出版社内容情報
建築、医療、情報通信など広範な分野で欠かせない材料であるガラスは、近年のナノテクノロジーの進展によりさらなる高機能化を実現してきている。
本書ではナノガラスを含む機能性ガラスの微細加工技術・合成技術から、エレクトロニクス・通信・環境・医療分野をはじめとする産業分野での応用例を解説する。
第1編 ガラスの特性と機能発現
1．はじめに
2．ガラスの生成
3．実用ガラス組成
3.1 ソーダ石灰ガラス
3.2 鉛ガラス
3.3 ホウケイ酸ガラス
3.4 アルミノケイ酸塩ガラス
3.5 シリカガラス
3.6 非ケイ酸塩系実用ガラス組成
4．ガラスの特徴と機能発現
4.1 ガラスの特徴
4.2 結晶化について
4.3 分相について
4.4 イオン交換について
4.5 機能発現
5．まとめ
第2編 ナノガラスが拓く未来
1．はじめに
2．光通信用デバイス～三次元光回路
2.1 光導波路
2.2 光通信用記録技術～光メモリディスク
3．有機─無機ハイブリッド技術
3.1 プロトン導電膜
3.2 気体分離膜
4．表示用プラズマディスプレイガラス
第3編 ガラスの微細加工技術
1 アルゴンイオンレーザ照射によるガラスの変質
1．はじめに
2．レーザ照射方法および条件
3．変質層の性質
4．変質メカニズム
2 フェムト秒レーザによる三次元ガラス加工
1．はじめに
2．感光性ガラス内部の三次元加工法
3．加工メカニズム
4．三次元マイクロ流路構造の作製
5．マイクロバルブの作製
6．マイクロオプティックスの作製
7．マイクロチャネルを用いた微生物の観察
8．おわりに
3 フェムト秒レーザによるガラスの内部の構造改質
1．はじめに
2．ガラス内部へのフェムト秒レーザ集光照射効果
3．ガラス内部の構造改質
3.1 希土類イオンの価数変化
3.2 屈折率変化
3.3 金属ナノパーティクルの空間選択的な析出
3.4 組成変動による非線形光学結晶析出
3.5 ナノグレーティングの形成
4．おわりに
4 半導体レーザによるガラスへの情報書き込み
1．ナノ結晶析出による機能性付与
2．CWレーザ照射による局所結晶化
3．CWレーザによる情報書き込み
4．レーザ照射時のガラスの温度変化
5．アップコンバージョン蛍光の多色化
6．偽造防止素子への応用
5 YAGレーザによるガラス基板の接合技術
1．はじめに
2．ガラス材のレーザ透過溶接法の原理
3．実験装置および実験方法
4．白板ガラスの接合
4.1 接合方法
4.2 接合部の顕微鏡観察の結果
4.3 接合部の成分分析
4.4 接合部のせん断試験
5．基板温度の影響
6．石英部品の接合
7．まとめ
6 レーザ結晶パターニング法によるガラスの高機能性
1．はじめに
2．ガラスの二次光非線形性
3．ガラスのレーザ光誘起結晶化
3.1 パルス紫外レーザによるナノ結晶化と粒子配列による周期構造
3.2 連続発振YAGレーザによる結晶化 パターニング
4．おわりに
7 石英ガラスのレーザ微細表面加工
1．はじめに
2．LIBWE法
2.1 微細加工特性
2.2 加工メカニズムの検討
2.3 LIBWEを行った微細加工ガラス基板の応用
3．今後の展望
8 カーボン金型を用いたガラス材料の熱インプリント
1．はじめに
2．熱インプリント成形法の原理
3．型の製作
3.1 型材質
3.2 型の加工方法
3.3 その他の型加工法とガラスの成型例
4．石英ガラスのインプリント
5．まとめ
9 自己組織化現象を利用したナノインプリント技術
1．ナノインプリントとモールド
2．自己組織化現象を利用したガラスナノインプリント用酸化物モールドの作製
2.1 直線状原子ステップパターンを有する超平坦サファイア基板の作製
2.2 酸化物ナノサイズ構造の形成
2.3 ナノ溝配列パターンの形成
3．ガラス表面のナノスケールでの熱変形評価
4．酸化物モールドを使ったナノインプリントによるガラス上ナノパターン形成
10 ボールエンドミルによるガラス切削加工技術
1．はじめに
2．ガラス加工における切削メカニズム
3．切削特性
