(57)【要約】      （修正有）【課題】近赤外波長領域で動作可能なカーボンナノチューブを利用した可飽和吸収体として、光学的に均一な品質を有し光透過性および耐熱性に優れた材料および製造方法を提供する。【解決手段】カーボンナノチューブ、アミド系極性有機溶媒並びに非イオン性界面活性剤及び／又はポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）からなるカーボンナノチューブ分散溶液を溶剤に可溶なポリイミドの有機溶媒混合溶液に混合することによって得られる光学的品質に優れるカーボンナノチューブ分散ポリイミド可飽和吸収体。また、この製造方法として、アミド系極性有機溶媒及び非イオン性界面活性剤混合溶液に、強攪拌処理を行いながら単層カーボンナノチューブを混合分散し、得られた分散溶液をポリイミド混合有機溶媒に混合した後、溶媒を除去すること。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブ、アミド系極性有機溶媒並びに非イオン性界面活性剤及び／又はポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）からなるカーボンナノチューブ分散溶液を溶剤に可溶なポリイミドの有機溶媒混合溶液に混合することによって得られる光学的品質に優れるカーボンナノチューブ分散ポリイミド可飽和吸収体。
【請求項２】
カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである請求項１に記載の可飽和吸収体。
【請求項３】
アミド系極性有機溶媒がＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）及び／又はジメチルアセトアミドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の可飽和吸収体。
【請求項４】
非イオン性界面活性剤がポリオキシエチレン系界面活性剤であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の可飽和吸収体。
【請求項５】
カーボンナノチューブ分散液中の非イオン性界面活性剤の配合量が０．００５〜５重量％であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の可飽和吸収体。
【請求項６】
カーボンナノチューブ分散溶液中のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の配合量が０．１〜１０重量％であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の可飽和吸収体。
【請求項７】
アミド系極性有機溶媒及び非イオン性界面活性剤混合溶液に、強攪拌処理を行いながら単層カーボンナノチューブを混合分散し、得られた分散溶液をポリイミド混合有機溶媒に混合した後、溶媒を除去することを特徴とする可飽和吸収体の製造方法。
【請求項８】
アミド系極性有機溶媒及び非イオン性界面活性剤混合溶液に、強攪拌処理を行いながら単層カーボンナノチューブを混合分散し、さらにポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を混合し、得られた分散溶液をポリイミド混合有機溶媒に混合した後、溶媒を除去することを特徴とする可飽和吸収体の製造方法。
【請求項９】
得られた単層カーボンナノチューブ分散溶液を保留粒子径０．１〜３．０μｍのフィルター処理することによって微細な単層カーボンナノチューブのみを含む溶液とすることを特徴とする請求項７又は８に記載の可飽和吸収体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単層カーボンナノチューブが均一に分散したポリイミドを利用した近赤外波長域の可飽和吸収体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次の非線形光学効果の一種である可飽和吸収効果は、物質の光実励起を伴う大きな非線形光学効果であり、物質の屈折率の実部・虚部のいずれもが光の強度によって大きく変化する効果である。