(57)【要約】【課題】  室温において光で光の透過率を変化させることができるシアノ錯体と、これを用いて用途に応じた任意の形状が可能であり、室温で動作し且つ低コストな光スイッチ素子、光論理回路素子を提供する。【解決手段】  室温付近において光で透過率が変化するシアノ錯体をガラス、プラスチック、樹脂等に分散した透明固体からなる光スイッチ素子で、室温付近において光で透過率が変化するシアノ錯体を透明固体中に分散させて成型した光スイッチ素子１に励起光４を照射するとシアノ錯体の光透過率が増加し、参照光２の透過光強度が変化する。励起光４をｏｆｆすると、短時間で励起光４照射前の透過率に戻る。励起光４の照射、非照射により、参照光２の透過光強度をスイッチングする。【選択図】  図１
2005062529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の波長の励起光照射によって光透過率が室温で変化することを特徴とする、シアノ錯体。
【請求項２】
前記シアノ錯体は、アルカリ金属を含有したコバルト−鉄シアノ錯体化合物であることを特徴とする、請求項１に記載のシアノ錯体。
【請求項３】
前記アルカリ金属を含有したコバルト−鉄シアノ錯体化合物は、
化学組成式  Ｋx Ｃｏy ［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・ｚＨ2 Ｏ
ただし、０．４４≦ｘ≦０．５８、１．１５≦ｙ≦１．２４、４．１７≦ｚ≦５．５７で表わされることを特徴とする、請求項２に記載のシアノ錯体。
【請求項４】
前記化学組成式  Ｋx Ｃｏy ［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・ｚＨ2 Ｏ（ただし、０．４４≦ｘ≦０．５８、１．１５≦ｙ≦１．２４、４．１７≦ｚ≦５．５７）で表わされるコバルト−鉄シアノ錯体化合物は、
Ｋ0.44Ｃｏ1.22［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５７Ｈ2 Ｏ、
Ｋ0.52Ｃｏ1.15［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５２Ｈ2 Ｏ、
Ｋ0.53Ｃｏ1.18［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・４．４５Ｈ2 Ｏ、
Ｋ0.58Ｃｏ1.24［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・４．１７Ｈ2 Ｏ、
のいずれか１つであることを特徴とする、請求項３に記載のシアノ錯体。
【請求項５】
前記シアノ錯体は低温度領域で実現される光透過率が低い低温相と、高温度領域で実現される光透過率が高い高温相とを有し、前記特定の波長の励起光照射による光透過率の変化は、上記低温相である温度領域、または、上記低温相から上記高温相に到る遷移温度領域において生じ、これらの温度領域が室温領域であることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のシアノ錯体。
【請求項６】
前記励起光の波長は、前記シアノ錯体を、低光透過率状態から高光透過率状態に選択的に遷移させるエネルギーに対応した波長の光であることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載のシアノ錯体。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載のシアノ錯体と、励起光と、参照光とからなり、上記励起光を照射又は非照射して、上記参照光が上記シアノ錯体を透過する強度を大又は小にスイッチすることを特徴とする、シアノ錯体を用いた光スイッチ素子。
【請求項８】
請求項１〜６の何れかに記載のシアノ錯体を透明固体中に分散させて形成した任意形状の光スイッチ素子であることを特徴とする、シアノ錯体を用いた光スイッチ素子。
【請求項９】
請求項１〜６の何れかに記載のシアノ錯体が透明固体中に分散されており、この透明固体が棒状に成型され、この棒の一端部に照射される参照光と、棒の側面に照射される複数の励起光と、この複数の励起光の照射又は非照射により変調される上記棒の他端部から出射する上記参照光の透過光強度を検出する素子とからなり、この素子の出力から上記複数の励起光のＡＮＤ出力を得ることを特徴とする、シアノ錯体を用いた光論理回路素子。
【請求項１０】
