助成番号
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

機能性黒色物質を利用した角度依存性のない構造発色性材料の構築

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Saturation Change in the Angle-independent Structural Coloration of Colloidal Amorphous
Arrays using Functional Black Components

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）タケオカ名）ユキカズ

研究期間 Ｂ

２０１４

漢字 ＣＢ

竹岡敬和

報告年度 ＹR

２０１５年

Yukikazu

研究機関名

名古屋大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Takeoka

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名～ ２０１５ 年

名古屋大学 大学院工学研究科物質制御工学専攻・准教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
構造発色性材料は、その発色メカニズムから、色褪せやエネルギー損失がない色材であるため、生体や環境に優しい材料を利用して多岐に飛んだ発色性と機能の付与が実現されれば、構造発色性材料が従来の色材に取って代わるだけでなく、我々の生活をより良く変えるだろう。

申請者は、最近の研究から、粒径の揃った白色のコロイド粒子と黒色のコロイド粒子が集合化すると鮮やかな構造色を示すことを見いだした。白い単分散微粒子の粒径や、集合体内の単分散微粒子の体積分率を調節すれば、様々な色を示す材料が作れることも明らかにした。さらに、黒色粒子の添加はコロイド結晶の発色性の向上にも有効に働き、従来のコロイド結晶と比べて、黒色粒子を添加した場合には、実に鮮やかな構造発色を示すことも分かった。最近では、黒色物質添加による構造色の彩度の変化に対するメカニズムも明らかにしてきた。
黒色物質には、導電性（例えば炭素材料）、磁性（例えばマグネタイト）、光応答性（例えば銀などの微粒子）を示す機能材料が沢山あるので、これらの黒色物質を利用すれば、新しい機能を有する構造発色性材料の開発に繋がると考えた。
本研究では、機能性黒色物質として、照射した光の波長に応じて、銀イオンと銀微粒子に可逆に変化する系を利用した新規な構造発色性材料の構築に取り組んだ。酸化チタン微粒子に紫外光を照射すると、銀イオンは銀微粒子に変化することで、黒色となる。また、可視光を照射すれば、照射した光の波長に共鳴して、銀微粒子は銀イオンになり、再び無色透明になる。この系を角度依存性のない構造発色を示すコロイドアモルファス集合体に導入することで、観測される構造色が、照射される光の波長に応じて、可逆に変わることを明らかにした。

キーワード ＦＡ

機能性黒色物質

構造発色性材料

角度依存（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ“コロイド粒子集合体と光との相互作用〜角膜から学ぶ角度依存性の少ない構造発色性材料の構築〜”

著者名 ＧＡ

竹岡敬和

雑誌

ページ ＧＦ502～504

雑誌名 ＧＣ

化学と工業

発行年 ＧＥ

2015巻号 ＧＤ

68-6 月号

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ
Structural colored materials are promising color materials that are not harmful to the environment and people
because they can be prepared using highly safe chemical compounds. In addition, the addition of stimuli-sensitivity
to the structural colored materials enables their use in sensors and displays. As a consequence, stimuli-sensitive
structural colored materials are now attracting the attention of researchers. However, because the mechanism of mostof the current stimuli-sensitive structural colored materials involves Bragg reflection, the structural color isangle-dependent; this angle-dependency hinders the potential of the stimuli-sensitive structural colored materials inthese applications.
If a colloidal amorphous array with short-range order is formed from submicron-sized fine spherical colloidal
particles, then the position of the diffraction peak observed in the reflection spectrum of the colloidal amorphousarray does not depend upon the observed angle, which originates from wavelength-specific constructive interferencein the visible region. Previously, we reported that the amorphous array of the thermo-sensitive core-shell particles
exhibits temperature-reversible changes in the position and the strength of the diffraction peak that does not dependon angle. However, background-like incoherent multiple light scattering observed across the entire visible region
profoundly affects the appearance of the colloidal amorphous array; in most situations, the colloidal amorphous arrayappears white to the human eye. The addition of a small amount of black components, such as carbon black andFe 3 O 4 , to the colloidal amorphous array results in a decrease in the incoherent multiple light scattering phenomenon
from the colloidal amorphous array and enhances the saturation of the angle-independent structural color in thesystem. In this study, first light-induced saturation changes in the angle-independent structural color of a colloidal
amorphous array were investigated using a photoelectrochemical reaction of the Ag/Ag+ system, which can exhibit achange in the brightness of the black color.

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