この効果は、例えば、光信号を電気信号に変換することなく光信号のままスイッチングできる全光スイッチに利用することができる。また、モード同期パルスレーザーにおける受動的モードロッカーや、Ｑスイッチパルスレーザーにおける受動的Ｑスイッチとしても利用できる。この他にも、屈折率や反射率・透過率などの光学的性質を入射光の強度に応じて非線形に変化させることを利用した多様な非線形光学素子や装置に利用することができる。可飽和吸収効果を利用した素子は受動的素子として機能するので、電気変調や磁気変調などを用いた能動的素子を用いる場合に比べて、装置をコンパクトで安定で安価なものにできる利点を有する。とくに、近赤外領域はいくつかの重要な固体レーザーの発振波長領域であり、また光通信で用いられる波長領域でもあるので、光応用の観点からも、優れた可飽和吸収材料の開発が望まれている波長領域である。
【０００３】
このような近赤外領域で可飽和吸収効果を有する材料として、カーボンナノチューブが注目されている。カーボンナノチューブは、炭素原子によりなる６角網目状のシート状の構造がチューブの軸に平行になって管を形成したものであり、そのユニークな機械的、電気的、熱的、及び光学的特性が注目されている。カーボンナノチューブには６角網目のチューブの数によって、多層のもの（ＭＷＮＴ）と単層のもの（ＳＷＮＴ）があるが、半導体的性質を示すＳＷＮＴが強い光学吸収を近赤外領域（０．７〜２μｍ）で持つことが知られており、光通信波長領域で動作する光学素子へのＳＷＮＴの応用について検討されている。例えば、ガラス基板上に溶液分散したＳＷＮＴをスプレーして薄膜化したものを可飽和吸収体として利用することが提案されている（下記特許文献１参照）。しかしながら、ガラス基板上へのＳＷＮＴ溶液のスプレー塗布の場合、塗布厚にむらが生じ、また、カーボンナノチューブが不均一に凝集して付着するので、ＳＷＮＴをガラス基板上に光散乱が少なく光学的に均一に薄膜化することが困難であった。このために場所によって光学的品質にバラツキが大きく、再現性のあるデバイスを作製することができなかった。また、ガラス基板上への付着が弱く、安定したデバイスを作製するのが困難であった。
【０００４】
また、ポリイミドとカーボンナノチューブからなる非線形光学材料も提案されているが、実際には、ＳＷＮＴをポリイミドに均一に混合分散することは困難であり、実用上満足のいく材料が形成できていないのが現状である。例えば、下記の特許文献２では、ＳＷＮＴを超音波をかけながらγ−ブチロラクトン溶媒に溶解させ、ポリイミドも同じγ−ブチロラクトン溶媒に溶解させ、両者を混合することによって、ＳＷＮＴとポリイミドの混合をおこなっているが、実際には、ＳＷＮＴはγ−ブチロラクトンに溶解することは困難であり、仮に混合できたとしても、均一に分散することはできない。したがって、ＳＷＮＴをポリイミドに均一に分散することにより、光散乱が少なく光学的に均一なポリイミド材料を製造することはできなかった。
【特許文献１】特開２００３−１２１８９２号公報
【特許文献２】米国特許公開公報  ２００２／０１７６６５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、近赤外波長領域で動作可能なカーボンナノチューブを利用した可飽和吸収体として、光学的に均一な品質を有し、かつ、光透過性および耐熱性に優れた材料およびその製造方法を提供することにある。そのために、透明性及び耐熱性を有する材料にカーボンナノチューブを均一に分散することができれば、デバイス作製の再現性に優れ、均一な光透過性および耐熱性を有する可飽和吸収体を得ることができるはずである。この点で、ポリイミドは各種機能材料として広く使用されており、透明性及び耐熱性に優れ、かつガラス等の基板上に薄膜形成・加工したり、自立したフィルムにしたり、光導波路加工したりすることが可能なので、これにカーボンナノチューブを分散することができれば、優れた可飽和吸収材料を提供することができる。
【０００６】
