胶体晶体的制造方法及胶体晶体

摘要

本发明提供一种容易控制且能够根据胶体粒子的种类进行大范围应对的胶体晶体的制造方法。本发明的胶体晶体的制造方法，其特征在于，包含以下工序:制备工序，在含有离子性表面活性剂的液体中分散胶体粒子，准备能够利用温度变化而使胶体晶体析出的胶体分散液；以及结晶化工序，通过使该胶体分散液的温度从不析出胶体晶体的温度区域向析出该胶体晶体的温度区域变化，从而使该胶体晶体析出。

说明书

技术区域

本发明涉及一种利用由温度变化而结晶化的胶体分散液的胶体晶体的 制造方法。

背景技术

所谓胶体是指具有数nm到数μm左右的大小的胶体粒子分散于介质 中的状态，如果选择合适的条件，则胶体粒子符合规则地排列，形成被称 作“胶体晶体”的结构。该胶体晶体中存在2种类型。

第一种是在粒子间没有特别的相互作用的胶体系（刚体球系）中， 在粒子体积百分率约为0.5（浓度=50体积%）以上的条件下形成的晶 体。它类似于如下的现象，即，如果将宏观的球塞入有限的空间则会规 则排列。

第二种是在带电的胶体粒子的分散系（带电胶体系）中，由在粒子 间作用的静电相互作用而形成的晶体结构。例如，以将在表面具有解离 基团的高分子（聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等）制的粒子、二氧化硅 粒子（SiO₂）分散于水等极性介质中的胶体系形成晶体。由于静电相互 作用会波及很长距离，因此即使是粒子浓度低（粒子间的距离长）、粒 子体积百分率为大约0.001左右，也可以生成晶体。

本发明人等开发了控制来源于带电胶体系的胶体晶体的生成的方法 （专利文献1）。即，通过在二氧化硅胶体分散系中使吡啶共存，利用吡啶 的解离度的温度依赖性而通过温度变化使pH变化，由此使二氧化硅粒子 的表面电荷数变化，从而使胶体晶体形成的方法。根据该方法，可以由各 种带电胶体系在不需要特殊的装置、复杂的工序的情况下制造胶体晶体。

本发明人等进一步发展该方法，还成功制造了大型的胶体单晶（专利 文献2）。即，将在二氧化硅胶体分散系中使吡啶共存的胶体分散液在不析 出胶体晶体的状态下放入容器，加热容器的一端侧而局部地设定为该胶体 晶体析出的温度，将设定为胶体晶体析出的温度的范围慢慢地扩大，使胶 体晶体生长的方法。这样得到的胶体晶体成为极大的单晶，而且晶格缺陷、 不均匀性也很少。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平11－319539号公报

专利文献2:日本特开2008－93654号公报

发明内容

然而，在上述二氧化硅胶体分散系中使吡啶共存而利用温度变化制造 胶体晶体的方法中，由于基于碱的解离度的温度依赖性来进行胶体的表面 电荷的控制，所以存在能够控制的范围有限的问题。因此，根据胶体粒子 的种类而找不到适合于胶体晶体制作的设定条件的情况也很多。此外，为 了再现性良好地制作胶体晶体，还存在必须严密地进行使用的水、碱的纯 度等制造条件的设定的问题。

本发明是鉴于这样的以往的实际情况而完成的，应该解决的课题是提 供一种容易地控制胶体晶体的制造且能够根据胶体粒子的种类进行大范 围地应对的胶体晶体的制造方法。

本发明人等考虑能否不利用碱的解离度的温度依赖性进行胶体晶体的 生长而通过利用其它的特性的温度依赖性来控制结晶化从而解决上述以 往的课题。然后，进行了深入的研究，结果发现，在添加了离子性表面活 性剂的胶体粒子系中，利用冷却形成胶体晶体，此外，反过来利用加热熔 化胶体晶体。进而，发现根据离子性表面活性剂的种类、浓度，胶体晶体 的析出/熔化的相转移温度发生变化，由此完成了本发明。

即，本发明的胶体晶体的制造方法的特征在于，包含以下工序:

制备工序，在含有离子性表面活性剂的液体中分散胶体粒子，准备 能够利用温度变化而使胶体晶体析出的胶体分散液；和

结晶化工序，通过使该胶体分散液的温度从不析出胶体晶体的温度 区域向析出该胶体晶体的温度区域变化，从而使该胶体晶体析出。

本发明的胶体晶体的制造方法的原理可以如下认为。

带电胶体系中的胶体晶体结构是由在胶体粒子间作用的静电相互 作用而形成的。该静电相互作用的力是随着胶体粒子的表面电荷数和分 散有胶体粒子的液体中的离子强度、粒子浓度以及介电常数而变化的。 一般来说，表面电荷数、粒子浓度越高，此外离子强度、介电常数越低， 则静电相互作用越强，结晶化越容易。带电胶体系中添加离子性表面活 性剂时，离子性表面活性剂的一部分吸附于胶体粒子表面，提高胶体粒 子的表面电荷数。此时的吸附量是由离子性表面活性剂的浓度以及对应 于表面活性剂与粒子表面的亲合性的吸附平衡所形成的规定量。另一方 面，由于未吸附的离子性表面活性剂溶解于分散有胶体粒子的液体中， 所以液体的离子强度变高。

一般来说，由以下的热力学可知，温度越高，分子对表面的吸附量越 少（“吸附”庆伊富长，共立全书157，共立出版，1965，参照第一章）。如 果将分子吸附前后的体系的吉布斯自由能变化设为ΔG，焓变设为ΔH，熵 变设为ΔS，此外体系的温度T为一定时，则ΔG＝ΔH－TΔS，即ΔH＝ ΔG+TΔS的关系成立。分子对界面的吸附是自发发生的变化，此时，ΔG ＜0。此外，如果分子吸附于表面，则由于运动的自由度减少，所以熵减少 （ΔS＜0）。因此，在吸附前后ΔH＜0，这意味着能量以热的形式放出。因 此，可知吸附现象是伴随着放热的。接着，考虑温度变化对吸附的影响。 如果温度降低，根据勒夏特列原理的平衡移动的原理，吸附平衡向放热量 增加（温度升高）的方向移动。即，吸附量增加。此外，相反地如果温度 升高，则吸附量减少。

