[发明专利]金属颗粒环状结构体、被覆有绝缘材料的金属颗粒环状结构体以及组合物

说明书

本发明的目的在于提供一种能够三维地作为超材料发挥功能的新型的金属颗粒环状结构体。本发明的金属颗粒环状结构体(C)的特征在于，其具备：由复数个颗粒连结而成的颗粒连结结构体构成的绝缘性支撑体(B)、和以环状配置在该绝缘性支撑体(B)的周围的复数个金属颗粒(A)。

技术领域

本发明涉及金属颗粒环状结构体、被覆有绝缘材料的金属颗粒环状结构体以及组合物。

背景技术

近年来，提出了一种超材料，其是人为地以入射光的波长以下的结构形成金属、电介质、磁性体等并人为地改变介质的介电常数或导磁率的材料。此处，“超材料”是对于包括光在内的电磁波显示出自然界的物质所没有的举止的人工物质。例如，显示出能够沿显示负折射率的方向弯曲光传播方向的现有材质所无法实现的性质，被期待作为扩展了人为操纵光传播的能力的物质，成为大力研究开发的对象。

上述超材料是大量集成了对包括光在内的电磁波做出响应的微米至纳米级谐振器天线元件的人工物质，具有通过适当设计谐振器天线元件而能够人为地操纵物质的光学特性的特性。

在典型的超材料中成为光等电磁波的传播特性的基础的是埋入介质中的大量的金属微谐振器。该金属微谐振器的大小是作为超材料发挥作用的电磁波的波长(下文中称为“工作波长”)的1/4～1/10左右。例如，对于比微波短的工作波长，用于金属微谐振器的微细结构的尺寸要求小至微米数量级或纳米数量级。为了制作金属微谐振器所需要的微细加工的难易度随着所要求的微小程度而迅速提高，因此许多超材料的工作波长为毫米级微波或更长的波长区域。被证实的大多数超材料的实例也是这种波长范围的超材料。

另外，田中等人通过数值计算表明，作为用于超材料的金属微谐振器，开口环式(split-ring)谐振器结构(下文中称为“SRR结构”)作为超材料的基本谐振器结构是有效的(例如参见非专利文献1)。该SRR结构例如由在圆环状的导电路径上设有切口之类的间隙或裂口部的导电体形成。在实际的超材料中欲证实基于其计算结果的见解时，SRR结构的制作方法却成为问题。

作为包括SRR结构的制作方法在内的超材料的微细加工技术，存在自上而下的方法和自下而上的方法。

自上而下的方法是指下述方法：如光刻法等那样，人精密地控制以曝光图案为代表的全部工艺，从而以高精度加工微细的结构。作为自上而下的方法，提出并证实了反复进行抗蚀剂涂布、电子射线描绘、金属薄膜蒸镀、剥离等一系列工序的方法(例如参见非专利文献2)。

另一方面，自下而上的方法是指下述方法：如水分子聚集而形成雪晶、或者生物的身体由自身形成那样，利用物质的特性以自组织的方式形成样子。尽管成本低且能够大量且高速地加工，但精度、加工形状的自由度存在限制。作为使用自下而上的方法制作超材料结构的方法，提出了利用下述现象的方法：对分散于流体中的微粒施加外部磁场，由此形成各种规则结构。若制成使芯部件为顺磁性或铁磁性体、周边部件为小于芯部件的反磁性的物体，则形成在芯部件的赤道附近排列若干周边部件的微小的结构体。使该结构体作为上述用于超材料的微谐振器发挥功能(例如参见专利文献1)。

另外，还提出了对自上而下的方法与自下而上的方法进行了结合的方法。在硅基板上将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)抗蚀剂材料进行电子射线描绘，形成图案。接着，在该基板上真空蒸镀金属的薄膜，将剩余的PMMA膜去除，由此形成金属的带结构。接着，通过干蚀刻仅削去基板的硅，则金属带弯曲，形成垂直地独立于硅基板表面的环结构。使该环结构作为构成超材料的一种谐振器天线发挥功能(例如参见非专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-005044号公报

非专利文献