請求項１〜６の何れかに記載のシアノ錯体が透明固体中に分散されており、この透明固体が、両端部を共通とし且つ中間部が複数の棒に分岐された棒状の構造体に成型され、この構造体の一端部に照射される参照光と、上記複数の各々の分岐の側面に照射される複数の励起光と、この複数の励起光の照射又は非照射により変調される上記構造体の他端部から出射する上記参照光の透過光強度を検出する素子とからなり、この素子の出力から上記複数の励起光のＯＲ出力を得ることを特徴とする、光論理回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の波長の励起光照射によって参照光の光透過率が室温で変化するシアノ錯体と、このシアノ錯体を用いた光スイッチ及び光論理回路素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信需要の拡大は止まるところを知らず、それに伴い、大容量、超高速通信技術への要望は高まるばかりである。大容量、超高速通信を可能にする技術として、光ファイバ通信が実用化されているが、現状では、信号伝送媒体として光を利用する段階に止まっており、光信号の変調復調、情報の記憶等は高度に発達した電子デバイスに依存している。現状の光で光を変換する光スイッチには、半導体量子井戸等の非線形光学効果を用いた光光変換器、電磁アクチュエータを用いた機械式光スイッチ、マイクロマシーニング技術を用いた光スイッチなどがある。
【０００３】
光光変換器は、高強度の光パルスを半導体量子井戸に照射して、非線形効果を誘起して屈折率を変化させ、光を偏向させて変調信号に応じた光光変換を行うものである。しかしながら、この装置は、高強度のパルス光を必要とし、装置が複雑で高コストになる。また他の光スイッチも、現状の高度に発達した電子デバイスを介在させる変換方式に比べて、製造コストが高く、エネルギー効率の点からも有利であるとはいえない。
このように、現状の光通信技術においては、光光変換素子といった情報通信に必要な処理を光のみで処理できる、エネルギー効率が高く、低コストな方法及び装置は実用化されていない。
【０００４】
一方、温度又は光照射によって磁化率が変化する分子磁性材料と呼ばれる物質がある。このような特性を有する分子磁性材料は、例えば、光メモリ、温度センサ等のデバイス材料として使用することができ、また分子設計によって特性を種々に調整できるため、今後の機能性材料として注目されている。
温度又は光照射によって磁化率が変化する分子磁性材料としては、アルカリ金属を含有したコバルト−鉄シアノ錯体化合物が知られている（特許文献１，２参照）。この物質の結晶構造は図１１に示すように、ＦｅとＣｏがＣＮを媒介として結合した面心立方格子を形成しており、アルカリ金属は格子間位置に存在している（例えば、非特許文献１参照）。この分子磁性材料は、温度または光励起をトリガーとして格子の再配列が起こり、ＣｏイオンとＦｅイオンとの間で電荷移動が生じ、磁化状態が変化すると考えられている（例えば、非特許文献２参照）。光照射により相転位が生じることは、電荷遷移により誘起されるスピン遷移効果（ＣＴＩＳＴ効果：Ｃｈａｒｇｅ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｐｉｎ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）として知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２４６０４４号公報
【特許文献２】特開２０００−２６９０１３号公報
【非特許文献１】Ｏ．Ｓａｔｏ  他３名，“Ｐｈｏｔｏｉｎｄｕｃｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｏｆ  ａ  Ｃｏｂａｌｔ−Ｉｒｏｎ  Ｃｙｎａｉｄｅ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ，３  Ｍａｙ  １９９６，Ｖｏｌ．２７２，ｐｐ．７０４−７０５
【非特許文献２】Ｎ．Ｓｈｉｍａｍｏｔｏ他４名“Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｐｉｎ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｎ  Ｃｏｂａｌｔ−Ｉｒｏｎ  Ｐｒｕｓｓｉａｎ  Ｂｌｕｅ  Ａｎａｌｏｇｕｅｓ”，Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｏｎ  Ｗｅｂ  ０１／２００２，  Ｖｏｌ．４  １，Ｎｏ．４，ｐｐ．６７８−６８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の分子磁性材料においては、極低温の５Ｋにおいて光照射により相転位が生じることは知られているが、室温付近で相転位が生じ、この相転位により光透過率特性などが大きく変化する分子磁性材料は知られていない。