以上的理论也适用于胶体粒子中添加离子性表面活性剂的体系，温 度越低吸附量越多。吸附量越大，胶体粒子的表面电荷数越大。同时， 由于溶解于介质的活性剂浓度减小，所以离子强度低。这些都使粒子间 的静电相互作用增加，所以在合适的条件下结晶化。即，利用冷却生成 胶体晶体。这意味着通过调节离子性表面活性剂的种类、添加量，可以 容易地控制胶体晶体的析出/熔化的相转移温度，本发明意味着一种可 以根据胶体粒子的电荷数而进行大范围应对的胶体晶体的制造方法。

所以，根据本发明的胶体晶体的制造方法，能够容易地控制胶体晶体 的制造，能根据胶体粒子的种类而进行大范围的应对。

在本发明的胶体晶体的制造方法中，通过利用温度变化使胶体粒子的 表面电荷数和介质中的离子强度变化，从而使晶体析出。因此，离子性表 面活性剂只要是吸附于粒子而使胶体粒子的电荷变化、此外一部分溶解于 液体中而成为离子的表面活性剂，则没有特别限定，可以使用由各种的疏 水性部·亲水性部形成的阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、两性 表面活性剂。它们之中，特别优选为阴离子性表面活性剂和阳离子性表面 活性剂。这是因为使胶体粒子的电荷变化的效果大。此外，优选具有与吸 附前胶体粒子具有的电荷相同符号的电荷的表面活性剂。因为具有相反符 号的电荷的表面活性剂随着添加浓度条件而有可能粒子的总电荷数变得 极小而胶体粒子间的斥力变小发生凝聚。

此外，在胶体晶体的制造方法中，对胶体粒子的种类没有特别的限定， 可以使用二氧化硅、氧化铝等无机粒子，丙烯酸、聚乙烯等有机高分子粒 子等。本发明人等确认使用二氧化硅胶体粒子、二氧化钛粒子、有机高分 子粒子，可以可靠地制造胶体晶体。应予说明，由于二氧化硅粒子、二氧 化钛粒子的表面为亲水性，所以使具有烃链的离子性表面活性剂吸附时， 预先使用非离子性的表面活性剂等使二氧化硅粒子表面处于疏水性。此 外，将由有机高分子形成的粒子作为胶体粒子使用时，也可以使用在有机 高分子中导入了吡啶基团、羧酸基团等解离基团的有机高分子。这样的话， 可以利用解离基团的量、种类对胶体粒子的表面电荷数和其正负进行控 制。本发明人等确认利用苯乙烯和2-乙烯基吡啶盐的共聚物具有正的表面 电荷，进一步通过添加阳离子性表面活性剂来控制其表面电荷数，可以制 造胶体晶体。

此外，添加的离子性表面活性剂的浓度优选小于临界胶束浓度。因为 如果是临界胶束浓度以上的浓度，则在胶体粒子之外分散着胶束，有可能 胶体晶体紊乱，并且体系变得复杂而变得难以控制。应予说明，需要注意 由于添加的表面活性剂的一部分吸附于粒子，所以即使试样中的表面活性 剂浓度在临界胶束浓度以上，有时溶解的表面活性剂浓度也达不到临界胶 束浓度。即，本发明的胶体晶体的制造方法中的表面活性剂浓度的更优选 范围是如下条件:未吸附而溶解的表面活性剂浓度为临界胶束浓度以下。

此外，对使胶体分散的液体也没有特别的限定，可以使用水、有机溶 剂。它们之中，介电常数大的水、醇以及水和醇的混合物，由于存在于胶 体粒子表面的解离基团（高分子粒子的情况下为磺基、硫酸基、羧基等， 此外，二氧化硅粒子等金属氧化物粒子的情况下为羟基等）的解离度大， 所以粒子表面电荷数变得非常大，此外可以促进离子性表面活性剂的解 离，对胶体粒子的表面电荷的控制作出贡献，因此特别优选。它们之中， 乙二醇、丙三醇等高粘性液体作为胶体分散介质使用时，由于粘度高难以 发生对流，可以增大胶体晶体。

本发明的胶体晶体的制造方法中，结晶化工序优选包含以下工序:温度 设定工序，将收容于容器的所述胶体分散液整体设定为不析出胶体晶体的 温度；结晶开始工序，对设定为不析出该胶体晶体的温度的胶体分散液， 局部地设定为该胶体晶体析出的温度；晶体生长工序，将设定为该胶体晶 体析出的温度的范围慢慢地扩大，使胶体晶体生长。该方法是与用于得到 金属、半导体单晶的布里奇曼法类似的方法。根据发明人等的试验结果， 这样得到的胶体晶体成为晶格缺陷、不均匀性少的胶体晶体。此外，因此 考虑可以得到大的单晶。

作为将设定为胶体晶体析出的温度的范围慢慢地扩大的方法，可以举 出将装有胶体分散液的容器的一端侧设定为胶体晶体的析出温度后，利用 热传导慢慢地扩大该温度的范围的方法；将装有胶体分散液的容器的一端 侧设定为胶体晶体的析出温度后，慢慢地放入设定为胶体晶体的析出温度 的电炉中的方法等。在后者的方法中，其优点在于，可以控制晶体生长的 速度，另外能够更大面积的温度控制。

其它，也可以通过将具有各种热传导率的材料配置于样品池周围而 使其在一定方向上形成热传导率的倾斜，通过从周围开始冷却而慢慢地 扩大设定为胶体晶体析出的温度的范围。此外，也可以通过使红外线炉、 红外线照射灯移动，控制加热板的温度等，慢慢地扩大设定为胶体晶体 析出的温度的范围。

另外，在本发明的胶体晶体的制造方法中，也可以使胶体晶体生长后， 利用凝胶化将胶体晶体固化。若这样利用凝胶化将胶体晶体固化，则即使 温度返回到不析出胶体晶体的温度，也可以保持胶体晶体的结构。此外， 可以飞跃性提高胶体晶体的机械强度。另外，凝胶化了的胶体晶体成为兼 具凝胶基体固有特性的材料。例如在将凝胶化了的胶体晶体机械压缩而变 形的情况下，由于晶格面间隔也变化，所以成为可以控制衍射波长的材料。 凝胶化了的胶体晶体与液体的种类、温度、pH等物理·化学环境对应地溶 胀或收缩。此外，如果导入与特定的分子特异性地结合的官能团，则体积 依赖于该分子种的浓度而变化。通过利用这样的性质测定衍射波长的移 动，从而能够成为温度、pH、各种分子种等的传感器。

