(57)【要約】【課題】  微粒子の自己集積を利用して、構造欠陥の少ない、良好な微粒子構造体を得ることの可能な微粒子構造体の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】  対向させた二つの基板間のように限られた狭い空間の中で一旦、結晶を形成させてから、分散媒中の電解質濃度を下げて、分散媒に含まれるイオンを少なくすることにより、電気二重層が広がり、結果として、外部から圧力を加えたのと同等の効果が得られることになる。本発明ではこの効果を利用して、微粒子の結晶配列の改善が行われる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子を充填することにより三次元微粒子構造を形成する微粒子構造体の製造方法において、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の分散液を供給することにより、二つの基板間に球状の第１の粒子の規則構造を形成する第１の工程と、第１の工程の後、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げる第２の工程と、第２の工程の後、対向させた二つの基板間から分散媒を除去する第３の工程とを有していることを特徴とする微粒子構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の微粒子構造の製造方法において、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げる第２の工程は、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程によってなされることを特徴とする微粒子構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の微粒子構造の製造方法において、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程は、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程と、対向させた二つの基板間に流した液体に電解質を添加して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程とからなることを特徴とする微粒子構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の微粒子構造の製造方法において、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程は、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程と、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の分散液を供給し、二つの基板間に第２の粒子を堆積させる工程とからなることを特徴とする微粒子構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の微粒子構造の製造方法において、前記第２の粒子は、球状の第１の粒子と同じ大きさか、あるいは、球状の第１の粒子よりも大きいことを特徴とする微粒子構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の微粒子構造の製造方法において、前記第２の粒子は、球状の第１の粒子と同一の大きさと形状を有することを特徴とする微粒子構造体の製造方法。
【請求項７】
対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、電解質添加機構と還流機構を有する第２の還流槽とを有していることを特徴とする微粒子構造体の製造装置。
【請求項８】
対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第２の成長槽とを有していることを特徴とする微粒子構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子構造体の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、対向させた二つの基板間に微粒子を配列させる方法が示されている。より詳しくは、この特許文献１には、原料液中の微粒子の容積分率を０．４９以上に調整し、平行な面の間の間隙に原料液を挿入し、液相のコロイド結晶の状態で、平面と平行な（剪断）方向に運動を加えることにより、結晶の改質を行なう方法が示されている。
【０００３】
また、非特許文献１にも、対向させた二つの基板間に微粒子を自己集積させて微粒子構造体を形成する方法が示されている。
【０００４】
しかし、従来では（上述した文献のいずれにも）、後述のように本発明で問題とする自己集積した微粒子構造体の改質については、何らの記載もされていない。
【特許文献１】特許２６９３８４４号
【非特許文献１】神奈川県地域結集型共同研究事業（ＫＡＳＴ）の佐藤グループの平成１２年度研究成果「外場応答性フォトニック結晶の作製と評価」（ｈｔｔｐ：／／ｈｏｍｅ／ｋｓｐ．ｏｒ．ｊｐ／ｋａｓｔ／ｋｙｏｄｏ／ｓｅｉｋａ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