【０００７】
従来、シアノ錯体の極低温において光照射による光透過率の変化は知られていたが、本発明者らは、室温付近においてシアノ錯体による光スイッチ作用を見出し、本発明に至ったものである。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、室温において光で光の透過率を変化させることができる、シアノ錯体と、これを用いた低コストの光スイッチ素子及び光論理回路素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を解決するために、本発明のシアノ錯体は、特定の波長の励起光照射によって光透過率が室温で変化することを特徴とする。
シアノ錯体は、好ましくは、アルカリ金属を含有したコバルト−鉄シアノ錯体化合物である。さらに好ましくは、アルカリ金属を含有したコバルト−鉄シアノ錯体化合物は、化学組成式Ｋx Ｃｏy ［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・ｚＨ2 Ｏ（ただし、０．４４≦ｘ≦０．５８、１．１５≦ｙ≦１．２４、４．１７≦ｚ≦５．５７）で表わされる。
また、さらに好ましくは、化学組成式Ｋx Ｃｏy ［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・ｚＨ2 Ｏ（ただし、０．４４≦ｘ≦０．５８、１．１５≦ｙ≦１．２４、４．１７≦ｚ≦５．５７）で表わされるコバルト−鉄シアノ錯体化合物は、
Ｋ0.44Ｃｏ1.22［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５７Ｈ2 Ｏ、
Ｋ0.52Ｃｏ1.15［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５２Ｈ2 Ｏ、
Ｋ0.53Ｃｏ1.18［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・４．４５Ｈ2 Ｏ、及び
Ｋ0.58Ｃｏ1.24［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・４．１７Ｈ2 Ｏ、
のうちのいずれかである。
また、励起光によって透過率が変化する温度領域は、シアノ錯体が光透過率が低い低温相である温度領域、または、低温相の温度領域から、シアノ錯体が光透過率の高い高温相に遷移するまでの低温相と高温相が混在する遷移領域の温度領域であり、この温度領域が室温領域であることが好ましい。
励起光の波長は、シアノ錯体を低光透過率状態から高光透過率状態に選択的に遷移させるエネルギーに対応した波長の光であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチは、上記のシアノ錯体と、励起光と、参照光とからなり、励起光を照射又は非照射して、参照光がシアノ錯体を透過する強度を大又は小にスイッチすることを特徴とする。
好ましくは、シアノ錯体を透明固体中に分散させて形成した任意形状の光スイッチ素子である。
【００１１】
さらに、本発明の光論理素子は、上記のシアノ錯体が透明固体中に分散されており、この透明固体が棒状に成型され、棒の一端部に照射される参照光と、棒の側面に照射される複数の励起光と、複数の励起光の照射又は非照射による棒の他端部から出射する参照光の透過光強度を検出する素子とからなり、素子の出力から複数の励起光のＡＮＤ出力を得ることを特徴とする。
また、本発明の光論理素子は、上記のシアノ錯体が透明固体中に分散されており、この透明固体が、両端部を共通とし且つ中間部が複数の棒に分岐された棒状の構造体に成型され、構造体の一端部に照射される参照光と、複数の各々の分岐の棒の側面に照射される複数の励起光と、複数の励起光の照射又は非照射による棒の他端部から出射する参照光の透過光強度を検出する素子とからなり、素子の出力から複数の励起光のＯＲ出力を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシアノ錯体は、特定の波長の励起光照射によって参照光の光透過率が室温で変化する性質を有するため、室温動作の光スイッチ、光論理回路用の光学材料として使用することができる。