作为凝胶化的方法，可以举出向胶体分散液中分散光固化性树脂，在 使胶体晶体析出后，照射光而凝胶化的方法等。这种情况下，光固化性凝 胶化剂优选选择离子的产生少的材料。这是因为在使用产生离子的光固化 性凝胶化剂时，有可能由于离子强度的增加，粒子间的斥力减少，不能保 持胶体晶体结构而熔化。作为这样的离子产生少的光固化性凝胶化剂，可 以举出含有凝胶单体、交联剂和光聚合引发剂的溶液等。作为凝胶单体， 可以举出丙烯酰胺及其衍生物等乙烯基系单体，作为交联剂，可以举出 N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，此外作为光聚合引发剂，可以举出2，2’-偶氮双 [2-甲基-N-[2-羟基乙基]-丙酰胺]等。其它，也可以使用在聚乙烯醇上修饰 叠氮系感光基团而得的水溶性感光性树脂等。

此外，在本发明的胶体晶体的制造方法中的结晶化工序中，也可以利 用温度调节机构将胶体晶体的一部分设定为胶体晶体熔化的温度而形成 熔化区域，通过使该熔化区域移动的区域熔化法使熔化了的区域重结晶， 使晶体生长。

即，这是一种根据以下工序进行结晶化工序的胶体晶体的制造方 法。

（1）温度设定工序，将收容于容器的胶体分散液整体设定为析出 胶体多晶体的温度；

（2）晶体熔化工序，对设定为析出该胶体多晶体的温度的胶体分 散液，形成局部地设定为不析出该胶体晶体的温度的熔化区域；

（3）重结晶生长工序，慢慢地移动该熔化区域而使胶体晶体生长。

根据该方法，可以容易地制造大型的胶体单晶。而且，胶体多晶体分 散液中存在杂质胶体粒子的情况下，还有阻止杂质胶体粒子进入胶体单晶 中的效果。

这里，熔化区域的移动可以利用能够实现温度调节机构和容器的相对 移动的移动机构来进行。如果像这样进行熔化区域的移动，则可以通过减 慢熔化区域的相对移动速度而使从熔化状态到晶体状态的重结晶化慢慢 地进行，实现单晶的大型化；或通过加快熔化区域的相对移动速度而快速 地制作单晶。因此，能够根据目的实现胶体晶体的品质和制造效率化的平 衡。

应予说明，熔化区域的移动也可以通过使容器移动来进行，也可以 通过使温度调节机构移动来进行，也可以通过使容器和温度调节机构两 者移动来进行。

此外，在收容工序中，优选将胶体多晶体分散液填充于大致平行对置 的2个壁之间。如果是这样，则难以引起容器内的自由的对流，因此胶体 晶体的生长很难被扰乱，所以可以进一步制造大型且晶格缺陷、不均匀性 少的单晶。在这种情况下，作为使胶体分散系的温度变化的方向，可以是 与壁平行的方向或与壁垂直的方向中的任一者。

具体实施方式

本发明中，作为分散胶体粒子的液体，可以举出水，也能使用水以外 的液体。例如，可以使用甲酰胺类（例如，二甲基甲酰胺）、醇类（例如， 乙二醇类）。虽然这些也可以利用胶体粒子和添加的离子性表面活性剂的 组合直接地使用，然而一般来说优选作为与水的混合物使用。

此外，由于胶体晶体因微量的盐（离子性杂质）的存在而阻碍其生成， 所以优选在胶体分散系的制备中进行充分的脱盐。例如，使用水时，首先 对净化水进行透析，直至使用的水的电导率达到与使用前的值相同程度， 接着将充分清洗了的离子交换树脂（阳离子和阴离子交换树脂的混床）在 试样中共存而保持至少1周，进行脱盐提纯。

作为用于胶体分散液的胶体粒子，没有特别限定，可以使用各种各样 的无机粒子、有机粒子，优选粒径尽量一致。胶体分散液可以将市售的胶 体用粒子分散到水等适当的分散介质中，或使用利用溶胶-凝胶法等合成的 无机粒子，或使用利用乳液聚合等使苯乙烯等单体聚合而形成大小比较一 致的粒子作为胶体粒子。

另外，对胶体粒子的粒径及其分布也需要加以注意。胶体粒子的粒径 优选为600nm以下，更优选为300nm以下。这是因为，在粒径超过600nm 的大粒径的胶体粒子的情况下，容易因重力的影响而沉降。此外，胶体粒 子的粒径的标准偏差优选为15％以内，更优选为10％以下。如果标准偏差 变大，则难以析出晶体，即使析出晶体，晶格缺陷、不均匀性也会增加， 难以得到高品质的胶体晶体。

作为胶体粒子的浓度，可以根据胶体粒子的种类、表面活性剂的种类 等适当决定，一般来说，按照φ（胶体粒子的体积百分率）为0.01～0.05 左右、离子性表面活性剂浓度达到2～10μmol/L左右的方式制备胶体分散 系。因此，可以利用峰值计法等求出胶体粒子的比重，使用该值利用全干 法确定提纯了的胶体分散系的胶体粒子的φ值。然后，通过向该胶体分散 系中加入提纯了的水等液体介质而稀释，可以制备具有规定φ值的分散 系。φ值是根据使胶体晶体具有与所期望的特性对应的晶面间隔的方式算 出的。此外，根据需要，也可以添加NaCl等低分子盐水溶液来调节盐浓 度。

在以上的胶体分散液的制备中，需要尽可能地避免由离子性杂质造成 的污染。在这一点上，在水中溶出碱性杂质的钠钙玻璃等使粒子的电荷数 增加，因此在使用玻璃容器的情况下，优选石英玻璃之类的不向水中溶出 碱性杂质的玻璃的容器。此外，由于空气中的二氧化碳溶解于水而生成碳 酸，所以优选在氮等气氛下进行制备。另外，容器、器具类用净化水（电 导率为0.6μS/cm以下）充分清洗后使用。

在本发明的胶体晶体的制造方法中，利用单纯地从外部将体系加热或 冷却这样简单的途径，可以热力学可逆地产生胶体的结晶化。该凝固点温 度可以通过使离子性表面活性剂的种类、浓度变化来控制。此外，也可以 接着放入离子性物质，使其浓度变化，来调节凝固点温度。