4．ガラスのマイクロ切削加工機
5．ガラスのマイクロエンドミル加工の応用
5.1 DNAマイクロアレイ
5.2 DNAマイクロアレイの設計仕様
5.3 DNAマイクロアレイの機械加工
6．おわりに
第4編 ガラスの合成技術
1 過冷却液体からの新規酸化物ガラスの創製とその機能および構造
1．はじめに
2．無容器法の原理
3．無容器法から合成されたガラスとその機能
3.1 無容器法によるYAG組成ガラスファイバの開発
3.2 無容器法による高誘電性ガラスセラミックスの開発
4．無容器法から合成されたガラスの特異な構造
4.1 X線回折、中性子回折を用いたガラスの構造解析
4.2 典型的な酸化物ガラスとかんらん石ガラス
5．まとめ
2 コンビナトリアルケミストリーによる新規機能性ガラス材料の開発
1．はじめに
2．コンビナトリアルケミストリーを利用したガラス合成の方法と装置開発
2.1 ガラス形成域の予測
2.2 コンビナトリアルガラス合成支援装置
2.3 コンビナトリアルガラス評価支援装置
3．コンビナトリアルケミストリーを利用したガラス研究の実例
3.1 赤色系着色ガラス : P2O5─TeO2─ZnO系
3.2 鉛を含まない低融点ガラス : B2O3─TeO2─BaF2─BaO系
4．おわりに
第5編 機能性ガラスの応用
5.1 エレクトロニクス
5.1.1 明るく発光する半導体ナノ粒子を用いた ガラス蛍光体
1．はじめに
2．水溶液法で合成した高発光効率の半導体ナノ粒子
3．ゾル─ゲル法で作製した半導体ナノ粒子分散ガラス蛍光体
3.1 バルク状ガラス蛍光体
3.2 ビーズ状ガラス蛍光体
3.3 薄膜状ガラス蛍光体
4．おわりに
5-1-2 希土類元素による蛍光ガラスの開発
1．はじめに
2．希土類含有蛍光ガラスの励起・発光特性
2.1 3価希土類イオンによる蛍光
2.2 2価希土類イオンによる蛍光
2.3 蛍光ガラスのその他の光特性
3．蛍光ガラスの組成的特徴
4．蛍光ガラスのその他の特性
5．蛍光ガラスの応用例─ファイバスコープへ適用
6．おわりに
5-1-3 割れにくいガラスの開発
1．はじめに
2．ガラスの強度
3．脆さとは
4．各種ガラスの脆さ
5．脆さの実用的意味
6．ガラス構造と変形・破壊
7．おわりに
5-1-4 磁性半導体ナノガラスの作製
1．はじめに
2．アニールによる磁性半導体ナノガラスの作製
2.1 Cd1－xMnxSe磁性半導体ナノガラス材料
2.2 規則配列磁性半導体ナノガラス材料の作製
3．電子ビームリソグラフィによる磁性半導体ナノ構造の作製と光学機能性
3.1 電子ビームリソグラフィによる磁性半導体ナノ構造の作製
3.2 磁性半導体ナノ構造の磁気光学機能性
4．磁性半導体と高純度ガラス薄膜の複合ナノ構造の作製
5．まとめ
5-1-5 微小光学ガラスの作製と光共振器への応用
1．球状光共振器─研究の歴史─
2．色素・希土類添加微小球（粒径4～10 mm）
3．ガラス微小球（粒径30～100 mm）
4．今後の展開
5-2 通信
5-2-1 情報通信デバイス向けガラス・ゾル─ゲル微細加工技術
1．はじめに
2．ガラスデバイスの概要
3．ガラス微細加工技術
3.1 イオン交換法を用いたガラス内部構造制御技術
3.2 ゾル─ゲルプレス成形を用いたガラスナノインプリントによる微細加工技術
3.3 紫外線レーザ加工性ガラスを用いたレーザアブレーション加工技術
3.4 誘電体多層膜とエッチング加工による高波長分散ナノガラス
3.5 応力印加加工技術
4．おわりに
5-2-2 波長多重通信用光ファイバ増幅器の開発
1．はじめに
2．Er3+イオンの1.5 mm帯輻射遷移確率と量子効率
3．重金属酸化物ガラスにおける広帯域発光と増幅利得
4．Bi2O3系エルビウムドープファイバ
5．BIEDFの短パルス増幅特性
6．おわりに
5-2-3 低軟化点ガラスを利用した光ヒューズの開発
1．はじめに
2．光入力制限素子の必要性
3．従来の光入力制限素子
4．ガラス融着型光ヒューズの特徴