一般に、カーボンナノチューブを材料に分散させようとすると、カーボンナノチューブどうしの強い相互の凝集力（ファンデールワールスの力）によって、カーボンナノチューブが束状及び縄状になってしまい均一に分散させることは極めて困難である。カーボンナノチューブのこのような特性のために、ポリイミドに対してカーボンナノチューブを混合・分散することは困難であった。特に、カーボンナノチューブが均一に分散した光学的品質にすぐれたポリイミド材料を形成することは極めて困難であった。
【０００７】
そこで、本発明においては、いかにポリイミドにカーボンナノチューブを均一に分散させることができるかが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ポリイミドの透明性及び耐熱性に着目し、ポリイミドにカーボンナノチューブを均一に分散させることによって、工学的に均質で、透明性及び耐熱性に優れ、かつデバイス製造の再現性に優れた可飽和吸収体を提供する。
【０００９】
特に、ポリイミドにカーボンナノチューブを均一に分散させるために、非イオン性界面活性剤及び／又はポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）をアミド系極性有機溶媒、特に、ＮＭＰ（Ｎメチルピロリドン）及び／又はジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）に溶解させることによって、溶剤に可溶なポリイミドにカーボンナノチューブを均一に分散することによって、上記課題を解決するものである。
【００１０】
本発明の具体的な構成は次のとおりである。
（１）カーボンナノチューブ、アミド系極性有機溶媒並びに非イオン性界面活性剤及び／又はポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）からなるカーボンナノチューブ分散溶液を溶剤に可溶なポリイミドの有機溶媒混合溶液に混合することによって得られる光学的品質に優れるカーボンナノチューブ分散可飽和吸収体。
（２）カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）である上記（１）に記載のカーボンナノチューブ分散可飽和吸収体。
（３）アミド系極性有機溶媒がＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）及び／又はジメチルアセトアミドである上記（１）又は（２）に記載の可飽和吸収体。
（４）非イオン性界面活性剤がポリオキシエチレン系界面活性剤である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の可飽和吸収体。
（５）カーボンナノチューブ分散液中の非イオン性界面活性剤の配合量が０．００５〜５重量％である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の可飽和吸収体。
（６）カーボンナノチューブ分散溶液中のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の配合量が０．１〜１０重量％である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の可飽和吸収体。
（７）アミド系極性有機溶媒及び非イオン性界面活性剤混合溶液に、強攪拌処理を行いながら単層カーボンナノチューブを混合分散し、得られた分散溶液をポリイミド混合有機溶媒に混合した後、溶媒を除去することを特徴とする可飽和吸収体の製造方法。
（８）アミド系極性有機溶媒及び非イオン性界面活性剤混合溶液に、強攪拌処理を行いながら単層カーボンナノチューブを混合分散し、さらにポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を混合し、得られた分散溶液をポリイミド混合有機溶媒に混合した後、溶媒を除去することを特徴とする可飽和吸収体の製造方法。
（９）得られた単層カーボンナノチューブ分散溶液を保留粒子径０．１〜３．０μｍのフィルター処理することによって、微細な単層カーボンナノチューブのみを含む溶液とすることを特徴とする（７）又は（８）に記載の可飽和吸収体の製造方法。  
【００１１】