本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子によれば、室温で、且つ光で光を制御することができる。また、本発明のシアノ錯体を透明固体中に分散させて形成する光スイッチによれば、透明固体は光導波機能も有するから、用途に応じた最適の形状の光スイッチを製造することができる。さらに、本発明のシアノ錯体を透明固体中に分散させて形成する光論理演算回路素子によれば、透明固体は光導波機能も有するから、用途に応じた最適の形状の光論理回路素子を製造することができる。さらにまた、シアノ錯体及び透明固体は低コストであるから、低コストな光スイッチ素子及び光論理回路素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
初めに、本発明のシアノ錯体を用いた、光スイッチ素子及び光論理回路素子を説明し、実施例の中で、本発明のシアノ錯体が特定の波長の励起光照射によって光透過率が室温で変化することを説明する。
図１は本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子の構成を示す斜視図である。本発明の光スイッチ素子を有する装置１０は、シアノ錯体を用いた光スイッチ素子１と、シアノ錯体を用いた光スイッチ素子１に垂直に入射させた参照光２用の光源３と、シアノ錯体を用いた光スイッチ素子１に斜めに入射させた励起光４用の光源５とから構成されている。  シアノ錯体を用いた光スイッチ素子１は、シアノ錯体微粒子を透明固体中に分散させ、所望の形状に成形した素子である。
シアノ錯体は、化学組成式Ｍx Ｃｏy ［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・ｚＨ2 Ｏ（ここで、Ｍはアルカリ金属である。）で表わされ、かつ、相転位が生じるように適度なアルカリ金属を組成ｘとして含み、アルカリ金属は、Ｎａ（ナトリウム），Ｋ（カリウム），Ｃｓ（セシウム），Ｒｂ（ルビジウム）などでよい。
アルカリ金属がＫの場合には、化学組成式Ｋx Ｃｏy ［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・ｚＨ2 Ｏ（ただし、０．４４≦ｘ≦０．５８、１．１５≦ｙ≦１．２４、４．１７≦ｚ≦５．５７）で表わされるシアノ錯体を用いることが好適である。
【００１４】
本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子の動作温度は、シアノ錯体が光透過率の低い低温相（ＬＴ相とも呼ぶ）である温度領域、または、シアノ錯体が、シアノ錯体のＬＴ相からシアノ錯体の光透過率の高い高温相（ＨＴ相とも呼ぶ）に移り変わる遷移温度領域であればよく、上記のシアノ錯体を用いれば、これらの温度領域が室温領域になる。
【００１５】
ここで、シアノ錯体微粒子を分散させる透明固体としての材料は、ガラス、プラスチック、樹脂などでよく、所望の形状に形成するには、例えば、シアノ錯体微粒子を分散させた液状のガラス、プラスチック、樹脂などを、所望の形状の鋳型に入れ固化すればよい。  また、参照光２用の光源３は、例えば、連続波のＨｅ−Ｎｅレーザや、赤外、可視光半導体レーザを使用でき、また、励起光４用の光源５はシアノ錯体をＬＴ相からＨＴ相に遷移させる特定の波長のパルスレーザ光源を使用することができる。
【００１６】
本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子は以上のように構成されており、次のように動作する。
シアノ錯体を用いた光スイッチ素子１に参照光２を照射しつつ、励起光４を照射すると、参照光２の透過光強度が増加する。励起光４の照射をｏｆｆすると、参照光２の透過光強度が減少し励起光４の照射前の透過光強度にもどる。このように、励起光４によって、参照光２の透過光強度を変調することができる。即ち、光による光のスイッチグを行うことができる。ここで、励起光の波長は、シアノ錯体を、ＬＴ相からＨＴ相に選択的に遷移させるエネルギーに対応した波長の光であればよい。
【００１７】
また、励起光４の光強度に比例してシアノ錯体を用いた光スイッチ素子１の光透過率変化が生じるので、シアノ錯体を用いた光スイッチ素子１をアナログスイッチとしても使用することができる。
【００１８】
次に、本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子によるＡＮＤ機能を有する光論理回路素子について説明する。