微粒子の自己集積現象を用いると、面心立方構造を有する微粒子集積体を容易に得ることができる。また、こうした微粒子集積体は微粒子間に空間を有しており、各空間同士がつながっていることから、他の材料を粒子間に充填して、最初の粒子を除去することにより、最初の微粒子集積体を反転させた構造体をさまざまな材料で形成することができるため、微粒子の自己集積を利用した微粒子構造体の製造技術は非常に有用な技術と考えられている。このような周期構造効果を利用した材料で、現在、もっとも期待が寄せられているのは、フォトニック結晶である。フォトニック結晶は、屈折率が空間的に周期変調されていることにより、従来の光学材料では得られなかったさまざまな現象が発現してくる。こうした現象が発現するためには、高度に規則的な周期構造が要求されるが、微粒子の自己集積を利用した微粒子集積体中には、通常、構造欠陥を有していることが多く、こうした構造欠陥のため、理論的に予測されている特性が十分に発揮できないなどの不具合を生じている。
【０００６】
本発明は、微粒子の自己集積を利用して、構造欠陥の少ない、良好な微粒子構造体を得ることの可能な微粒子構造体の製造方法及び製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子を充填することにより三次元微粒子構造を形成する微粒子構造体の製造方法において、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の分散液を供給することにより、二つの基板間に球状の第１の粒子の規則構造を形成する第１の工程と、第１の工程の後、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げる第２の工程と、第２の工程の後、対向させた二つの基板間から分散媒を除去する第３の工程とを有していることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の微粒子構造の製造方法において、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げる第２の工程は、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程によってなされることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の微粒子構造の製造方法において、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程は、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程と、対向させた二つの基板間に流した液体に電解質を添加して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程とからなることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、請求項２記載の微粒子構造の製造方法において、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程は、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程と、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の分散液を供給し、二つの基板間に第２の粒子を堆積させる工程とからなることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の微粒子構造の製造方法において、前記第２の粒子は、球状の第１の粒子と同じ大きさ、あるいは、球状の第１の粒子よりも大きいことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項４記載の微粒子構造の製造方法において、前記第２の粒子は、球状の第１の粒子と同一の大きさと形状を有することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項７記載の発明は、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、電解質添加機構と還流機構を有する第２の還流槽とを有していることを特徴とする微粒子構造体の製造装置である。
【００１４】
また、請求項８記載の発明は、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第２の成長槽とを有していることを特徴とする微粒子構造体の製造装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至請求項６記載の発明によれば、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子を充填することにより三次元微粒子構造を形成する微粒子構造体の製造方法において、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の分散液を供給することにより、二つの基板間に球状の第１の粒子の規則構造を形成する第１の工程と、第１の工程の後、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げる第２の工程と、第２の工程の後、対向させた二つの基板間から分散媒を除去する第３の工程とを有しており、二つの基板間に球状粒子の結晶構造を形成した後に、球状粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げることにより、結晶に圧力を加えて結晶を改質するのと同等の効果が得られるので、改質された良好な結晶構造を有する三次元微粒子構造体を得ることが可能となる。
【００１６】