此外，在本发明中优选将体系保持为密闭体系。如果这样，则可以防 止由离子性杂质造成的污染，可以再现性良好地制造胶体晶体。

此外，在本发明的胶体晶体的制造方法中，在结晶化工序中，通过使 胶体分散液的温度从不析出胶体晶体的温度区域向析出该胶体晶体的温 度区域变化，从而使该胶体晶体析出。关于该结晶化工序中的温度的控制 如下所述，应该考虑离子性表面活性剂的克拉夫特点。这里，克拉夫特点 是指离子性表面活性剂的溶解度快速增大的温度。固体状态中的表面活性 剂分子间的结合越强，克拉夫特点有越高的趋势。因此如果烃链的长度增 加，则克拉夫特点高。此外，克拉夫特点也根据平衡离子的种类的不同而 不同。若以烷基硫酸钠为例，如下所述:

十二烷基硫酸钠（烷基的碳原子数12）:9℃

十四烷基硫酸钠（烷基的碳原子数14）:30℃

十六烷基硫酸钠（烷基的碳原子数16）:45℃

十八烷基硫酸钠（烷基的碳原子数18）:56℃

在克拉夫特点以下，表面活性剂的溶解度显著地小，即使添加也保持 固体状而残留，因此清洗、乳化、起泡等效果极小。然而，即使在克拉夫 特点以下，表面活性剂的溶解度也随温度而变化，因此表面活性剂对胶体 粒子的吸附量、胶体分散液的离子强度等也可以根据温度进行控制，进而， 可以进行胶体晶体的析出/熔化的控制。但是，在结晶化工序中，优选将析 出胶体晶体的温度区域设为克拉夫特点以上。这是因为，如果在克拉夫特 点以上的温度区域，表面活性剂的溶解量可以很多，因此表面活性剂对胶 体粒子的吸附量、介电常数等可以很大地变化，进而，胶体晶体的析出/ 熔化的控制也变得容易。

本发明的胶体晶体的制造方法可以通过适当地选择胶体粒子的种类、 使该胶体粒子分散的液体的种类、添加于该液体的离子性表面活性剂的种 类和添加量，从外部对其给予温度变化而使胶体晶体生成。利用该性质， 也能够应用于胶体晶体的制造以外的方面。

例如，能够开发利用了物性随温度变化而改变的新型热敏性材料（热 敏性涂料，温度传感器等）。此外，如果使用胶体系因升温而结晶化的体 系，则可以期待体系的粘性随着温度而增加。另一方面，在通常的单纯液 体中，一般来说粘性是随着温度增加而单调减少的。利用这样的特异性的 粘性－温度特性，例如还可以期待对以往的应力传递系统中使用的液体 （离合器用的油等）的温度特性的改善等的应用。

实施例

以下，对将本发明进一步具体化的实施例进行详细叙述。

（实施例1～5以及比较例1）

＜胶体粒子的制备＞

作为用于胶体分散液的胶体粒子，使用如下制备的聚苯乙烯粒子。

即，在提纯了的蒸馏水中加入苯乙烯单体（22g）、苯乙烯磺酸钠 （0.1g）和二乙烯基苯（1.11g），一边搅拌一边加入作为引发剂的过硫 酸钾（0.1g），进行无皂乳液聚合。反应完成后，将反应液加入透析管而 进行透析，进一步使其通过离子交换树脂塔而进行提纯，得到聚苯乙烯 粒子的水悬浮液。利用动态光散射法求出该悬浮液的聚苯乙烯粒子的直 径，粒子直径为132nm。

＜胶体分散液的制作＞

在如上所述得到的聚苯乙烯粒子的悬浮液中加入各种阴离子性表 面活性剂和稀释水，得到粒子浓度为1体积％且阴离子性表面活性剂的 浓度为规定的浓度的胶体分散液。使用的阴离子性表面活性剂是，在实 施例1中使用己基硫酸钠（烷基的碳原子数为6），在实施例2中使用十 二烷基硫酸钠（烷基的碳原子数为12，临界胶束浓度CMC=8.2mM (25℃)），在实施例3中使用十四烷基硫酸钠（烷基的碳原子数为14， CMC＝2.2mM(40℃)），在实施例4中使用十六烷基硫酸钠（烷基的碳 原子数为16，CMC＝0.58mM(40℃)），在实施例5中使用十八烷基硫酸 钠（烷基的碳原子数为18，CMC＝0.23mM(40℃)）。

此外，在比较例1中添加NaCl代替阴离子性表面活性剂而制作胶 体分散液。

＜结晶化相图的制作＞

将如上所述得到的实施例1～5以及比较例1的胶体分散液1ml放 入方柱容器状的聚甲基丙烯酸甲酯制的透明样品池（内部尺寸 10mm×10mm×45mm）中，用塑料盖塞严。然后，将放入有胶体分散液 的透明样品池放入设定为规定温度（在5～55℃的范围内每10℃）的恒 温水槽，进行肉眼观察和反射光谱测定，确认胶体晶体的生成的有无。

对于这样各种组成的胶体分散液，研究各个温度中的胶体晶体的生成 的有无，根据其结果，作成表示表面活性剂浓度与凝固点温度的关系的结 晶化相图。结果如图1和图2所示。长方形的符号为凝固点温度，比其高 的温度下胶体粒子大体上成无规分布的状态（“液体”状态），比其低的温度 下相当于晶体状态。从这些图可知，在添加了阴离子性表面活性剂的实施 例1～5中，随着添加量的增加，胶体晶体的凝固点降低。此外，在阴离子 性表面活性剂的差异引起的比较中，在纵轴为凝固点温度、横轴为阴离子 性表面活性剂的浓度的图中，斜率随阴离子表面活性剂的烷基的碳原子数 而大地发生变化。这意味着通过控制表面活性剂的碳原子数和浓度，可以 控制胶体晶体的凝固点温度。此外，可知因为阴离子性表面活性剂的烷基 的碳原子数越大，该斜率越小，所以如果使用烷基的碳原子数大的阴离子 性表面活性剂，则相对于阴离子性表面活性剂的浓度变化，凝固点温度的 变化变小，因此可以更精密地进行利用阴离子性表面活性剂的浓度变化而 进行的凝固点的控制。因此，可知在胶体晶体的制造方法中，胶体分散液 中添加的阴离子性表面活性剂的烷基的碳原子数优选为10以上，更优选为 12以上，最优选为14以上。