図２は本発明のシアノ錯体を用いたＡＮＤ機能を有する光論理回路素子を示す図であり、（Ａ）は構成を示し、（Ｂ）は動作を示す表であり、（Ｃ）は真理値を示す表である。図２（Ａ）に示すように、本発明のＡＮＤ機能を有する光論理回路素子２０は、シアノ錯体を分散した棒状の透明固体２１と、透明固体２１の左側端面２１ａに入射させる参照光２２と、透明固体２１の側面２１ｂに入射させる２つの励起光２４，２５と、図示しないｐｉｎダイオード等の受光素子とから構成されている。なお、２３，２６及び２７はそれぞれ、参照光２２、励起光２４及び励起光２５の光源を表す。
透明固体２１の形状は、参照光と励起光が入射できれば、角柱、円柱状でもよいし、または薄膜形状でもよい。また、励起光を入射させる領域は、透明固体２１の側面であればどこでもよい。
【００１９】
図２（Ｂ）に示すように、透明固体２１に参照光２３だけを入射させた場合には、透明固体２１の右側端面に出力光２８が生じる。このときの出力光強度を１とする。
次に、シアノ錯体を用いた光スイッチ素子２１にパルス励起光２４、またはパルス励起光２５のどちらかを照射する。このとき透過率が増大するので、出力光２９の強度は１よりも大きくなり、この強度をａとする。
透明固体２１にパルス励起光２４とパルス励起光２５とを同時に照射すると、励起光２４または励起光２５のどちらかを照射した場合に比べ、参照光の光透過率はさらに増大するので、出力光３０の強度はさらに増大する。この強度をａ2 とする。
【００２０】
図２（Ｂ）に示す励起光と出力光の関係において、励起光２４又は２５が入射したときと入射しないときとをそれぞれ、０と１に対応させ、出力光がａ2 のときを１、それ以外の出力光を０として判別すれば、図２（Ｃ）に示す真理値表が得られる。これにより、本発明の光論理回路素子２０は、励起光２４，２５のＡＮＤを出力する光論理回路の動作を行う。
この際、励起光を２つ以上とすれば、多入力ＡＮＤ光論理回路動作が可能である。また、出力光の判定条件を上記と反対、即ち、出力光がａ2 のときを０、それ以外の出力光を１として判別すればＮＡＮＤ出力の光論理回路動作が得られる。
【００２１】
次に本発明のシアノ錯体を用いたＯＲ機能を有する光論理回路素子について説明する。図３は本発明のシアノ錯体を用いたＯＲ機能を有する光論理回路素子を示す図で、（Ａ）はその構成を示し、（Ｂ）は動作を示す表、（Ｃ）は真理値を示す表である。
図３（Ａ）に示すように、本発明のＯＲ機能を有する光論理回路素子４０は、シアノ錯体を分散した透明固体からなる、両端面を共通にし中間部が複数の棒に分岐した棒状の構造体３１と、構造体３１の左側端面３１ａに入射させる参照光２２と、構造体３１の分岐部３１ｂ，３１ｃに入射させる２つの励起光２４，２５と、図示しないｐｉｎダイオード等の受光素子とから構成されている。尚、２６，２７は励起光２４，２５の光源を表す。参照光２２は、分岐部３１ｂ，３１ｃで分波され、右端部３１ｄで合波されるようになっている。
【００２２】
図３（Ｂ）に示すように、光論理回路素子４０に参照光２２だけを入射させた場合は、光論理回路素子４０の右側端面に出力光３３が生じる。このときの出力光強度を１とする。次に、光論理回路素子４０にパルス励起光２４またはパルス励起光２５を照射すると、分岐部３１ｂまたは３１ｃで光透過率変化が生じる。分岐部３１ｂまたは３１ｃの励起光が照射されたときの光透過率をｂとすると、出力光３４として０．５＋０．５ｂが得られる。さらに、光論理回路素子４０にパルス励起光２４とパルス励起光２５とを同時に照射すると、強度がｂの出力光３５となる。
【００２３】
図３（Ｂ）に示す励起光と出力光の関係において、励起光２４又は励起光２５の入力を１とし、励起光２４及び励起光２５のどちらも入力しないときの出力光を０とし、どちらか一方の入力があるときの出力以上の出力を１と判別すれば、図３（Ｃ）に示す真理値表が得られる。
これにより、光論理回路素子４０は、励起光２４，２５を入力としたＯＲ機能を有する光論理回路の動作を行う。この際、分岐を複数とし、励起光を複数とすれば、多入力のＯＲ機能の光論理回路動作が可能である。また、出力光の判定条件を上記と反対、即ち、出力光が１のときを１、それ以外の出力光を０として判別すればＮＯＲ機能の光論理回路動作が得られる。
【００２４】
このように、本発明のシアノ錯体微粒子を透明固体中に分散させて所望の形状に成型すれば、透明固体は光導波機能も有するので、所望の形状の光スイッチ素子や光論理回路素子を容易に製作することが可能である。また、シアノ錯体や透明固体は低コストであり、参照光や励起光には一般的な照明用光源として市販されているＬＥＤまたはＬＤを光源を使用できるので、低コストで実現することができる。
