1. はじめに

　これまでに我々のグループでは，ナノテクで熱物性を制御することを目指して研究していますが[1-3]，ナノテクで熱物性を制御という漠然としたイメージでは，まさに雲をつかむような話となり具体的な研究に取り組めません．そこで，研究のヒントを生物のもつ構造とそれによって引き出される機能に学んで進めてきた研究の具体例として，微細構造で熱ふく射の反射率を制御してきた研究を紹介したい[4]と思います．

3. 構造色の熱ふく射への応用

　目に見える可視光も熱を輸送する赤外線も波長が異なるだけで同じ電磁波ですので，構造のもつ周期を変えれば，当然赤外線を構造によって強く反射できるはずです．言葉として怪しいですが，青色ならぬ赤外色を人工的に作り出せれば熱ふく射特性を制御したことにつながります．はじめは数100nmで金属を任意に蒸着できるイオン集束ビームで微細周期構造を作製し，その熱ふく射特性をとることに集中しました[6]．しかし，1か月近くかけて構造を作ってもその大きさが0.1mm²など遠く及ばないほど小さく（図3），小さいことがあだとなって計測も極めて難しかったため，ほとんど研究をやめようとあきらめたかけたこともありました．

4. 自己組織化の活用

　研究をあきらめかけていた2004年11月に北九州学術研究都市で産学連携フェアが開催されました（毎年開催）．暇つぶしに会場を散策していたところ，北九州市の触媒化成工業が出展していたシリカの微粒子が綺麗に配列しているポスターを偶然目にしたことで，研究が以後大きく進むことになりました．共同研究を通して，2μm（もしくは3μm）直径の粒子を無数に配列した5cm²程度のサンプルを数時間で作れるようになったのです（図4）．短い波長での光の散乱が激しいため見た目には真っ白ですが，赤外フーリエ分光装置(FT-IR)でサンプルを計測してみると，粒子直径のほぼ2倍程度の光が強く反射されていることが測定されました（図5）．強く反射される光の波長は，フォトニック結晶[7]と呼ばれる分野の解析を用いてもよく説明され，周期構造に起因する反射であることも確かめられました．

5. 放射特性への応用

　これまで反射に重きをおいて研究を進めてきました．反射によって青く見える蝶の色にヒントを得て，赤外線を反射するといった内容は，生物の構造とそれによって引き起こされる機能を猿まねしたに過ぎません．物質の光学特性は，反射と透過，吸収（放射）には密接な関係が成り立つため，反射に生かしてきた研究を放射にも活かすことができるかもしれません．現状の研究結果では，反射が強いところで放射が弱くなる程度の結果しか得られていませんが(図6)，フランスのグループから周期構造の表面をカットすることで任意の波長の放射を強くできることも発表されています[8]．今後は，エネルギー変換技術としても極めて有効な放射特性の制御にも力を入れていきたいと考えています．

6. おわりに

　我々のグループが蝶の微細構造に学び，熱ふく射特性を制御しようとしてきた研究について概要を紹介させていただきました．一見，順調に進んでいる研究に見えますが，当初重要と感じた生物がもつ非周期性のもつ機能については，踏み込んだ議論が行えておらず，今後の重要な課題として残してしまっています．とは言え，7年前に全くふく射に関するノウハウを持たない研究室がここまで研究を進めることができたのは，2008年3月に博士課程を修了した木原正裕君（現：マイクロジェット）の努力の賜物であり，さらに研究を進めるにあたって，牧野俊郎教授，若林英信助教（京都大学），花村克悟教授（東京工業大学），山田純教授（芝浦工業大学）からご指導と励ましを頂けたのは幸運でした．この紙面の場を借りて紹介させて頂くととももに感謝の意を表します．

参考文献