(57)【要約】球型結晶を製造するための移動床濾過方法について記載されている。オパール様構造または逆オパール様構造を有する球型結晶を本発明に従って製造することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
オパール様または逆オパール様球型結晶の製造方法であって、
（ａ） 単球の懸濁液を平面移動床濾過膜に添加すること、
（ｂ） 真空濾過圧を前記単球に与えて詰め込んだ単球を得るために、真空濾過領域上に移動床濾過膜上の前記単球を移動させること、
（ｃ）詰め込んだ単球を安定化処理し、該処理は、前記詰め込んだ単球を加熱することおよび／または化学的に結合することを含むこと、
を含む、前記方法。
【請求項２】
詰め込んだ単球の安定化処理が、該詰め込んだ単球に化学的結合剤を浸透させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
浸透させる段階が、詰め込んだ単球が真空床濾過膜上を移動する際および真空濾過圧を詰め込んだ単球に与える際になされるものである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
化学的結合剤を硬化することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
単球が、 ＳｉＯ２を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
単球が、ポリマー材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
逆オパール様球型結晶を製造するための方法であって、
（ａ） 単球を移動床濾過膜に添加すること、
（ｂ） 真空濾過圧を前記単球に与えて詰め込んだ単球を得るために、真空濾過領域上に、移動床濾過膜上の前記単球を水平に移動させること、
（ｃ） 詰め込んだ単球に結合剤を浸透させることによって、詰め込んだ単球を安定化処理すること、
（ｄ） 単球材料を除去し、空気球を含む逆オパール様構造を得ること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
浸透させる段階が、詰め込んだ単球が、真空床濾過膜上を移動する際および真空濾過圧を詰め込んだ単球に与える際になされるものである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
結合剤が、ＳｉＯ２， Ａｌ２Ｏ３， ＴｉＯ２， ＳｎＯ２， Ｆｅ２Ｏ３， ＺｒＯ２， ＣｅＯ２または Ｙ２Ｏ３を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
ポリマー材料が、ポリスチレン、ポリメタクリレートまたはポリビニルトルエンを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
懸濁液が、水中２〜５０重量％の固体単球濃度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
濃度が、１０重量％〜２０重量％である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
真空圧が、〜４００から〜６００ ｎｍ Ｈｇである、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
真空圧が、〜４００から〜６００ ｎｍ Ｈｇである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
真空圧が、〜４００から〜６００ ｎｍ Ｈｇである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
単球が、２０ナノメートル〜３０ミクロンの範囲の粒径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
単球が、２０ナノメートル〜３０ミクロンの範囲の粒径を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
単球が、約５０ミクロン〜５ミリメートルの層厚で堆積された、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
単球が、約２００ミクロン〜１ミリメートルの層厚で堆積された、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
単球が、約２００ミクロン〜１ミリメートルの層厚で堆積された、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０００年６月１５日に出願された仮出願６０／２１１，４６４の、米国特許法第１１９条（ｅ）に規定された利益を請求するものである。
発明の背景