【００２５】
次に、本発明のシアノ錯体が特定の波長の励起光照射によって光透過率が室温で変化する機構について説明する。
アルカリ金属としてＮａやＫを含有したコバルト−鉄シアノ錯体化合物においては、温度によってスピン状態が異なる２つの相が存在している。すなわち、低温側のＬＴ相は、二価のＦｅイオンと三価のＣｏイオンからなるスピンが小さい相で、格子定数が小さい。一方、高温側のＨＴ相は、三価のＦｅイオンと二価のＣｏイオンからなるスピンが大きい相であり、格子定数が大きい。ＬＴ相からＨＴ相への相転位は温度変化、または、特定の波長の光を吸収することによっても生じ、ＬＴ相とＨＴ相では光透過率が異なる。後述するが、例えば、Ｋ0.44Ｃｏ1.22［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５７Ｈ2 Ｏの組成を有するＫを含有したコバルト−鉄シアノ錯体化合物においては、室温に近いＬＴ相において、ＬＴ相からＨＴ相に選択的に遷移させるエネルギーに対応した波長の励起光を照射すると、低光透過率状態のＬＴ相が高光透過率状態のＨＴ相に変換され、光透過率が増加する。
【実施例１】
【００２６】
次に、本発明のＫ0.52Ｃｏ1.15［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５２Ｈ2 Ｏを用いた光スイッチ素子の実施例１を説明する。
本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子１は、化学組成式が、Ｋx Ｃｏy ［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・ｚＨ2 Ｏ（ただし、０．４４≦ｘ≦０．５８、１．１５≦ｙ≦１．２４、４．１７≦ｚ≦５．５７）で表わされるシアノ錯体錯体微粒子を透明なエポキシ樹脂接着剤（スタイキャスト、Ｅｍｅｒｓｏｎ  ＆  Ｃｕｍｉｎｇ社製）中に分散させて、所定の形状の金型に挿入し、加熱硬化させて成形することにより製造した。エポキシ樹脂中のシアノ錯体は、約５重量％である。シアノ錯体微粒子の直径は１００ｎｍ〜１μｍ程度である。シアノ錯体を用いた光スイッチ素子の大きさは、厚さ０．０５ｍｍで、直径が１ｃｍであった。
【００２７】
次に、実施例１のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子のスイッチング特性を説明する。図４は、実施例１のＫ0.52Ｃｏ1.15［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５２Ｈ2 Ｏを用いた光スイッチ素子に励起光を照射したときの光透過率変化の時間依存性を示す図である。測定温度は３００Ｋである。図の横軸は励起光照射後の時間（ｍｓ：ミリ秒）を示し、縦軸は光透過率変化率ΔＴ／Ｔ（％）を示している。
シアノ錯体を用いた光スイッチ素子１に参照光２として、波長６３３ｎｍの連続波Ｈｅ−Ｎｅレーザ（出力１ｍＷ）を照射し、波長が５３２ｎｍでパルス幅が５０ｎｓの励起光４を照射した。励起光強度は、２０ｍＪ／ｃｍ2 であった。これらの光源の光スイッチ素子１上のビーム径は約３ｍｍである。また、光スイッチ素子１を透過する参照光２の強度変化は、ｐｉｎフォトダイオードで検出した。
図から明らかなように、励起光４の照射後、直ちに光透過率が増加し始め、約１％の光透過率変化が得られた後、光透過率変化は０に戻り、光スイッチング動作が得られた。この光スイッチ動作を、１０5 回以上繰り返しても、光透過率変化率（ΔＴ／Ｔ）の変化が生じなかった。
【００２８】
図５は、実施例１の光スイッチ素子に励起光を照射したときの光透過率変化の温度依存性を示す図である。図の横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は光透過率変化率ΔＴ／Ｔ（％）を示している。光照射条件は、図４の光透過率変化測定と同じである。
図から明らかなように、温度が１９０Ｋから３４０Ｋの領域では、０．５〜１．３％の正、即ち光透過率が増大する光透過率変化が得られることが分かる。このように、実施例１の光スイッチ素子１は、室温あるいはその近傍で光スイッチとして動作する。
【００２９】
図６は、実施例１の光スイッチ素子において、光透過率変化の立下り時間の温度依存性を示す図である。図の横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は励起光の照射後、光透過率変化が最大となった以降の立下り時間（ｍｓ）を示している。立下り時間は、立下り波形が指数関数に近似できるので、光透過率変化の最大値の１／ｅ（約０．３７）となる時間を測定することで求めた。
