理後の経過時間が、それぞれ、（ａ）直後、（ｂ）２日後、（ｃ）４日後、および、（ｄ）８日後、において、上記と同様に位置分解スペクトル測定を行った。それ以外は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。測定結果を表１に示し、後述する。以上の実施例においては、位置分解スペクトル測定が反射スペクトル測定であったが、これを透過スペクトル測定に置き換えることができる。Ｂｒａｇｇ波長は反射スペクトルでは強度が極大となる波長として現れたが、透過スペクトルでは強度が極小となる波長として現れる。前記実施例２（ａ）と同様の試料について透過スペクトル測定を行った結果を実施例２（ｅ）として表１に示し、後述する。
【実施例３】
【００４４】
実施例３は、回転時間を２４時間とした以外は、実施例２（ｅ）と同様であるため、説明を省略する。位置分解スペクトル測定の結果を表１に示し、後述する。
【実施例４】
【００４５】
実施例４は、回転速度を１０００ｒｐｍとした以外は、実施例２（ｅ）と同様であるため、説明を省略する。位置分解スペクトル測定の結果を表１に示し、後述する。
【実施例５】
【００４６】
実施例５では、塩化ナトリウムの添加量を変化させ、本発明による方法の測定限界を調べた。添加塩化ナトリウム濃度と回転時間とが、それぞれ、（ｆ）５ｍＭ、２０時間、（ｇ）２０ｍＭ、２０時間、および、（ｈ）８０ｍＭ、５時間である以外は、実施例２（ａ）と同様であるため、説明を省略する。位置分解スペクトル測定の結果を表１に示し、後述する。
【００４７】
【表１】
2006052953.tif 000003
【００４８】
表１の実施例１および実施例２（ａ）〜（ｄ）に示されるように、得られたＢｒａｇｇ波長は、±４ｎｍ以内の精度で一致し、実質的に遠心処理後の経過時間依存性はなかった。実施例２（ａ）および実施例２（ｅ）に示されるように、スペクトル測定として反射スペクトル測定を採用した場合も、透過スペクトル測定を採用した場合も、得られるＢｒａｇｇ波長は、±４ｎｍ以内の精度で一致し、反射スペクトルと透過スペクトルとの数値的な差異はなかった。このことより、本発明の方法はＢｒａｇｇｇ波長の測定方法に依存しないことが分かった。
【００４９】
同様に、実施例２（ｅ）および実施例３に示されるように、回転時間を変化させた場合も、得られたＢｒａｇｇ波長は、±４ｎｍ以内の精度で一致し、回転時間依存性はなかっ
た。また、実施例２（ｅ）および実施例４に示されるように、回転速度を変化させた場合も、得られたＢｒａｇｇ波長は、±４ｎｍ以内の精度で一致し、回転速度依存性はなかった。したがって、本発明は、厳しい測定条件を必要としないため、容易に用いることができる。
表１の実施例２（ａ）および実施例５（ｆ）〜（ｈ）に示されるように、塩化ナトリウムの添加量の増大にしたがって、コロイド結晶化臨界濃度の値も増大した。本発明による方法によれば、コロイド結晶化臨界濃度の値に依存せず測定することができる。特に、コロイド結晶化臨界濃度の値が大きい場合であっても正確に測定できるため、本発明による方法を種々の材料に対して広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の方法によれば、単一の少量の試料のみを調製し、回転させるだけでよいので、従来に比べて省力的にコロイド結晶化臨界濃度を決定することができる。これにより、コロイド結晶化に適した微粒子の開発や、コロイド結晶作製条件の設計が容易になり、延いてはコロイド結晶の製造コストが下がり、コロイド結晶の産業利用が推進される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による微粒子系のコロイド結晶化臨界濃度を決定する工程を示す図
【図２】本発明による遠心力を作用させた後の容器内に形成された沈殿層の模式図
【図３】本発明による沈殿層の一部を示す模式図
【図４】図３に示す沈殿層の位置分解スペクトル測定の結果を示す図
【符号の説明】
【００５２】
２００  容器
２１０  沈殿層
２２０  コロイド結晶相
２３０  コロイド非結晶相
２４０  上澄み液相
２５０  界面
【図１】
2006052953.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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