5．ガラス融着型光ヒューズの作製方法
6．おわりに
5-3 環境・省エネルギー
5-3-1 環境設計を指向したガラスの高機能化
1．はじめに
2．微量の金属ドープによるシリカ系蛍光ガラス
3．光照射を利用したガラス着色技術
4．おわりに
5-3-2 エコガラスとセルフクリーニングガラスの開発
1．はじめに
2．光機能性材料としてのチタノリン酸塩ガラス
3．低融性高屈折率エコガラス
4．非線形屈折エコガラス
5．非線形吸収エコガラス
6．コーティングフリーのセルフクリーニングガラス
7．おわりに
5-3-3 太陽熱エネルギーを自動制御する多機能窓ガラス
1．はじめに
2．サーモクロミックガラスの研究
3．VO2
4．元素添加のVO2
5．従来型VO2サーモクロミックガラス
6．太陽熱エネルギーを自動制御する多機能窓ガラス
6.1 波長別制御と利用
6.2 波長別制御と利用を達成するための構造
6.3 薄膜の作成
6.4 材料の光学定数
6.5 可視光透過率向上
7．おわりに
5-3-4 リサイクル可能な着色ガラス
1．背景
2．本技術の内容
2.1 従来の方法
2.2 本技術の特長
2.3 本技術の原理
3．今後の展望─本技術の社会への導入に向けて
5-3-5 紙ガラス（Paper Glass）
1．はじめに
2．紙ガラスの特性・経済効果および仕様
2.1 紙ガラスの特性
2.2 紙ガラスによる経済効果
2.3 紙ガラスの仕様
3．紙ガラスの利用方法
3.1 回路プリント基板
3.2 ペーパーキャリア
4．おわりに
5-3-6 多孔質ガラス膜を用いた微粒化エマルジョン燃料による燃焼改善
1．はじめに
2．SPG膜の特性
3．微粒化単分散エマルジョンの作成方法と特性
3.1 微粒化単分散エマルジョンの作成方法
3.2 微粒化エマルジョンのクリーミング（Cleaming）
3.3 作成方法によるエマルジョン粒径分布測定
3.4 水添加率によるエマルジョンの粒径分布測定
4．SPG膜乳化によるエマルジョン燃料の機関性能実験
4.1 エマルジョン燃料の正味燃料消費率の算出
4.2 機関性能実験および排気ガス測定結果
4.3 考察
5．結論
6．おわりに
5-3-7 多孔質ガラス膜の調製とナノバブル生成への応用
1．はじめに
2．ガラスの相分離と多孔質ガラス膜の調製
3．多孔質ガラス膜を用いる単分散状ナノバブルの生成法
4．ナノバブルの生成に及ぼす諸因子
5．単分散状ナノバブル／マイクロバブルの特性
6．単分散状ナノバブル／マイクロバブルの生成機構
7．単分散状ナノバブル／マイクロバブルの応用可能性
8．おわりに
5-4 生体・医療
5-4-1 生体機能ガラス
1．はじめに
2．材料と生体との相互作用
3．骨組織結合性ガラス
3.1 Bioglassの発明と骨組織結合性発現
3.2 少し詳しくみたガラス系の生体活性
3.3 ガラスから溶出したイオン種の細胞や生体組織に及ぼす効果
3.4 Bioglassの派生ガラスおよび結晶化ガラス（ガラスセラミックス）
3.5 その他の生体活性ガラス
4．骨結合性ガラスの応用
4.1 骨充填材・補填材として、および高分子との複合化材
4.2 生体活性ガラスを含む多孔質高分子複合化材
4.3 多孔質生体活性ガラス材料と細胞培養足場材料としての応用
4.4 金属への生体活性ガラスコーティング
5．その他の生体機能ガラス
5.1 ガン治療用ガラスまたはガラスセラミックス
5.2 ガラスアイオノマーセメント用フィラーガラス
5.3 滅菌効果ガラス
6．その他の応用
6.1 ガラスを用いたバイオミメティックプロセスによるアパタイトのコーティング
6.2 軟組織との結合
6.3 その他
7．おわりに
5-4-2 審美歯科用のガラスセラミックス
1．はじめに
2．リューサイト結晶における転移温度と熱膨張率の変動
3．リューサイト質ガラスセラミックス
3.1 リューサイト結晶量と膨張係数の関係
3.2 リューサイト結晶の生成量と安定性
3.3 実用ガラスセラミックス
4．審美修復歯─天然歯の外観再現