本発明で用いられるカーボンナノチューブは、単層又は多層のカーボンナノチューブでどちらでもよいが、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）が好ましい。カーボンナノチューブ、特に、ＳＷＮＴは高い可飽和吸収機能を有することが知られている。カーボンナノチューブの製造方法としては、特に制限されるものではなく、触媒を用いる熱分解法（気相成長法と類似の方法）、アーク放電法、およびレーザー蒸発法、ＨｉＰｃｏ法（Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｓｕｕｒｅ  ｃａｒｂｏｎ  ｍｏｎｏｘｉｄｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）等、従来公知のいずれの製造方法を採用しても構わない。
【００１２】
以下に、レーザー蒸発法により、本発明に好適なＳＷＮＴを作成する手法について例示する。原料として、グラファイトパウダーと、ニッケルおよびコバルト微粉末混合ロッドを用意した。この混合ロッドを６６５ｈＰａ（５００Ｔｏｒｒ）のアルゴン雰囲気下、電気炉により１，２５０℃に加熱し、そこに３５０ｍＪ／ＰｕｌｓｅのＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波パルスを照射し、炭素と金属微粒子を蒸発させることにより、ＳＷＮＴを作製した。
【００１３】
以上の作製方法は、あくまで典型例であり、金属の種類、ガスの種類、電気炉の温度、レーザーの波長等を変更しても差し支えない。また、レーザー蒸発法以外の作製法、例えば、ＣＶＤ法やアーク放電法、一酸化炭素の熱分解法、微細な空孔中に有機分子を挿入して熱分解するテンプレート法、フラーレン・金属共蒸着法等、他の手法によって作製されたＳＷＮＴを使用しても差し支えない。
【００１４】
ポリイミドは、１９６３年デュポン社によって開発された樹脂であり、耐熱性に優れ、透明性を有し、機械的特性にも優れた樹脂であり、各種電子材料等に機能性樹脂として
多用されている。本発明では、カーボンナノチューブを均一に分散させるため、溶剤に可溶なポリイミドが使用される。
【００１５】
一般に、ポリイミドは溶剤に難溶であり、通常のポリイミドでは、カーボンナノチューブを均一に分散することは困難である。したがって、本発明では、酸ジ無水物と芳香族ジアミンの組み合わせ方法、分子量及び分子量分布によって溶剤に対する溶解性を調整することによって、あらかじめ溶剤に可溶なポリイミドを準備することが重要である。一般に、２成分系のポリイミドは溶剤に可溶なものが多く、更に３成分系にすると溶解度が増す。このような溶剤に可溶なポリイミドとしては、芳香族ポリイミドが好ましい。特に、好ましくは、ブロック共重合芳香族ポリイミドが用いられる。
【００１６】
本発明では、このような溶剤に可溶なポリイミドにカーボンナノチューブを均一に分散させるために、ＳＷＮＴを、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）溶媒並びに非イオン系界面活性剤混合溶媒及び／又はポリビニルピロリドン(ＰＶＰ)混合溶媒に入れて混合し、超音波で処理して、ＳＷＮＴ分散溶媒を作製する。次に、これらのＳＷＮＴ分散溶液を超遠心分離機で分離又はガラス繊維濾紙やメンブレンフィルターでろ過して、微細なＳＷＮＴのみが分散した溶媒とする。ろ過は、ＳＷＮＴ分散液の段階で行ってもよいし、分散液をポリイミド混合有機溶媒と混合した後に行うこともできる。
【００１７】
本発明で用いられるアミド系極性有機溶媒としては、具体的には、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などのいずれも用いることができるが、特に好ましくは、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）及び／又はジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）を用いることができる。これらは、多くの有機物（低級炭化水素を除く）、無機物、極性ガス、天然および高分子樹脂を溶かすことができる。本発明で使用される溶剤に可溶なポリイミドは、これらのアミド系極性有機溶媒に溶解することができる。したがって、カーボンナノチューブをこれらの溶媒に均一に分散することができれば、その分散液に溶剤に可溶なポリイミドを溶かすことによってカーボンナノチューブが均一に分散した溶剤に可溶なポリイミドを得ることができる。