宝石のオパールは、印象的な色表示でよく知られている。これらの天然の宝石による強い色効果は、典型的には、密に詰め込んだ均一の大きさのシリカ球体によって形成される特有の構造に由来する（Ｓａｎｄｅｒｓ， １９６４， Ｎａｔｕｒｅ ２０４：１１５１−１１５３； Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ．， ２４：４２７−４３４）。可視光を回折する範囲の球体サイズを有する、これらの高く体系づけられた構造（シリカ球体のスーパーラテックス）は、選択的に、可視光のある波長を回折し、従って、回折する波長に対応する、強くて、角度依存性の色を生み出す。
【０００２】
合成オパールの先行技術では、シリカ球体は、始めに合成され、狭い粒径分布を有するフラクションに分画される。その後、所望の範囲の大きさおよび均一性を有する球体は、沈澱または遠心分離によって密に詰め込んだ配置に集められた。詰め込んだ配置は、最終的には、加熱またはセメント様材料を球体同士を結合するために用いることによって安定化されていた。
【０００３】
近年では、オパール様構造を有する材料が光のバンドギャップ材料または結晶として用いることができることが見出された。理想的な光のバンドギャップ結晶は、半導体が電子を操作することができるのと同様の方法によって光（光子）を操作することができる。完全なバンドギャップを有するこれらの結晶は、将来の超高速光コンピューティングおよび光通信技術に有望である。
【０００４】
本発明の目的は、オパール様構造の製造の新規な方法およびそれによって生じる、新規な中間体および最終生成物のすべてを提供することにある。明細書および添付の請求項をさらに調べると、本発明の他の目的および利点が明らかとなるであろう。
【０００５】
発明の概要
ここに記載の本発明によって、移動床真空濾過方法を用いて球型結晶を製造することができることが見出された。ここで用いられているように、球型結晶は、オパール様構造または逆オパール様構造を有する結晶を指し、オパール様構造は、高く順序付けられた球体を含む結晶を指し、逆オパール様構造は、高く順序付けられた３次元空気球または泡を含む結晶を指す。
【０００６】
一形態において、本発明によって製造された球型結晶は、光回折顔料製品、特に例えば、粒子状顔料製品として用いることができる。本発明による顔料製品は、可視光（ＶＩＳ）範囲で色効果を与えることができる。さらに本発明による顔料製品は、赤外線（ＩＲ）顔料または紫外線（ＵＶ）遮断顔料として適することができる。
【０００７】
他の形態においては、本発明によって製造された球型結晶は、光結晶、特に、例えば、光通信およびオプトエレクトロニクス用途に用いることができる。特に、ここで開示された方法によって製造された光のバンドギャップ結晶が本発明の一形態として考えられる。ここで用いられているように、光のバンドギャップ結晶は、光周波数の範囲で屈折率調節を有する、１または２以上の次元の誘電構造である。結果としてそれらの光学適性は、強い回折効果によって特色付けられ、電磁波の伝搬が周波数の限定されたバンド上で強く阻害される。；これは、ストップバンドとして知られているトランスミッションスペクトル中にディップ（ｄｉｐ）を生み出す。光のバンドギャップ結晶は、例えば、以下の参照文献に記載されている： Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ ｅｔ ａｌ．， Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， Ｍｏｌｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉｇｈｔ， Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ； Ｃｏｓｔａｓ Ｍ． Ｓｏｕｋｏｕｌｉｓ （ｅｄ．）， Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ＮＡＴＯ ＡＳＩ Ｓｅｒｉｅｓ Ｅ， Ｖｏｌ． ３１５， Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ； Ａｓｈｅｒ， ｅｔ ａｌ．， １９９４， Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １１６：４９９７−４９９８； Ｗｉｊｎｈｏｖｅｎ， ｅｔ ａｌ．， １９９８， Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８１：８０２−８０４； Ｚａｋｈｉｄｏｖ， ｅｔ ａｌ．， １９９８， Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８２：８９７．
【０００８】
光のバンドギャップ結晶は、例えば、光学濾過、光スイッチングまたは光センサーにおいて用いることができる。特に好ましい光のバンドギャップ結晶は、完全なバンドギャップを有する結晶であり、例えば、超高速光コンピューティングおよび光通信用途に用いることができる。ここで用いられているように、完全なバンドギャップを有する光のバンドギャップ結晶は、空間を伝搬する方向にかかわらず、電磁波の周波数バンドが許されない、３次元の周期的な構造として定義される。