特に、請求項２記載の発明によれば、二つの基板間に球状粒子の結晶構造を形成した後に、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流し、しかる後、電解質濃度の高い液体を流すので、球状粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げることを実現できる。
【００１７】
また、請求項３記載の発明によれば、二つの基板間に球状粒子の結晶構造を形成した後に、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返した後、対向させた二つの基板間に流した液体に電解質を添加して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返すので、環境に分散媒が放出されることを防止しつつ、球状粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げることを実現できる。
【００１８】
また、請求項４記載の発明によれば、二つの基板間に球状の第１の粒子の結晶構造を形成した後に、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返した後、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の分散液を供給し、二つの基板間に第２の粒子を堆積させるので、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げることを実現できる。
【００１９】
また、請求項５記載の発明によれば、球状の第１の粒子の大きさと同じ大きさの第２の粒子、あるいは、球状の第１の粒子よりも大きな大きさの第２の粒子を使用することにより、微粒子（第１の粒子）の集積体の粒子間に第２の粒子が入りこんで、微粒子（第１の粒子）の結晶性が劣化することを防止することができる。
【００２０】
また、請求項６記載の発明によれば、球状の第１の粒子と同一の大きさと形状を有する第２の粒子を使用するので、第２の粒子の集積の工程において、微粒子（第１の粒子）の集積体の結晶構造を壊すことを防止することができる。
【００２１】
また、請求項７記載の発明によれば、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、電解質添加機構と還流機構を有する第２の還流槽とを有しているので、請求項３記載の発明（微粒子構造体の製造方法）を行うことが可能になる。
【００２２】
また、請求項８記載の発明によれば、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第２の成長槽とを有しているので、請求項４記載の発明（微粒子構造体の製造方法）を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は対向させた二つの基板間に球状の粒子を含む原料液を供給し、基板間に粒子を集積させる方法を示す図である。本発明は、図１に示されているような、対向させた二つの基板間に球状の粒子を含む原料液を供給し、基板間に粒子を集積させる方法を改善するものである。
【００２５】
対向させた二つの基板間に狭い隙間を形成し、その下端を、球状の単分散粒子（大きさと形状が揃った粒子）が分散媒に分散した原料液をみたした容器につけると、原料液は毛細管現象により基板間に入り込み、基板の上端では分散媒が蒸発していくため、基板間には連続的に原料液が供給される。この結果、基板間の上部には、粒子が集積する。このときの粒子の集積体は、原料液の調整仕方しだいではあるが、粒子が最密充填になっていない場合がある。すなわち、原料液を調整する際に、微粒子が帯電するような状態に原料液を調整すると、粒子間には斥力が働き、上記のように粒子が集積した際にも、粒子同士は依然として離れており、粒子間には分散媒が存在しており、この状態で、粒子は結晶構造を形成している。液相でありながら微粒子が結晶配位をとるこの状態の間は、液相であるため、結晶構造の改質を行うには、最終的な固相の結晶状態よりもはるかに容易である。本発明は、この状態において、微粒子の結晶配列の改善を行う。
【００２６】
上記の結晶配列状態からさらに結晶配列を改善させるためには、粒子が少しづつ動いて、系全体（結晶全体）として、内部エネルギーの低い、より安定な状態に移行する必要がある。しかしながら、上記の結晶配列状態は、局所，局所で見れば、エネルギー的に低い状態で落ち着いているわけであるから、この閾値を越えて、よりエネルギー的に低い状態に移行しなければならない。これを実現するために、結晶全体を圧縮する方向に圧力を加えるという方法が考えられるが、本発明では、対向させた二つの基板間という限られた狭い空間の中で形成されている結晶に対して、個々の粒子の周囲に形成されている電気二重層の大きさを大きくすることにより、同等の効果を得ている。
【００２７】
電解質溶液が分散媒である場合、分散媒中に分散した微粒子は、粒子の周りに電気二重層をまとっている（図２を参照）。この電気二重層により、各粒子間には斥力が働き、分散媒中で粒子は凝集せず、安定に分散していることができる。また、上記のように、粒子が結晶配列する際にも、電気二重層の分だけ広がった大きな粒子のように振る舞い、粒子が集積される（図３を参照）。ただし、電気二重層は粒子にまとわりついたイオンで、非常に軟らかいため、粒子間に凝集力が働いたり、外部から圧力が加えられることにより、実際には、電気二重層の厚さで予想される粒子の広がりよりは、短い距離で、粒子は集積される（図３）。
【００２８】