【００１８】
本発明で用いられる非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン系、多価アルコールと脂肪酸エステル系、この両者を併せ持つ系のいずれであってもよいが、特に好ましくは、ポリオキシエチレン系のものが用いられる。ポリオキシエチレン系界面活性剤の例としては、脂肪酸のポリオキシエチレン・エーテル、高級アルコールのポリオキシエチレン・エーテル、アルキル・フェノール・ポリオキシエチレン・エーテル、ソルビタン・エステルのポリオキシニチレン・エーテル、ヒマシ油のポリオキシエチレン・エーテル、ポリオキシ・プロピレンのポリオキシエチレン・エーテル、脂肪酸のアルキロールアマイドなどがある。多価アルコールと脂肪酸エステル系界面活性剤の例としては、モノグリセライト型界面活性剤、ソルビトール型界面活性剤、ソルタビン型界面活性剤、シュガーエステル型界面活性剤などがある。
【００１９】
これら非イオン性界面活性剤の添加量は、ＳＷＮＴの配合量、配合するアミド系極性有機溶媒の種類によって適宜定めることができるが、一般には、０．００５〜１０％であれば、ＳＷＮＴの十分な分散効果を得ることができる。０．００５％以下であると、ＳＷＮＴに対する界面活性剤の量が不足するために、一部のナノチューブは凝集して沈殿物が生じてしまう。また、１０％以上であると、界面活性剤分子の溶媒中での分子回転が困難になるために、疎水性のナノチューブ表面に十分な量の界面活性剤の疎水部が吸着することが出来なくなり、微細なナノチューブの分散には不都合である。また、ＳＷＮＴの配合量を０．００５〜０．０５％にした場合、非イオン性界面活性剤の配合量は、０．０１〜５％がよい。  
【００２０】
また、ＳＷＮＴの配合量は、使用目的によっても異なるが、分散性が得られる限り特に限定されるものではない。ＳＷＮＴを用いて、ＮＭＰ及びポリオキシエチレン系の界面活性剤の混合溶液に分散した場合、最大０．０５％まで分散することができる。
【００２１】
本発明でいう強力攪拌とは、超音波処理、超振動処理などによって行う攪拌をいう。好ましくは、超音波処理が用いられる。本発明で使用される超音波は、２０ｋＨｚ，１５０Ｗ及び２８ｋＨｚ，１４０Ｗを用い、約１時間処理することによって良好な分散効果を得ることができたが、本発明の超音波の条件はこれに限定されるものではない。配合されるカーボンナノチューブの量、アミド系極性有機の種類等によって、適宜、定めることが可能である。
【００２２】
本発明で使用されるフィルターは、ガラス繊維フィルター、メンブランフィルターなどが用いられる。その際、保留粒子径は、目的に応じて適宜定めることができる。保留粒子径とは、ＪＩＳ  ３８０１で規定された硫酸バリウムなどを自然ろ過したときの漏洩粒子径により求めたものであるが、実質的には、フィルターの平均孔径に相当する。例えば、光散乱の低減を利用した光学機器に応用する場合、フィルターの保留粒子径は小さいほどよいが、一般には保留粒子径０．１〜２．０μｍ、好ましくは０．１〜１．０μｍのものを用いることができる。
【００２３】
本発明で用いられるカーボンナノチューブ分散溶媒には、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を混合してもよい。ポリビニルピロリドンは、カーボンナノチューブの表面に吸着し、カーボンナノチューブを包むいわゆるラッピング効果を有することが知られている。したがって、本発明におけるカーボンナノチューブ分散液に混合することにより、カーボンナノチューブの凝集及び再凝集が防止される効果を有するものと考えられる。
【００２４】
カーボンナノチューブ分散溶媒中のポリビニルピロリドンの配合量は、カーボンナノチューブの配合量によって適宜定めることができるが、好ましくは０．１％〜１０％とするとよい。