应予说明，实施例5中使用的十八烷基硫酸钠的克拉夫特点为56℃， 在结晶化相图的制作时适用的温度（50、25、5℃）是比克拉夫特点低的温 度。然而，由其它途径进行的表面张力测定的结果可知，使用十八烷基硫 酸钠时，在温度50、25、5℃的任一温度下，添加的十八烷基硫酸钠几乎 全部吸附于胶体粒子，极少量溶解于水中。由表面张力测定还显示出此时 的十八烷基硫酸钠的溶解浓度在各个饱和溶解度以下，固体没有析出。即， 即使是对于胶体粒子不存在、纯粹的表面活性剂水溶液为在克拉夫特点以 下的温度，如果有粒子，则溶解浓度也变得相当小，因此可以得到良好的 结果。

另一方面，在添加了NaCl的比较例1中，凝固点温度（纵轴）和阴 离子性表面活性剂浓度（横轴）的图中，斜率变得极其大，几乎垂直。应 予说明，认为没有完全垂直是由于水的诱导率取决于温度变化。即，可知 由于相对于NaCl的浓度变化，凝固点的变化大，所以利用温度变化使胶 体晶体析出需要严密控制NaCl的添加量，变得极其困难。

＜胶体分散液的相变化的照片拍摄＞

使胶体分散液以25℃→35℃→50℃→5℃变化的情况下，对该情况 的相变化进行照片拍摄。作为胶体分散液，使用含有上述实施例中制备 的聚苯乙烯粒子的水悬浮液2.5体积％、进一步将十二烷基硫酸钠添加 到规定的浓度而得的胶体分散液。此外，为了比较，还使用含有利用与 上述实施例相同的方法制备的聚苯乙烯粒子（直径91.8nm，表面活性 剂未添加时的电荷数＝870）2.5体积％、进一步将十二烷基硫酸钠添加 到规定的浓度而得的胶体分散液。

结果如图3所示。在添加了十二烷基硫酸钠的胶体分散液中，如图3 所示，十二烷基硫酸钠的浓度为60μM以上时，胶体晶体在50℃熔化，如 果返回至5℃，则胶体晶体再次析出。另一方面，十二烷基硫酸钠的浓度 为40μM以下的浓度时，即使胶体晶体在50℃也不熔化。

应予说明，对进行上述照片观察的试样，通过与上述的实施例以及比 较例的结晶化相图制作方法相同的方法，制作结晶化相图（参照图4）。图 4的横轴为十二烷基硫酸钠浓度，矩形的符号为凝固点。

＜表面活性剂的吸附量的评价＞

如果聚苯乙烯粒子分散液中加入表面活性剂，则其一部分吸附于聚 苯乙烯粒子表面，剩余溶解于介质中成为“吸附平衡”状态。应予说明， 由于上述实施例1～5以及比较例1是在临界胶束浓度以下的浓度条件 下实施，所以不形成胶束。

到目前为止，关于阴离子性表面活性剂对聚苯乙烯粒子的吸附，报 告了吸附量的确定、其链长、温度依赖性（下述文献1）～3）），一般来 说，如果温度增加，则物质的吸附量减少，就表面活性剂对聚苯乙烯粒 子的吸附而言也确认有相同的行为。

1）Paxton,T.R.,J.Colloid Interf Sci.,1969,31,19.

2）Maron,S.H.,Elder,M.E.,Urevitch.I.N.J.Colloid Sci.,1954,9, 89.

3)Piirma,I.,Chen,S.R.J.Colloid Interf Sci.,1980,74,90.

上述实施例1～5以及比较例1中使用的聚苯乙烯粒子具有来源于共聚 的苯乙烯磺酸的负电荷，通过吸附阴离子性表面活性剂，电荷数Z增加。 此外，如果介质中溶解表面活性剂，则介质的盐浓度C_s增加。如果这里温 度T降低而表面活性剂的吸附量增加（溶解浓度减少），则Z增加且C_s减少。由于这两种变化均使粒子间的静电相互作用增加，所以对结晶化有 利。由此，认为在添加表面活性剂的胶体体系中，利用冷却而发生结晶化。

基于上述的模型，用以下的方式评价图1和图2所示的各凝固点的吸 附量。将胶体体系中添加的表面活性剂的总浓度设为C_tot，其中吸附类的 浓度设为S，溶解类的浓度设为C，则:

C_tot＝S+C·····（1）

此外，将表面活性剂的添加所致的Z和C_s的增量分别设为ΔZ，ΔC_s。 这里，ΔZ和S（单位:mol/L）之间有以下的比例关系。

ΔZ＝[(4πa_p³NA)/(3000φ)]S＝KS

这里a_p是粒子半径，NA是阿伏伽德罗常数，φ是由体积百分率表 示的粒子浓度，K是比例常数。如果将吸附前的聚苯乙烯粒子的电荷数 设为Z₀，则吸附后的电荷数为Z＝Z₀+ΔZ。其中，开始结晶化、决定胶 体粒子间的相互作用的不是Z而是“有效电荷数”Z_eff。即，胶体粒子的 平衡离子受粒子表面的强电场吸引而“凝缩”，使有效电场减少，因此一 般来说Z_eff比Z小。此外，已知α＝Z_eff/Z随着Z的增加而减少。在ΔZ 远小于Z假定α＝常数时，表面活性剂添加时，如下式:

Z_eff＝α(Z₀+ΔZ)=α(Z₀+KS)

或

S＝(Z_eff/α－Z₀)/K·····(2)

应予说明，未添加表面活性剂时，通过电导率测定求得的Z_eff、Z₀和α分别为1055、11228和0.094。

另一方面，ΔC_s=C，此外实验条件的初期盐浓度C_s0＝0时，如下 式:

C_s＝C_s0+ΔC_s＝C·····(3)

通过(1)、(2)、（3）式求出某C_tot中的S与C的关系。图5中，对 于各种C_tot的Z_eff与C_s的关系用实线表示。

另一方面，带电粒子系的结晶化相图是由Robbins等使用计算机模拟 法进行研究的（下述文献4）），可以对于各种Z_eff的值计算出凝固点的C_s值。图6中显示了NaCl添加系的结晶化相图的实验值（符号），以及基于 模拟结果的计算值（虚线）。两者良好地相符合。此外，图5中，各种温度 T中的Z_eff与C_s的关系用点线表示。

4)Robbins,M.O.,Kremer,K.,and Grest,G.S.,J.Chem.Phys.1988, 88,3286.