図から明らかなように、温度が１９０Ｋ〜２７０Ｋの範囲では、立下り時間は約３ｍｓから約０．５ｍｓまで減少し、２７０Ｋ〜３２０Ｋにおいて再び大きくなった。３００Ｋにおいて立下り時間は、約０．８ｍｓであり、立下り時間が速いことが分かる。
【実施例２】
【００３０】
次に、実施例２の光スイッチ素子を説明する。
図７は、実施例２のＫ0.44Ｃｏ1.22［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５７Ｈ2 Ｏを用いた光スイッチ素子に励起光を照射したときの光透過率変化の温度依存性を示す図である。図の横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は光透過率変化ΔＴ／Ｔ（％）を示している。光照射条件は、図４の光透過率変化測定と同じである。
図から明らかなように、温度が１８０Ｋから２７０Ｋの領域では、２〜３％の正、即ち光透過率が増大する光透過率変化が得られることが分かる。温度が２７０Ｋから３４０Ｋの領域では、光透過率変化は徐々に減少することが分かる。３００Ｋにおいては、光透過率変化は約１．５％である。このように、実施例２の光スイッチ素子１は室温あるいはその近傍で光スイッチとして動作する。
【００３１】
図８は、実施例２の光スイッチ素子において、光透過率変化の立下り時間の温度依存性を示す図である。図の横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は励起光の照射後、光透過率が変化した後の立下り時間（ミリ秒）を示している。
図から明らかなように、温度が１８０〜２１０Ｋ付近で立下り時間は２ｍｓから３ｍｓと増大し、温度が２７０Ｋ以上では立下り時間が徐々に減少し、約１．５ｍｓ前後の値となった。３００Ｋにおいて立下り時間は約１．５ｍｓであり、立下り時間が速いことが分かる。
なお、実施例で示した励起光４の照射から光透過率変化が最大となる立ち上がり時間及び立下り時間、すなわちスイッチング時間は、比較的大きな面積の光スイッチ素子１における値であり、素子寸法の微細化によりさらに短縮化できる。
【実施例３】
【００３２】
上記実施例１及び２以外のシアノ錯体化合物として、
Ｋ0.53Ｃｏ1.18［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・４．４５Ｈ2 Ｏ、
Ｋ0.58Ｃｏ1.24［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・４．１７Ｈ2 Ｏ、
を用いた光スイッチ素子１においても、実施例１及び２と同様に光スイッチング動作が得られた。
【００３３】
（比較例）
次に、比較例を説明する。
図９は、比較例のＫ0.15Ｃｏ1.33［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・６．３０Ｈ2 Ｏを用いた素子に対して、励起光を照射したときの光透過率変化の温度依存性を示す図である。図の横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は光透過率変化率ΔＴ／Ｔ（％）を示している。光照射条件は、図４の光透過率測定と同じである。図から明らかなように、温度が１６０Ｋから３４０Ｋの領域では、光透過率変化が発現しなかった。
【００３４】
次に、本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子のシアノ錯体自体の光透過率の温度依存性についての測定データを示す。
図１０は、実施例１及び実施例２の光スイッチ素子及び比較例の素子に参照光だけを照射したときの光透過率の温度依存性を示す図である。図の横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は光透過率Ｔ（％）を示しいる。参照光２は、波長６３３ｎｍの連続波Ｈｅ−Ｎｅレーザ（出力１ｍＷ）を用いた。
図から明らかなように、実施例１のＫ0.52Ｃｏ1.15［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５２Ｈ2 Ｏを用いた光スイッチ素子１では、温度が１８０Ｋから３４０Ｋの全領域において、光透過率が低いＬＴ相である。