こうした電気二重層の広がりは、分散媒中に電離しているイオンが多い場合には狭くなり、イオンが少ない場合には広がるという特性を有している。したがって、対向させた二つの基板間のように限られた狭い空間の中で一旦、結晶を形成させてから、分散媒中の電解質濃度を下げて、分散媒に含まれるイオンを少なくすることにより、電気二重層が広がり、結果として、外部から圧力を加えたのと同等の効果が得られることになる。本発明ではこの効果を利用して、微粒子の結晶配列の改善が行われる（図４（ａ），（ｂ）を参照）。
【００２９】
本発明では、この後、分散媒中の電解質濃度を上げて、分散媒に含まれるイオンを多くする。これにより、電気二重層の広がりは小さくなり、粒子間に生じていた圧力が解消され、粒子間の距離が短くなっていき、最終的に粒子同士が接するようになる。本工程は、前工程で改善された結晶配列が壊されないように、ゆっくりと行われることが望ましい（図５（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照）。
【００３０】
以上が本発明の製造方法の概要である。
【００３１】
（第１の形態）
本発明の第１の形態は、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子を充填することにより三次元微粒子構造を形成する微粒子構造体の製造方法において、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の分散液を供給することにより、二つの基板間に球状の第１の粒子の規則構造を形成する第１の工程と、第１の工程の後、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げる第２の工程と、第２の工程の後、対向させた二つの基板間から分散媒を除去する第３の工程とを有していることを特徴としている。
【００３２】
このように、二つの基板間に球状粒子の結晶構造を形成した後に、球状粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げることにより、結晶に圧力を加えて結晶を改質するのと同等の効果が得られるので、改質された良好な結晶構造を有する三次元微粒子構造体を得ることが可能となる。
【００３３】
（第２の形態）
また、本発明の第２の形態は、第１の形態の微粒子構造の製造方法において、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げる第２の工程は、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程によってなされることを特徴としている。
【００３４】
このように、二つの基板間に球状粒子の結晶構造を形成した後に、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流し、しかる後、電解質濃度の高い液体を流すので、球状粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げることを実現できる。
【００３５】
（第３の形態）
また、本発明の第３の形態は、第２の形態の微粒子構造の製造方法において、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程は、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程と、対向させた二つの基板間に流した液体に電解質を添加して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程とからなることを特徴としている。
【００３６】
このように、二つの基板間に球状粒子の結晶構造を形成した後に、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返した後、対向させた二つの基板間に流した液体に電解質を添加して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返すので、環境に分散媒が放出されることを防止しつつ、球状粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げることを実現できる。
【００３７】
（第４の形態）
また、本発明の第４の形態は、第２の形態の微粒子構造の製造方法において、対向させた二つの基板間に電解質濃度の低い液体を流した後に、電解質濃度の高い液体を流す工程は、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返す工程と、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の分散液を供給し、二つの基板間に第２の粒子を堆積させる工程とからなることを特徴としている。
【００３８】
このように、二つの基板間に球状の第１の粒子の結晶構造を形成した後に、対向させた二つの基板間に流した液体をイオン交換樹脂に通して再び対向させた二つの基板間に流すことを繰り返した後、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の分散液を供給し、二つの基板間に第２の粒子を堆積させるので、球状の第１の粒子間に存在している分散媒に含まれる電解質濃度を一旦下げた後に電解質濃度を上げることを実現できる。
【００３９】
（第５の形態）
また、本発明の第５の形態は、第４の形態の微粒子構造の製造方法において、第２の粒子は、球状の第１の粒子と同じ大きさ、あるいは、球状の第１の粒子よりも大きいことを特徴としている。
【００４０】
このように、球状の第１の粒子の大きさと同じ大きさの第２の粒子、あるいは、球状の第１の粒子よりも大きな大きさの第２の粒子を使用することにより、微粒子（第１の粒子）の集積体の粒子間に第２の粒子が入りこんで、微粒子（第１の粒子）の結晶性が劣化することを防止することができる。