通过使用图5，可以确定某凝固点中的Z_eff与C_s的值。例如，C_tot＝15μM 时，碳原子数14的表面活性剂的凝固点T^＊为T^＊＝20℃（图2）。在图5中， 都满足这些C_tot和T^＊的组的Z_eff和C_s（C_tot＝15μM的实线以及T^＊＝20℃ 的虚线的交点）是凝固点的值。此外，由这些值可以确定在凝固点的S和 C。

在图7中显示了将添加了十四烷基硫酸钠的胶体分散液的凝固点的S/ C_tot和C/C_tot相对于C_tot进行绘图的结果。T^＊的值是随着C_tot而变化（T^＊＝10～50℃，C_tot越低温度越高）。一般来说，吸附现象中S/C_tot随着C_tot的 增加而减少，然而在图5的结果中反而增加。认为这是因为图7的各数据 中温度不同，启示了随着温度增加吸附量减少。

此外，表1是汇总T^＊=20℃的各种各样的表面活性剂的S/C_tot和C/C_tot的表。计算出烷基链的碳原子数n为最大的碳原子数＝18的表面活性剂时， 吸附有添加量的大约90％。

[表1]

n C_tot(μM) Cs(μM) Z_effS/C_tot(％) C/C_tot(％) 6 12 8.8 1078 26.1 73.3 12 12 8.8 1078 26.7 73.3 14 15 8.9 1098 40.5 59.5 16 42 10.1 1285 76.0 24.0 18 100 11.9 1680 88.1 11.9

（实施例6）

在实施例6中，作为用于胶体分散液的液体，使用水:乙二醇＝10:90 （容量比），进行胶体晶体的析出·熔化的反复实验。以下进行详细地 说明。

作为胶体粒子，使用用与实施例1～5中使用的方法相同的方法合成的 聚苯乙烯粒子的水悬浮液。然后，使聚苯乙烯的粒子浓度为2.6体积％， 添加十二烷基硫酸钠达到45μΜ，使用添加达到规定的浓度的胶体分散液。 将其放入方柱容器状的聚甲基丙烯酸甲酯性的透明样品池（内部尺寸 10mm×10mm×45mm），用塑料盖塞严。然后，将放入有胶体分散液的透 明样品池放入设定为规定温度（在5～55℃的范围内每10℃）的恒温水槽， 进行肉眼观察和反射光谱测定，在恒温水槽中反复升温冷却，确认胶体晶 体的析出（即，胶体的凝固开始）和熔化的反复(在25.7℃析出→在45℃ 熔化→在25.7℃析出→在48℃熔化→在4℃析出→在36℃熔化)。

（实施例7）

在实施例7中，与实施例1～5相同，使用以无皂乳液聚合合成的 聚苯乙烯粒子（NSS10，粒径＝122±11nm，有效表面电荷数＝700），使 得粒子浓度＝1体积％，添加己基硫酸钠盐（碳原子数＝6）作为阴离子 性表面活性剂而做成胶体分散液。然后，用与实施例1～5相同的方法 在各种温度下观察晶体生成的有无，制作结晶化相图。

（实施例8）

在实施例8中使用十八烷基硫酸钠盐作为阴离子性表面活性剂。其 它与实施例7相同，省略说明。

（比较例2）

在比较例2中添加NaCl代替表面活性剂。其它与实施例7和实施 例8相同，省略说明。

关于实施例7和比较例2的结晶化相图如图8所示。此外，关于实施 例8和比较例2的结晶化相图如图9所示。从这些图可知，与添加NaCl 代替阴离子性表面活性剂的比较例2相比，使用烷基硫酸钠作为阴离子性 表面活性剂的实施例7和实施例8的曲线图的斜率均小，通过改变浓度而 控制凝固点很容易。此外，使用烷基硫酸钠中的烷基长的实施例8（烷基 的碳原子数为18）时，与使用烷基短的实施例7（烷基的碳原子数为6） 相比，其曲线图的斜率小，因此可知如果加长烷基，则通过浓度的调节而 控制凝固点变得容易。

（实施例9）

在实施例9中，对将具有正电荷的阳离子性粒子作为胶体粒子并添 加阳离子性表面活性剂作为离子性表面活性剂的胶体分散液进行研究。

即，将苯乙烯和2-乙烯基吡啶盐作为单体，根据无皂乳液聚合法合 成球状的聚(苯乙烯-2-乙烯基吡啶共聚物)粒子，通过透析和离子交换法 充分提纯，在该提纯的分散液(粒子浓度=1.3体积%)中，以规定浓度添 加作为阳离子性表面活性剂的Cetylpyridinium Chloride(CPC)，形成 胶体分散液。CPC的临界胶束浓度CMC在室温下为900μM，实验均 在CMC以下进行。应予说明，利用动态光散射法求得的胶体粒子的粒 子直径为193nm。

（比较例3）

比较例3中添加NaCl代替表面活性剂。其它与实施例9相同，省 略说明。

关于实施例9和比较例3的结晶化相图如图10所示。从该图可知，使 用CPC作为阳离子性表面活性剂的实施例9，与添加NaCl代替阳离子性 表面活性剂的比较例3相比，曲线图的斜率小，可以通过改变浓度而容易 地控制凝固点。

＜胶体晶体的单方向生长实验＞

通过单方向地扩展可析出胶体晶体的温度区域，进行胶体晶体的单 方向的生长实验。

·温度控制装置

实验中使用的温度控制装置如图11所示。该装置是在散热片1上并 列固定有珀耳贴元件9～15。各珀耳贴元件9～15内装有未图示的热电 偶，各珀耳贴元件9～15和各热电偶连接于未图示的控制部，使得能够 控制为任意的温度。

·胶体分散液的制备

准备与实施例6中使用的相同的聚苯乙烯粒子的悬浮液，向其中加 入十二烷基硫酸钠和稀释水，得到粒子浓度为1体积％、十二烷基硫酸 钠的浓度为9.8μM的浓度的胶体分散液。