【０００９】
本発明による球型結晶は、移動床真空濾過方法を用いて合成することができる。床は、一つの製造領域から次の製造領域へと製造プロセスにわたって連続的にまたは段階的に移動することができる。典型的には、球体の懸濁液は、真空領域を、好ましくは、実質的に水平に移動する移動濾過膜（ベルト）と接触せしめられる。
真空領域を移動する際、懸濁液は、徐々に脱水され、球体は次第に密に詰め込まれる。単球が詰め込まれた後、詰め込んだ単球（ｐａｃｋｅｄ ｍｏｎｏｓｐｈｅｒｅ）は、典型的には、安定化のために処理される。
【００１０】
本発明の方法は、以下の好ましい段階を含む。
（１） 床が移動している際または静止している際のいずれにおいても単球を移動床濾過膜に添加する、
（２） 膜上の単球を、真空濾過領域を水平に移動させる、
（３） 詰め込んだ単球を安定化処理する。
【００１１】
上述の段階は、連続して行ってもまたは１または２以上の段階を同時に行ってもよい。例えば、任意に単球を移動床濾過膜に床が移動している際および／または真空濾過圧が詰め込んだ球体に加えられている際に添加することができる。さらに任意に詰め込んだ単球は、床が移動している際および／または真空が詰め込んだ球体に加えられている際に安定化処理することができる。
真空ベルトフィルターは、他の濾過プロセスよりも好ましい。なぜなら、（ａ）水平で平らな表面が結晶の良好な構造順序を達成するのに必要と思われるため、（ｂ） 濾過された層の開放上表面が、浸透および他の処理を促進するから、 （ｃ） 薄くて（せいぜいｍｍ範囲）平らな濾過された層が、回転および圧両方の濾過プロセスの制御が難しいと思われる、完全で均一な浸透を達成するのに必要であるから、である。
【００１２】
詰め込んだ単球の安定化プロセスは、例えば、詰め込んだ単球の加熱、または、例えば、詰め込んだ単球の間隙空間に結合剤を浸透することを含む、詰め込んだ単球への化学的結合剤の使用を含む。典型的には、化学的結合剤は、限定されないが金属酸化物の前駆体を含み、例えば、シリカ、ジルコニア、チタニア、酸化スズなどのナノゾル、珪素、ジルコニウム、チタン、スズなどの部分的に加水分解されたアルコキシド、例えば、スチレン、メチルアクリレートおよびメチルメタクリレートなどのポリマーの前駆体、例えば領域（ａｒｅａ）などの未硬化および部分的に硬化の縮合ポリマーまたはシリカの他の公知の結合剤を含む。典型的には、詰め込んだ単球に結合剤を浸透後、結合剤は、さらに硬化する処理を行ってもよい。結合剤の処理は、例えば、乾燥、重合または結合剤の縮合を含んでもよい。詰め込んだ単球への結合剤の浸透は、好ましくは、詰め込んだ単球が移動床濾過膜によって運搬される間および／または真空濾過圧が詰め込んだ単球に加えられる間に行われる。結合剤の硬化もまた、好ましくは詰め込んだ単球が移動床濾過膜によって運搬される間および／または真空濾過圧が詰め込んだ単球に加えられる間に行われる。
【００１３】
本発明の一部として、熱水処理を用いる詰め込んだ単球の安定化もまた考えられる。好ましくは、単球の表面は、熱水処理の間、球体間結合を形成する、反応性を有し、絡み合う（ｔａｎｇｌｉｎｇ）基を含む。詰め込んだシリカ単球の希釈塩基溶液による処理は、単球表面にある量の水酸基を発生させる。隣接する球体間のこれらの水酸基は、構造を結合させる熱水処理の間、縮合する。代わりに、酸化物、例えば、シリカ、ジルコニアなどのナノゾルの適する量を、安定な構造を形成する球体を縮合する処理前に添加してもよい。
【００１４】
詰め込んだ単球を移動床濾過膜から除去した後、詰め込んだ単球は、さらに最終処理を行ってもよい。例えば、逆オパール様構造を有する球型結晶を得るためには、結合剤によって結合された詰め込んだ単球を、球体の材料を除去する分解剤で処理してもよい。典型的には、球体のこのような処理は、結合材が硬化した後に行う。
【００１５】
単球の懸濁液の広い濃度範囲、例えば、２％のような数パーセントの薄い固体濃度から５０％もの濃い固体濃度までの範囲が、この方法によって結晶化され得る。しかしながら、非常に薄い溶液では、濾過するのに長い時間かかり、非常に濃い懸濁液では、結晶の順序付けが悪化するかもしれない。従って、単球の好ましい濃度範囲は、１０％固体から２０％固体である。分散媒は、好ましくは、水であるが、他の液体もまた用いることができる。
【００１６】
種々の濾過膜をこの方法に用いてよい。具体的な膜を選択するのに考慮しなければならない重要なパラメータは、濾過する球体と同じまたは若干小さくあるべき、孔サイズである。小規模の製造のためには、例えば、ＭｉｌｌｉｐｏｒｅまたはＯｓｍｏｎｉｃｓによって製造されるポリマー濾過膜を用いることができる。大規模製造のためには、Ｗ． Ｌ． Ｇｏｒｅ によって作られた、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標） Ｍｅｍｂｒａｎｅ／Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｆｅｌｔ Ｌａｍｉｎａｔｅのような膜クロスを用いることができる。