【００２５】
ここで、ポリビニルピロリドリンはカーボンナノチューブの表面に吸着し、カーボンナノチューブが凝集及び再凝集するのを防ぐ効果を有する。この分散溶媒をブロック共重合ポリイミドの有機溶媒、例えば、ＮＭＰ溶液に混合する。得られた混合溶液は、例えば、基板上にスピンコートなどにより塗布した後、溶媒を蒸発させることによって薄膜化することができる。このようにして、本発明のカーボンナノチューブ分散ポリイミドが得られる。
【００２６】
得られたカーボンナノチューブ分散ポリイミド溶液は、溶液が適度な粘度となるようにＮＭＰ溶媒を真空中で一部蒸発させた後、混合溶液の一部をガラス基板上に垂らして、ドクターブレード法、スピンコート法などにより塗布し、ＮＭＰ溶媒を蒸発させることにより薄膜を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明で形成されるカーボンナノチューブ分散ポリイミド薄膜の可飽和吸収機能について、実際にカーボンナノチューブ分散ポリイミド薄膜を作製して、以下のように検証した。これは、本発明の実施例であって、本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
（カーボンナノチューブ分散液の作製）
ＳＷＮＴ（３ｍｇ）を、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）溶媒（３０ｇ）と非イオン性界面活性剤Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（３０ｍｇ）の混合溶媒に入れて混合し、超音波（２０ｋＨｚ）で５時間処理した。次に、この分散溶液をガラス繊維濾紙（ＧＣ−５０、保留粒子径０．５μｍ）で濾過し、カーボンナノチューブ分散溶媒を得た。
【００２９】
（カーボンナノチューブ分散ポリイミドの作製）
市販の溶剤に可溶なポリイミド（株式会社ピーアイ技術研究所製Ｑ−ＡＤ−ＸＡ１００ＫＩ）をＮＭＰ溶媒（３０ｇ）に溶解させた。得られたポリイミド混合溶媒と上記で得られたカーボンナノチューブ分散液を混合し、攪拌したところ、黒色に着色した均一な溶液を得た。混合溶液が適度な粘度となるようにＮＭＰ溶媒を真空中で一部蒸発させた後、混合溶液の一部をガラス基板上に垂らしてドクターブレード法により展開し、ＮＭＰ溶媒を蒸発させることにより薄膜を形成した。この薄膜を光学顕微鏡で観察したところ、ナノチューブの凝集体は観察されなかった。また、顕微ラマン測定および可視・近赤外光吸収スペクトル測定を行ったところ、ナノチューブのラマンシグナルおよび光吸収が検出された。このように、ＳＷＮＴを溶剤可溶ポリイミドに均一に分散できることが確認できた。
【００３０】
（可飽和吸収機能の検証）
上記で得られたＳＷＮＴ分散ポリイミドの可飽和吸収効果を確認するために、Ｚスキャン法と称される手法で、可飽和吸収機能を測定した。
【００３１】
図２に示すように、フェムト秒ファイバーレーザー装置１のファイバー光出力端に可変光減衰器２を設置して、強度可変とした出力光をシングルモード光ファイバー３で伝送し、ファイバー端から空間に拡がりながら出力された光をレンズ４で平行光にし、さらにレンズ５に入射させ、レンズ５と受光器７の間の中間点（焦点Ｘ）に集光させる。そして、レーザー光の進行方向に沿って、レンズ４側から受光器７側に向けて、測定対象となる試料６を移動させる。試料６の位置Ｚについて、焦点Ｘを０（ゼロ）として、焦点Ｘからレンズ４側の位置を−（マイナス）で表記し、受光器７側の位置を＋（プラス）で表記すると、試料６に照射される単位面積あたりの光量がＺ＝０にて最も大きくなり、それよりも＋方向ないし−方向に隔たるほど光量が小さくなっていく。すなわち、試料６の位置Ｚを動かすだけで、試料６に照射する光強度の大小による透過率の変化を受光器７により測定することができる。
【００３２】
上記で得られたガラス基板上に形成した厚さ８０μｍのＳＷＮＴ分散ポリイミド薄膜を試料として、焦点Ｘ付近での透過率増加から、可飽和吸収機能の検証を行った。フェムト秒ファイバーレーザーは、波長１５６０ｎｍ、パルス幅３７０ｆｓ、繰り返し５０ＭＨｚのものを用い、光ファイバーはシングルモードファイバー、レンズ４，５は焦点距離１１ｍｍの非球面レンズを用いた。図３に焦点付近でのビーム径プロファイルを示す。