また、実施例２のＫ0.44Ｃｏ1.22［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５７Ｈ2 Ｏ2 を用いた光スイッチ素子では、１８０Ｋから約２７０Ｋの温度領域において、光透過率が約３０％〜４０％のＬＴ相であり、約２７０Ｋから約２９０Ｋの温度領域では、ＬＴ相からＨＴ相に移り変わる遷移領域であり、約２９０Ｋ以上においては、光透過率が約６０％のＨＴ相であった。
これに対し、比較例のＫ0.15Ｃｏ1.33［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・６．３１Ｈ2 Ｏを用いた素子では、１８０Ｋから３４０Ｋの温度領域において、光透過率が約６４％のＨＴ相であった。
【００３５】
図５，図７及び図１０から、実施例１及び２のシアノ錯体は、室温において５３２ｎｍの励起光を吸収してＬＴ相からＨＴ相に相変化することにより、光透過率が変化することがわかる。
さらに、実施例２のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子１においては、約２７０Ｋ以上でも光透過率変化が生じているので、ＬＴ相及びＨＴ相が混在している遷移領域においても励起光により光透過率が変化することがわかる。
これに対して、比較例のシアノ錯体を用いた素子の光透過率変化が発現しないのは、測定温度範囲において、比較例のシアノ錯体はＨＴ相であるからと推定される。
【００３６】
本発明は、上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。例えば、上記実施の形態で説明した、Ｍx Ｃｏy ［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・ｚＨ2 Ｏなどの組成、シアノ錯体を分散させる固体透明材料、光スイッチ素子の大きさや厚さなどの寸法は適宜に調整できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明のシアノ錯体を用いたＡＮＤ機能を有する光論理回路素子を示すもので、（Ａ）は構成を示す図、（Ｂ）は動作を示す表、（Ｃ）は真理値を示す表である。
【図３】本発明のシアノ錯体を用いたＡＮＤ機能を有する光論理回路素子を示すもので、（Ａ）は構成を示す図、（Ｂ）は動作を示す表、（Ｃ）は真理値を示す表である。
【図４】実施例１のＫ0.52Ｃｏ1.15［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５２Ｈ2 Ｏを用いた光スイッチ素子に励起光を照射したときの光透過率変化の時間依存性を示す図である。
【図５】実施例１の光スイッチ素子に励起光を照射したときの光透過率変化の温度依存性を示す図である。
【図６】実施例１の光スイッチ素子において、光透過率変化の立下り時間の温度依存性を示す図である。
【図７】実施例２のＫ0.44Ｃｏ1.22［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・５．５７Ｈ2 Ｏを用いた光スイッチ素子に励起光を照射したときの光透過率変化の温度依存性を示す図である。
【図８】実施例２の光スイッチ素子において、光透過率変化の立下り時間の温度依存性を示す図である。
【図９】比較例のＫ0.15Ｃｏ1.33［Ｆｅ（ＣＮ）6 ］・６．３０Ｈ2 Ｏを用いた素子に、励起光を照射したときの光透過率変化の温度依存性を示す図である。
【図１０】実施例１及び実施例２の光スイッチ素子及び比較例の素子に参照光だけを照射したときの光透過率の温度依存性を示す図である。
【図１１】コバルト−鉄シアノ錯体化合物の結晶構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１          シアノ錯体を用いた光スイッチ素子
２，２２    参照光
３，２３    参照光用光源
４，２４，２５    励起光
５，２６，２７    励起光用光源
１０        光スイッチ素子を有する装置
２０        ＡＮＤ機能を有する光論理回路素子
２１        棒状のシアノ錯体を用いた光スイッチ素子
２１ａ      棒状のシアノ錯体の左側端面
２８，２９，３０，３３，３４，３５      出力光
３１        分岐部を有する棒状の構造体
３１ａ      左側端面
３１ｂ，３１ｃ      分岐部  
４０：      ＯＲ機能を有する光論理回路素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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