【００１７】
真空レベルもまた濾過速度を大きく決定し、ある程度、結晶の順序を決定する、重要なパラメータでもある。単球の均一な詰め込みを保証するために、全プロセスを通してそれを実質的に一定を維持すべきである。好ましい真空範囲は、〜４００ ｍｍ Ｈｇ から〜６００ ｍｍ Ｈｇである。濾過膜の移動速度は、濾過速度によって決定され、濾過膜の単位面積当たりの濾過すべき球体量、濾過する固まりの厚みによって主に決定される。比較的速い濾過速度は、結晶の品質を落とすことなく、比較的薄い単球の層に働くことによって達成される。層厚は、５０ μｍから５ ｍｍの範囲であってもよい。好ましい厚みは、２００ μｍ〜１ ｍｍであってもよい。段階的な移動プロセスを用いる場合には、段階の間隔は、最も遅い方法の段階、典型的には、濾過段階によって決定される。
【００１８】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の方法の態様の図式的フローシートである。
図２は、以下の例１に記載された本発明の移動床濾過方法によって製造されたＳｉＯ２球体の結晶の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
図３は、下記例２に記載された本発明の移動床濾過方法によって製造された逆オパール様構造を有する結晶の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【００１９】
図１に示したように、単球は、床が移動する間および真空濾過圧が領域Ｉに加えられる間、移動濾過膜または領域Ｉのベルトに添加される。領域ＩＩにおいて単球の結晶化が、単球が膜によって運搬される間、真空濾過圧を与えることによって起こる。浸透領域ＩＩＩにおいて結合剤は、単球が膜によって運搬される間および真空濾過圧を与える間、詰め込んだ単球に添加される。領域ＩＶにおいて、結合剤は、凝固または硬化し、この領域において真空とすることは、必要ないかもしれない。代わりに、またさらに好ましくは、この領域は、制御された真空源をそれぞれ有する領域ＩＩおよび領域ＩＩＩ で互いに物理的に分離される。この方法において、床は、段階的に移動し、運搬膜は、ある領域から次の領域まで材料を段階的に移動させる。領域１の前処理領域では、懸濁液は、球体の分散を促進させるために超音波により前処理する。領域ＩＩおよび領域ＩＩＩは、上述と同様単球は、単球はそれぞれ濾過によって体系付けられ、結合剤によって浸透される。
【００２０】
また、上述と同様に、領域ＩＶでは、単球は、安定構造を形成するためにともに結合し、高い温度処理が必要とされないときは、安定構造が領域Ｖにおいて最終製品としてさらに処理される。高い温度処理が必要なときは、図１において示された最後の段階は、別々になされることになる。詰め込んだ単球が、移動床濾過膜から除去された後は、詰め込んだ単球は、さらに本発明のオパール様結晶または逆オパール様結晶を得るために高温最終処理を用いて処理される。結晶は、最終的に、典型的にはミリメートルサイズの小板として集められ、機械的または流体エネルギーミルのいずれかを用いて、所望の粒径範囲に細かく砕かれ、所望の大きさ範囲の異なるフラクションに分類される。図中の（￣） なる記号は、真空濾過圧が与えられていることを示す。
【００２１】
この発明の一部として、顔料粒子が、オパール様構造または逆オパール様構造のいずれかを有する球型結晶を含む顔料粒子を含む、顔料組成もまた考えられる。
顔料粒子は、典型的には、数ミクロンから数ミリメートル、好ましくは、５０ミクロンから１０００ミクロンの大きさの範囲を有する。この発明の一部として考えられる顔料組成は、塗料組成、化粧品組成およびプラスチック組成を含む。塗料および化粧品組成のための最も好ましい粒子サイズ範囲は、５０〜３００ミクロンである。プラスチック組成のための最も好ましい粒子サイズは、１００〜５００ミクロンである。
【００２２】
このプロセスに用いられる球体は、典型的には、シリカまたは、合成ポリマー材料または天然ポリマー材料を含む、ポリマー材料を含む。商業的に入手可能な球体製品、特に、高いサイズ均一性を有する球体製品が、比較的小さいにもかかわらず、球体材料を含む材料に関して、実質的に何ら限定はない。例えば、球体は、シリカ、ポリスチレン、ポリメタクリレートおよびポリビニルトルエンを含んでもよい。
【００２３】