·胶体分散液的温度控制

如图12所示，准备宽度10mm、长度50mm、光路长度1mm的薄 板形状的石英池2，放入胶体分散液，装载于珀耳贴元件9～15上。然 后，用控制部将珀耳贴元件9～15的与石英池2接触的面的温度设定为 使胶体分散液成为熔化状态的32.5℃，之后，将珀耳贴元件9从32.5℃ 变更为10℃。10℃是胶体分散液成为胶体晶体的状态的温度。然后，经 过3分钟后，将邻接的珀耳贴元件10从32.5℃变更为10℃。进一步， 每过3分钟，向着珀耳贴元件15的方向依次地设定为10℃，最终珀耳 贴元件9～15的与石英池2接触的面的温度全部设定为10℃。这样，石 英池2内的10℃的温度区域扩展开来，观察胶体晶体的状态。

（结果）

其结果，如图13所示，观察到胶体晶体的区域慢慢地扩大，胶体 晶体不断生长。

这样制作的单方向生长晶体的反射光谱的一个例子如图14所示。 在测定中，使用海洋光学公司制HR型光纤光谱仪，对直径大约1mm 的点，在晶体上不同的两个位置进行反射率测定。可以得到显示尖锐反 射峰（半峰宽7nm以下）的胶体晶体。晶体尺寸最大达到厚度1mm× 纵3mm×横3mm。

这样可知，将胶体分散液设定为胶体晶体成为溶融状态的温度后， 通过慢慢地扩展析出胶体晶体的温度区域，可以形成在mm尺寸具有优 异的光学特性的胶体晶体。这样的本方法在考虑作为胶体晶体的光学元 件来利用时，可以说是极其有利的制造方法。

＜胶体晶体的凝胶化＞

可以利用公知的方法（日本特愿2004－375594:凝胶固定化胶体晶 体发明者:山中淳平、村井雅子、山田浩司、尾崎宙志、内田文生、泽 田勉、丰玉彰子、伊藤研策、泷口义浩、平博仁申请人:宇宙航空研究 开发机构、富士化学(株)）将上述胶体晶体的生长实验中制成的胶体晶 体固定化。其具体例如下所示。

准备以下的组成的聚苯乙烯胶体分散液:

凝胶单体:N,N’-二羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)

0.67mol/L

交联剂:亚甲基双丙烯酰胺(BIS)10mmol/L

光聚合引发剂:2,2’-偶氮双[2-甲基-N-[2-羟基乙基]-丙酰胺 4mg/mL

聚苯乙烯胶体分散液的胶体粒子的体积百分率（φ）＝0.01

十二烷基硫酸钠:10μmol/L

然后，将上述组成的聚苯乙烯胶体分散液放入样品池光路长度1mm 的石英池，设置在胶体晶体的生长实验中使用的温度控制装置上。然后， 设置为不析出胶体晶体的温度后，单方向地扩展可析出胶体晶体的温度区 域。通过对这样得到的胶体晶体照射紫外线而使凝胶单体聚合，得到凝胶 化的胶体晶体。

（实施例10）

实施例10中，使用粒径100nm的二氧化硅粒子进行涉及胶体晶体 的以下试验。

用透析和离子交换法将二氧化硅胶体粒子（粒子直径100nm）的水 分散液充分地脱盐提纯，使杂质离子浓度为1μM以下来使用。利用电 导率法求得的粒子的表面电荷密度为0.1μC/cm²（电荷数大约180个/ 粒子）。用净化水调节使得粒子浓度成为5体积％（体积百分率＝0.05）。 在这样得到的二氧化硅胶体分散液中，添加作为非离子性表面活性剂的 聚氧乙烯（平均聚合度＝15）壬基苯基醚（以下简称E15PhC9）水溶液 使E15PhC9浓度达到0.5mM。已经报告了E15PhC9通过乙二醇部分 和二氧化硅表面的未解离硅醇基之间的氢键而吸附于二氧化硅粒子。此 外，由后述的对二氧化硅的吸附量的评价试验的结果认为，该二氧化硅 胶体分散液中添加的0.5mM的E15PhC9中，其90％以上吸附于粒子表 面。

另外，在该添加E15PhC9的二氧化硅胶体分散液中，以规定量加入作 为阴离子性表面活性剂的十八烷基硫酸钠（SOS），使温度变化，研究胶体 晶体的生成的有无。晶体·非晶体的辨别是利用分光光度法观察布拉格衍 射峰的有无而进行的。其结果，在规定的SOS浓度和温度的条件下，生成 发出虹彩的胶体晶体。此外，胶体晶体通过加热而熔化，如果将其冷却， 则再次结晶化。即，结晶化是可逆的。应予说明，SOS未添加或SOS浓 度低时为非晶体状态，认为这是因为二氧化硅的电荷数低。

图15表示将SOS浓度和温度作为变量而描绘的结晶化相图。由该图 可知，随着SOS浓度的增加电荷数增加，结晶化温度变高（与此相对，在 聚苯乙烯的情况下，没有见到这样的行为。认为这是因为，即使不添加 SOS，原本电荷数也十分大）。如果进一步增加SOS浓度，则再次成为非 晶体。认为这是因为，非吸附的SOS浓度增加而离子强度变大（这与聚苯 乙烯的情况相同）。

如上所述，可知对二氧化硅胶体粒子加入非离子性表面活性剂而在粒 子表面制作疏水部，通过进一步使离子性表面活性剂吸附，粒子的表面电 荷增加而结晶化。此外，可知通过利用表面活性剂（非离子性和离子性） 的吸附量的温度依赖性，从而利用温度变化使二氧化硅胶体分散液进行胶 体结晶化或进行非结晶化这样的可逆控制成为可能。

应予说明，上述二氧化硅胶体分散液的可逆行为不依赖于添加表面活 性剂的顺序而显示为同样的行为。即，即使在二氧化硅胶体中首先添加 SOS，其次添加E15PhC9，也同样地生成胶体晶体。

（E15PhC9对二氧化硅的吸附量的评价试验）

使用基于E15PhC9的苯基的275nm附近的紫外吸收带，通过测定 在该波长的吸光度，制作标准曲线。

接着，在二氧化硅粒子（粒径300nm，粒子浓度为1体积％和5体 积％）的分散液中添加各种浓度的E15PhC9，用振荡器振荡1小时后， 以4000rpm离心分离10分钟，分离为上清液和沉降了的二氧化硅粒 子层。利用分光法定量上清液中的E15PhC9浓度，求出吸附量。

其结果可知，在二氧化硅粒子浓度5体积％中，添加的E15PhC9 浓度为1mM时约90％的E15PhC9吸附于二氧化硅粒子，E15PhC9浓 度为0.5mM时约80％的E15PhC9吸附于二氧化硅粒子。