【００３３】
図４にＺスキャン法の測定結果を示す。図４において、横軸は試料の位置（Ｚ）、縦軸は焦点Ｘから十分離れた位置での透過光強度を１とした場合の規格化された透過光強度を示す。Ｚ＝０（焦点）付近で吸収減少に基づく透過率増加が見られ、またこの透過率増加は入射光の平均パワーが大きいほど顕著となることから、前記ＳＷＮＴ分散ポリイミド薄膜は、近赤外領域の吸収帯について吸収飽和を起こすことがわかった。
【実施例２】
【００３４】
実施例１で得られたポリイミドと、実施例１の分散溶媒に平均分子量３６万のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）粉末２００ｍｇを加えて攪拌溶解後濾過（保留粒子径０．５μｍ）して得られたＳＷＮＴ分散溶媒を混合攪拌した後、ガラス基板上にドクターブレード法によりＳＷＮＴ分散ポリイミド薄膜を形成した。得られた薄膜を光学顕微鏡で観察したちころ、ＳＷＮＴの凝集体は観察されなかった。
【００３５】
この薄膜を、実施例１同様Ｚスキャン法により可飽和吸収特性を測定した。Ｚ＝０（焦点）付近で透過率増加が見られることから、前記ＳＷＮＴ分散ポリイミド薄膜は近赤外領域の吸収帯について吸収飽和を起こすことがわかった。
【００３６】
（比較例１）
ＳＷＮＴ（１ｍｇ）を、γ−ブチロラクトン１０ｇに入れて混合し、超音波（２０ｋＨｚ）で１時間処理したところ、カーボンナノチューブが凝集した沈殿物が生じた。したがって、これを用いて、ポリイミドに混合、分散することはできなかった。
【００３７】
（比較例２）
ＳＷＮＴ（１ｍｇ）を、γ−ブチロラクトン１０ｇとポリオキシエチレン系界面活性剤であるＴｒｉｔｏｎ（商標）Ｘ−１００（１０ｍｇ）の混合溶液に入れて混合し、超音波（２０ｋＨｚ）で１時間処理したところ、黒濁液となった。次に、この黒濁液を２つに分離し、ガラス繊維濾紙（ＧＡ−１００、保留粒子径１．０μｍ）及びガラス繊維濾紙（ＧＣ−５０、保留粒子径０．５μｍ）で濾過し、濾過液を調べたところ、共に透明であり、ＳＷＮＴが濾過せず残留してしまったことが分かった。したがって、この方法では、ＳＷＮＴをポリイミドに均一に混合、分散することはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明で得られるＳＷＮＴ分散ポリイミドは、ＳＷＮＴがポリイミドに均一に分散しているため光散乱性が低下しており、また、赤外領域での可飽和吸収材料として非常に有益である。したがって、このような可飽和吸収特性を利用することによって、光スイッチ、受動モードロッカー、受動Ｑスイッチ、可飽和吸収ミラー、波形整形器、信号光の雑音低減装置などへの応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ガラス基板上に作製したＳＷＮＴ分散ポリイミド薄膜（厚さ８０μｍ）試料の線形吸収スペクトルであり、横軸に照射光の波長、縦軸に吸光度をプロットしたものである。
【図２】Ｚスキャン法を説明するための概略構成図である。
【図３】焦点Ｘ付近のビーム径のプロファイルであり、横軸に位置Ｚ、縦軸にビーム半径（ビーム中心部に対して光強度が５０％になる半径）をプロットしたものである。
【図４】Ｚスキャン法により、ガラス基板上に作製したＳＷＮＴ分散ポリイミド薄膜（厚さ８０μｍ）試料の可飽和吸収を測定した結果を示すグラフである。横軸に位置Ｚ、縦軸に焦点Ｘから−１５００μｍ離れた位置での透過率を基準とした規格化した透過率をプロットしたものである。入射レーザー光の平均パワーを変化させたときの挙動をまとめてある。
【符号の説明】
【００４０】
１  フェムト秒ファイバーレーザー装置
２  可変光減衰器
３  シングルモード光ファイバー
４  レンズ
５  レンズ
６  試料
７  受光器
【図１】
2005290292.tif 000002
【図２】
2005290292.tif 000003
【図３】
2005290292.tif 000004
【図４】
2005290292.tif 000005