単分散シリカ球体は、 Ｓｔｏｂｅｒ， Ｆｉｎｋ ａｎｄ Ｂｏｈｎ （Ｊ． Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉ． １９６８， ２６，６２）によるよく知られた方法に従って製造することができる。本発明に用いられるシリカ単球は、Ｍｅｒｃｋ， ＫｇａＡの製品またはＵ．Ｓ． ４，７７５，５２０およびＵ．Ｓ． ４，９１１，９０３における技術を用いて工場内で製造されたものである。単分散ポリマー球体をＩＤＳ （Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｏｒｐ．）， Ｂａｎｇｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ａｎｄ Ｄｕｋｅ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入してもよい。単分散球体に関するさらなる詳細な資料は、Ｙ． Ｘｉａ， ｅｔ ａｌ． による最近の総論（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０００， １２（１０）， ６９３−７１３）に見出すことができる。理論上は、それらが単分散を有する単一サイズの球体である限り、材料のいずれかまたは組み合わせを用いてもよい。
【００２４】
逆オパール様構造のために、方法に用いる球体は好ましくは、熱処理によって簡単に除去できるポリマー材料を含む。しかしながら、特に、ポリマー逆オパール構造が好ましい製品であるときには、シリカ球体を用いることができる。この場合は、ポリマー構造が形成された後、希釈フッ化水素酸で分解することによって、シリカを除去することができる （例えば、 Ｃｏｌｖｉｎ， ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． １９９９， １２１， １１６３０−１１６３７参照）。
【００２５】
用いられる単球の大きさは、意図した特定の用途に基づいて選択される。光学領域の光結晶のための球型結晶の形成のために、単球は、典型的には、約２０ ｎｍ 〜約３０ μｍ、好ましくは、約１００ｎｍ〜約１０μｍの径を有する。例えば、色顔料用途のために可視光範囲で働く結晶のための典型的な単球サイズは、約１５０〜４５０ ｎｍ、好ましくは、２００〜３００ ｎｍの範囲である。ＵＶ光領域で働く結晶のための典型的な単球サイズは、約２０〜２００ ｎｍ、好ましくは、約５０〜１５０ ｎｍの範囲である。同様に赤外 （ＩＲ）光領域で働く結晶のための典型的な単球サイズは、約３５０ ｎｍ 〜 ３０ ミクロン、好ましくは、約４５０ ｎｍ 〜 １０ ミクロンである。従って、全体的な観点から単球は、約２０ナノメートル〜約３０ミクロンである。
【００２６】
ある波長を反射するための単球サイズは、Ｂｒａｇｇの式（λ＝２ｎｄ ｓｉｎθ）を用いて見積もられ、ここでλは、回折波長であり、ｎ は、構造の屈折率であり、ｄ は、平面間隔であり、 θ は、Ｂｒａｇｇ視射角である。例えば、六角計の密に詰め込んだ構造（ｄ＝ｒ３， ｒ は、球体の半径である）の１０１０ 平面によって回折された最も長い波長（θ＝π／２） は、シリカ球体に基づく構造のためには、λ＝５．０２ｒ　（ ｎ＝１．４５ としたとき）である。球体が熱的に除去された逆オパール様構造のために、格子パラメータは、通常、熱的除去プロセスの間、減少する。この格子収縮は、回折波長の見積もりを考慮すべきである。逆オパール様構造材料の見積もられた屈折率もまた必要である。
【００２７】
非常に多くの前駆体材料が浸透プロセスに用いることができる。例えば、結晶を形成する球体のサイズよりもかなり小さい粒子サイズ範囲のいずれのコロイド種も結晶の浸透に用いてもよい。従って、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、および Ｇｅを含むが限定されない、金属および半導体材料に基づく非常に多くの逆オパール様構造を用いてもよい。さらに、例えば、金属酸化物は、浸透材料として用いてもよい。特に、ゾル内に制御可能に加水分解することができる金属アルコキシドを酸化物濾過に用いることができる。用いることができる金属酸化物種は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２およびＹ２Ｏ３を含む。これらの材料のすべてを、逆オパール様構造の形成のための浸透材料としてポリマー球体を用いて、本発明に従って評価した。性質が一つの材料の他の材料とで異なっていてもよいにもかかわらず、あらゆる場合において、構造を含む比較的よく体系付けられた空気球が製造された。有機金属前駆体は、金属および半導体構造と同様に、窒化物、炭化物およびホウ化物を生成するのに用いることができる。さらに有機または有機金属モノマーは、結晶構造に浸透してもよく、その結果、有機、有機金属または無機ネットワークで重合してもよい。これらの材料は、逆構造のみのためである。近年得ることができる技術に基づく均一なサイズの球体に製造することはできず、従って、通常のオパール構造に製造することができない。
【００２８】
球型結晶の製造のための移動床真空濾過方法は、単分散システム、二分散システム、多分散システムに基づくオパール様構造または逆オパール様構造を有する製造された結晶に用いることができる。単分散システムにおいて、用いる球体は、必然的に一つのサイズである。二分散システムにおいて二つの異なるサイズの球体が用いられる。多分散システムにおいて、２よりも大きい異なる球体サイズの球体が用いられる。
【００２９】