【００４１】
（第６の形態）
また、本発明の第６の形態は、第４の形態の微粒子構造の製造方法において、第２の粒子は、球状の第１の粒子と同一の大きさと形状を有することを特徴としている。
【００４２】
このように、球状の第１の粒子と同一の大きさと形状を有する第２の粒子を使用するので、第２の粒子の集積の工程において、微粒子（第１の粒子）の集積体の結晶構造を壊すことを防止することができる。
【００４３】
（第７の形態）
また、本発明の第７の形態は、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、電解質添加機構と還流機構を有する第２の還流槽とを有していることを特徴とする微粒子構造体の製造装置である。
【００４４】
このような構成では、第３の形態の微粒子構造体の製造方法を行うことが可能になる。
【００４５】
（第８の形態）
また、本発明の第８の形態は、対向させた二つの基板間に球状の第１の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、対向させた二つの基板間に電解質を含む第２の粒子の三次元微粒子構造体を成長させるための第２の成長槽とを有していることを特徴とする微粒子構造体の製造装置である。
【００４６】
このような構成では、第４の形態の微粒子構造体の製造方法を行うことが可能になる。
【実施例１】
【００４７】
実施例１は、上述した第１，第２の形態に対応した実施例である。
【００４８】
まず、工程に使用する薬液の調製方法について説明する。原料液の調製は以下のように行う。すなわち、粒径３００ｎｍの球形状単分散シリカ粒子（微粒子（球状の第１の粒子））をエタノール分散媒させたものを遠心分離し、上澄み液を除去した後、沈殿物にエタノールを加え、第１の粒子である球形状単分散シリカ粒子をエタノールに再度分散させる。この分散液に対し、同様に遠心分離を行い、上澄み液除去、エタノール添加、再分散を行う。以上の工程を３回行い、最終のエタノール添加の際に、粒子の濃度を１ｗｔ％に調整する。
【００４９】
低電解質液は、エタノールにイオン交換樹脂を加えて、１週間ほど置いてから使用する。高電解質液は、エタノールに塩化ナトリウムを加えて、濃度を５×１０−４ｍｏｌ／ｌとする。
【００５０】
次に、ガラス基板１とガラス基板２との間に、粒径１０μｍの微粒子（球状の第１の粒子）をギャップ材として用い、厚さ１０μｍの空間を作る。以上のような基板１と基板２による構成物の下端を、図１に示すがごとく、原料液につける。基板１と基板２による構成物の上端からは、分散媒が蒸発するため、原料液は、基板１と基板２による作られる間隙中を図１中の上方へ向かって供給され、基板１と基板２による構成物の上端に微粒子が集積する。集積に要する時間は、分散媒の乾燥速度にも依存するが、自然に乾燥させて、１．０ｃｍ×１．５ｃｍの集積体（微粒子構造体）を約４日で得ることができる。この後、基板１と基板２による構成物を原料液から取り出すが、微粒子が集積した直後は、微粒子間の配置関係は、面心立方の結晶構造となっているが、粒子間には、まだ、エタノールが存在しており、粒子が最密充填とはなっていない（図４（ａ）を参照）。
【００５１】
次に、微粒子間にエタノールが残っている間に、基板１及び基板２の下端を図１に示すがごとく、低電解質液につける。基板１と基板２による構成物の上端からは、分散媒が蒸発するため、低電解質液は、微粒子の集積体へ向かって流れが生じる。このときに、微粒子の集積体からイオンが溶出してくるので、低電解質液は容器にイオン交換樹脂を加えたまま使用する（図６を参照）。この状態で、４日間置く。この工程で重要な点は、十分に電解質濃度が低い低電解質液を使用することと、微粒子の集積体（結晶体）を限られた空間内に閉じ込めておくために、微粒子の集積体へ向かう流れが存在していることである。
【００５２】
この工程の後、基板１及び基板２を低電解質液から引き上げ、基板１及び基板２の下端を図７に示すがごとく、高電解質液につける。基板１と基板２による構成物の上端からは、分散媒が蒸発するため、高電解質液は、微粒子１の集積体へ向かって流れが生じる。この状態で、２日間置く。この工程で重要な点は、微粒子の集積体（結晶体）を限られた空間内に閉じ込め、粒子間の距離が短くなっていくときに、微粒子の集積体の内部に隙間を作らないために、微粒子の集積体へ向かう流れが存在していることである。
【００５３】
この工程の後、基板１及び基板２を高電解質液から引き上げ、微粒子の集積体を一方向から乾燥させていくことにより、微粒子の間に存在しているエタノールを除去する。以上の工程により、改質された微粒子集積体（微粒子構造体）を得ることができる。
【実施例２】
【００５４】
実施例２は、第１，第２，第３，第７の形態に対応した実施例である。
【００５５】
この実施例２で使用する製造装置は、図８に示すがごとく、対向させた二つの基板間に球状粒子（球状の第１の粒子）の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、電解質添加機構と還流機構を有する第２の還流槽とを有している。図８では、それぞれの槽の機能・動作を説明するため、各槽に試料がセットされているが、実際には、工程ごとに試料は各槽を移動する。各槽の機能・動作の説明は、各工程の説明とともに説明する。
【００５６】
原料液は実施例１と同様のものを使用する。
【００５７】
ガラス基板１とガラス基板２との間に、粒径１０μｍの微粒子をギャップ材として用い、厚さ１０μｍの空間を作る。以上のような基板１と基板２による構成物の下端を、図８の左側に示すがごとく、第１の成長槽に満たした原料液につけて、微粒子集積体の成長を行う。成長に要する時間は、分散媒の乾燥速度にも依存するが、自然に乾燥させて、１．０ｃｍ×１．５ｃｍの集積体を約４日で得ることができる。