在实施例10中使用粒径100nm的二氧化硅胶体粒子，如果粒子浓 度相同，则粒子的总表面积与粒径成比例。如果基于该关系进行计算， 则可以估计在上述实施例10的结晶化实验的条件下，E15PhC9的吸附 量为90％以上。

应予说明，对于同样具有聚氧乙烯壬基苯基醚结构、聚氧乙烯链的平 均聚合度为20和10的表面活性剂，也研究了吸附行为。其结果，在平均 聚合度20的情况下，摩尔吸附曲线与15的情况大体上相同。另一方面， 在平均聚合度10的情况下，与15的情况相比吸附显著地被抑制。

（实施例11）

实施例11中，使用粒径230nm的二氧化硅粒子进行涉及胶体晶体 的以下试验。

用透析和离子交换法将二氧化硅胶体粒子（粒子直径230nm）的水 分散液充分地脱盐提纯，使杂质离子浓度为1μM以下来使用。利用电 导率法求得的粒子的表面电荷密度为0.1μC/cm²（电荷数大约700个/ 粒子）。加入净化水使粒子浓度达到5体积％（体积百分率＝0.05）和 10体积％（体积百分率＝0.10）。任一试样都在温度5℃～50℃成为胶体 晶体状态。

在上述制备的5体积％的二氧化硅胶体分散液中添加E15PhC9，使其 浓度为0.232mM。接着，添加SOS，使其浓度为24μM。该胶体分散液 在20℃成为胶体晶体状态，在60℃熔化，如果将其进一步冷却至室温，则 再次胶体结晶化。即，胶体结晶化是可逆的。此外，同样地在10体积％的 二氧化硅胶体分散液中添加E15PhC9使浓度达到2.16mM，添加SOS水 溶液使达到180和190μM。这些胶体试样在20℃是晶体状态，在60℃熔 化，如果将其进一步冷却至室温，则再次胶体结晶化。即，胶体结晶化能 可逆地进行。

（实施例12）

用透析和离子交换法将二氧化硅胶体粒子（粒子直径300nm）的水 分散液充分地脱盐提纯，使杂质离子浓度为1μM以下来使用。利用电 导率法求得的粒子的表面电荷密度为0.1μC/cm²（电荷数大约1500个/ 粒子）。用无添加盐系使粒子浓度为5体积％（体积百分率＝0.05）。室 温（约20℃）下反射光谱中观察到清楚的峰，可知试样结晶化。在该二 氧化硅胶体中添加E15PhC9使其浓度为0.17mM。接着，添加SOS使 其浓度为12mM。添加了这些表面活性剂的胶体也在室温下进行结晶 化，此外即使冷却至5℃晶体也没有消失。另一方面，如果将该胶体加 热至60℃，则晶体的峰消失，成为非晶体。进一步将其冷却至5℃，再 次结晶化。如果反复保持5℃和60℃，则反复发生晶体的生成和熔化。 即，结晶化是可逆的。

（实施例13）

实施例13中，使用二氧化钛粒子进行涉及胶体晶体的以下试验。

即，使用二氧化钛粒子（富士化学制，用动态光散射法确定的粒径 =250nm），在二氧化钛粒子浓度＝15体积％的水分散液中添加 E15PhC9使浓度达到0.60mM。进一步添加SOS使达到60μm，得到 二氧化钛胶体分散液。

对上述添加了E15PhC9和SOS的二氧化钛胶体分散液、以及在添加 SOS之前只添加E15PhC9的二氧化钛胶体分散液，在室温测定反射光谱。 其结果，如图16所示，在室温（25℃），从任何一个分散液都看到表示胶 体晶体的存在的清楚的反射峰。另外，对于添加了E15PhC9和SOS的二 氧化钛胶体分散液，可知在60℃保持10分钟，结果峰强度显著减少，向 非晶体状态移动。另外，可知如果在5℃保持10分钟，则在相同的波长峰 强度再次增大，再次生成胶体晶体。另外，即使反复进行相同的温度操作 也表现出相同的光谱变化，可知能可逆地进行胶体结晶化和非结晶化。

该发明不受上述发明的实施方式和实施例的说明的任何限定。在不脱 离要求保护的技术方案的范围，在本领域技术人员能容易地想到的范围中 各种变形的方式都包含于该发明中。

附图说明

图1是实施例1～5以及比较例1的胶体分散液在各温度下由观察求得 的结晶化相图。

图2是实施例1～3以及比较例1的胶体分散液在各温度下由观察 求得的结晶化相图。

图3是添加了离子性表面活性剂的胶体分散液在各组成、各温度下 的附图代用照片。

图4是聚苯乙烯粒子浓度为2.5体积％的胶体分散液在各温度下由 观察求得的结晶化相图。

图5是表示相对于各种C_tot的Z_eff与C_s的关系的曲线图。

图6是表示添加了NaCl的胶体分散液的结晶化相图的实验值（符 号）以及基于模拟结果的计算值（虚线）的曲线图。

图7是添加了十四烷基硫酸钠的胶体分散液的凝固点的S/C_tot和C/ C_tot相对于C_tot进行绘制的曲线图。

图8是实施例7和比较例2的胶体分散液在各温度下由观察求得的 结晶化相图。

图9是实施例8和比较例2的胶体分散液在各温度下由观察求得的 结晶化相图。

图10是实施例9和比较例3的胶体分散液在各温度下由观察求得 的结晶化相图。

图11是胶体晶体的单方向生长实验中使用的温度控制装置的立体 图。

图12是表示在胶体晶体的单方向生长实验中使用的温度控制装置 上设置石英池的状态的立体图。

图13是表示胶体晶体的单方向生长实验的结果的附图代用照片。

图14是胶体晶体的单方向生长实验中得到的胶体晶体的反射光谱。

图15是在二氧化硅胶体（粒径100nm，5体积％）中添加了0.5mM E15PhC9和各种浓度的SOS的体系的结晶化相图（图中○标识表示试 样整体为胶体晶体状态，△标识表示试样的一部分为晶体，×标识表示 试样整体为非晶体状态。此外，图中的直线表示晶体/液体相边界）。

图16是二氧化钛胶体分散液的反射光谱。

产业上的可利用性

胶体晶体与普通的晶体同样地将电磁波Bragg衍射。其衍射波长可以 通过选择实验条件(粒子浓度和粒径)而设定为可见光区域。因此，能够展 开在以光子材料为代表的光学元件等中的应用。