本発明の一部として、２または３以上の異なる材料の球体を一つの結晶構造を形成するために有機化する（ｏｒｇａｎｉｚｅ）ことができることも考えられる。例えば、ポリマー球体およびシリカ球体の両方を一つの結晶構造に有機化することができる。本発明の方法は、異なる材料の球体を用いるときは、特別な考慮が要求され得る。二つの異なる種類の球体の比重が異なるときは、濾過結晶プロセスの間に、球体の種は、分離されてしまう。さらに、二つの異なる種類の球体の表面適性が異なるときは、分離、フロキュレーションまたは凝集が生じ、その結果、結晶構造の質が悪くなる。
【００３０】
本発明の他の形態では、結晶化する球体は、所望の材料の層または２または３以上の所望の層（例えば、金属、金属酸化物または半導体材料など）で被覆される。比較的単一な被覆層が高い順序を有する構造を維持するためには、好ましい。
これ以上の詳細がなくても、当業者は、前記記述を用いて本発明を最大限に利用することができると考えられる。従って、以下の好ましい具体的な態様は単に例示としての説明であって決して如何なる意味でも開示の残りを限定するものではない。
【００３１】
先の例および以下の例において、すべての温度は、校正されていない摂氏温度で示されており、他に示されていない限り、すべての部およびパーセンテージは、重量によるものである。
本明細書中に引用するすべての出願、特許および刊行物のすべての開示内容は、参照により組み込まれる。
【００３２】
例
例１．移動床濾過プロセスを用いてオパール様構造を有する結晶の製造
ＳｉＯ２ （ドイツのＭｅｒｃｋ または ＥＭ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ． の単球製品）を含み、約 ２５０ ｎｍ の径を有する、単分散球体を本発明の段階的な真空床濾過方法を用いて、順序付けられた結晶に集められた。懸濁液の濃度は、 純水中、約 １２ 重量％である。約 ２０ インチ Ｈｇの真空が濾過プロセスにおいて用いられた。約３０分の濾過後、濾過された膜は次の段階である、乾燥に移された。乾燥は、真空加圧が維持されている間、乾燥領域上に置かれた赤外線ヒーターを用いることによって、行われる。このプロセスは、典型的には、約２０ 〜 ４０ 分行われる。乾燥後、結晶は、フィルターからるつぼに移され、結晶を安定化するために、８００℃で約１２時間処理された。形成された結晶の写真を図２に示す。材料は、結晶表面の通常の軸に近接する角度で見たときは、赤い回折色を示し、通常の軸から遠い角度で見たときは、緑の回折色を示す。
【００３３】
例２．移動床濾過プロセスを用いて逆オパール様構造を有する結晶の製造
水中、約 ２ 重量％の約 ３２０ ｎｍの粒径を有するポリスチレン球体 （ＩＤＣからの） を段階的移動床真空濾過方法によって順序付けられた結晶に集めた。濾過条件は、上記例１と同様である。次に、濾過された層を、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）の制御された加水分解によって製造されるシリカゾルで結晶層を浸透させる次の段階に移した。シリカゾルで浸透された詰め込んだ単球は、図１に記載のようにその後乾燥した。乾燥後、材料は、フィルターから除去され、るつぼに移された。材料は、逆オパール構造のための鋳型として用いられたポリマー球体を除去するために５００°Ｃ、１時間、か焼した。図３に示すように、シリカマトリックス中に高い順序を有する均一空気球の構造が得られた。青色が強い青みがかった紫色がこの種の構造で観測された。
【００３４】
前記例は、一般的または具体的に記載された反応物で置換および／または前記例において用いられた本発明の条件を操作することによって、同様の成果を繰り返すことができる。
先の記述から、当業者は、本発明の必須の特徴を容易に確定することができ、その思想および範囲から逸脱することなく、種々の用途および条件に合わせるために本発明の種々の変更および改良を行うことができる。
【国際公開パンフレット】
2004504242.tif 000002
2004504242.tif 000003
2004504242.tif 000004
2004504242.tif 000005
2004504242.tif 000006
2004504242.tif 000007
2004504242.tif 000008
2004504242.tif 000009
2004504242.tif 000010
2004504242.tif 000011
2004504242.tif 000012
2004504242.tif 000013
2004504242.tif 000014
2004504242.tif 000015
2004504242.tif 000016
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004504242.tif 000017
【国際調査報告】
2004504242.tif 000018
2004504242.tif 000019
2004504242.tif 000020