【００５８】
この後、試料を第１の還流槽に移動する。第１の還流槽では、図８の中央に示すがごとく、純水を低電解質液として、基板１と基板２の間に流し、微粒子集積体を通過してきた純水は、イオン交換樹脂塔を通って、再び、基板１と基板２の間に流れる。第１の還流槽での処理は、４日間行う。
【００５９】
この後、試料を第２の還流槽に移動する。第２の還流槽では、図８の右側に示すがごとく、純水を基板１と基板２の間に流し、戻ってきた純水は、液だまりにためられ、再び、基板１と基板２の間に流される。液だまりでは、塩化ナトリウム水溶液を徐々に添加していき、２日間の還流槽２での処理の最終で、液だまり中の塩化ナトリウム濃度が５×１０−４ｍｏｌ／ｌとなるようにする。
【００６０】
この工程の後、基板１及び基板２を第２の還流槽から取り出し、微粒子の集積体を一方向から乾燥させることにより、改質された微粒子集積体（微粒子構造体）を得ることができる。
【実施例３】
【００６１】
実施例３は、第１，第２，第４，第５，第８の形態に対応した実施例である。
【００６２】
この実施例３で使用する製造装置は、図９に示すがごとく、対向させた二つの基板間に球状粒子（球状の第１の粒子）の三次元微粒子構造体を成長させるための第１の成長槽と、イオン交換樹脂塔と還流機構を有する第１の還流槽と、対向させた二つの基板間に第２の粒子を集積させる第２の成長槽を有している。図９では、それぞれの槽の機能・動作を説明するため、各槽に試料がセットされているが、実際には、工程ごとに試料は各槽を移動する。各槽の機能・動作の説明は、各工程の説明とともに説明する。
【００６３】
微粒子（第１の粒子）の原料液は実施例１と同様のものを用いる。また、第２の粒子の原料液は、平均粒子径４５０ｎｍのシリカ粒子（第２の粒子）をエタノール分散媒させ、濃度を１ｗｔ％にしたものを用いる。
【００６４】
ガラス基板１とガラス基板２との間に、粒径１０μｍの微粒子をギャップ材として用い、厚さ１０μｍの空間を作る。以上のような基板１と基板２による構成物の下端を、図９の左側に示すがごとく、第１の成長槽に満たした原料液につけて、微粒子集積体の成長を行う。成長に要する時間は、分散媒の乾燥速度にも依存するが、自然に乾燥させて、１．０ｃｍ×１．５ｃｍの集積体を約４日で得ることができる。
【００６５】
この後、試料を第１の還流槽に移動する。第１の還流槽では、図９の中央に示すがごとく、純水を低電解質液として、基板１と基板２の間に流し、微粒子集積体を通過してきた純水は、イオン交換樹脂塔を通って、再び、基板１と基板２の間に流れる。第１の還流槽での処理は、４日間行う。
【００６６】
この後、試料を第２の成長槽に移動する。第２の成長槽では、図９の右側に示すがごとく、基板１と基板２との間に第２の粒子の集積を行なう。第２の粒子に微粒子（第１の粒子）よりも大きな粒子を選んだのは、微粒子（第１の粒子）の集積体の粒子間に第２の粒子が入りこんで、微粒子（第１の粒子）の結晶性が劣化することを防止するためである。また、第２の粒子の集積体は、微粒子（第１の粒子）の集積体のとなりに形成されて、この工程の間、電解質の供給源として作用する。シリカなどの粒子は、通常、粒子の内部に塩を含んでいるため、こうした利用ができる。第２の成長層での処理は、２日間行う。
【００６７】
この工程の後、基板１及び基板２を第２の成長槽から取り出し、微粒子（第１の粒子）の集積体及び第２の粒子の集積体を一方向から乾燥させることにより、改質された微粒子集積体（微粒子構造体）を得ることができる。
【実施例４】
【００６８】
実施例４は、第１，第２，第４，第６，第８の形態に対応した実施例である。
【００６９】
この実施例４でも、図９に示す製造装置を用いる。
【００７０】
微粒子（第１の粒子）の原料液には実施例１と同様のものを用いる。また、第２の粒子の原料液には、粒径３００ｎｍの球形状単分散シリカ粒子（第２の粒子）をエタノール分散媒させ、濃度を１ｗｔ％にしたものを用いる。
【００７１】
その他の工程については、実施例３と同様である。この実施例４では、微粒子（第１の粒子）と同一の大きさと形状を有する第２の粒子を用いることにより、第２の成長槽での第２の粒子の集積の工程において、微粒子（第１の粒子）の集積体の結晶構造を壊すことを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、光学部品、及び、光集積回路などのように、微粒子構造体を応用したフォトニック結晶が利用できる分野などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】対向させた二つの基板間に球状の粒子を集積させる方法を示す図である。
【図２】電気二重層を説明するための図である。
【図３】粒子が集積された状態を説明するための図である。
【図４】本発明の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の原理を説明するための図である。
【図６】低電解質液による改質工程を示す図である。
【図７】高電解質液による改質工程を示す図である。
【図８】本発明の微粒子構造体の製造装置の構成例を示す図である。
【図９】本発明の微粒子構造体の製造装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，２          基板
【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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