4.1 メタルセラミックスの構成
4.2 蛍光色
4.3 オパール性
4.4 Agコロイドによる黄変とそのCeO2による抑制
5．おわりに
5-4-3 骨形成を促進するガラス材料
1．はじめに
2．生体活性結晶化ガラス
3．ガラスや結晶化ガラスが生体活性を示す機構
4．リン酸を含まない生体活性結晶化ガラス
5．リン酸三カルシウムを析出した結晶化ガラス
6．亜鉛を含有する結晶化ガラス
7．おわりに
5-4-4 生体活性リン酸カルシウム結晶化ガラス
1．はじめに
2．基本ガラス組成
3．生体活性リン酸カルシウム結晶化ガラスの作製と特徴
3.1 ガラスの粉末焼結および結晶化により作製されるリン酸カルシウムセラミック
ス
3.2 リン酸カルシウム結晶化ガラスの擬似体液中でのアパタイト形成能
3.3 リン酸カルシウム結晶化ガラスの機械的特性
4．β型チタン合金へのリン酸カルシウム結晶化ガラスコーティング
5．まとめ
第6編 ガラス産業の現状と戦略
1．はじめに
2．ガラス市場の推移
3．ガラス材料の優位性
4．産・学・官の現状認識
5．追い風のニューガラス
6．これからの産学官連携の仕組み
7．まとめ
執筆者（執筆順）
井上 悟 独立行政法人物質・材料研究機構ナノセラミックスセンター グループ長
平尾一之 京都大学大学院工学研究科 教授
戸倉 和 東京工業大学大学院理工学研究科 教授
吉岡将人 東京工業大学大学院理工学研究科
杉岡幸次 独立行政法人理化学研究所緑川レーザー物理工学研究室 先任研究員
緑川克美 独立行政法人理化学研究所緑川レーザー物理工学研究室 主任研究員
三浦清貴 京都大学大学院工学研究科 助教授
橋間英和 日本山村硝子株式会社ニューガラス研究所 主席研究員
鈴木浩文 神戸大学工学部 助教授
船山 強 アルプス電気株式会社通信デバイス事業部角田工場オプト製品部
藤原 巧 東北大学大学院工学研究科 教授
本間 剛 長岡技術科学大学工学部 産学官連携研究員
高橋儀宏 独立行政法人物質・材料研究機構 若手国際研究拠点 研究員
正井博和 東北大学大学院工学研究科 科学技術振興研究員
紅野安彦 長岡技術科学大学工学部 助手
小松高行 長岡技術科学大学工学部 教授
佐藤隆士 鶴岡工業高等専門学校物質工学科 助教授
新納弘之 独立行政法人産業技術総合研究所光技術研究部門 研究グループ長
前田龍太郎 独立行政法人産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門 グループ長
吉本 護 東京工業大学大学院総合理工学研究科 教授
秋葉周作 旭硝子株式会社中央研究所 研究員
松村 隆 東京電機大学工学部 教授
小原真司 財団法人高輝度光科学研究センター利用研究促進部門 副主幹研究員
鈴谷賢太郎 独立行政法人日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究部門 研究主幹
小西智也 独立行政法人物質・材料研究機構物質研究所 特別研究員
安藤昌儀 独立行政法人産業技術総合研究所光技術研究部門 主任研究員
李 春亮 独立行政法人産業技術総合研究所光技術研究部門 特別研究員
村瀬至生 独立行政法人産業技術総合研究所光技術研究部門 主任研究員
沢登成人 株式会社住田光学ガラス浦和製造部田島光学ガラス製造部 部長
伊藤節郎 旭硝子株式会社中央研究所 特別研究員
村山明宏 東北大学多元物質科学研究所 助教授
岡 泰夫 東北大学多元物質科学研究所 教授
柴田修一 東京工業大学大学院理工学研究科 教授
仲間健一 日本板硝子株式会社商品開発部商品開発グループ
田部勢津久 京都大学大学院人間・環境学研究科 助教授
杉本直樹 旭硝子株式会社中央研究所 主幹研究員
轟 眞市 独立行政法人物質・材料研究機構光材料センター 主幹研究員
赤井智子 独立行政法人産業技術総合研究所環境化学技術研究部門 グループ長
橋本忠範 三重大学大学院工学研究科 助手
金 平 独立行政法人産業技術総合研究所サステナブルマテリアル研究部門 主任研究員
矢澤哲夫 兵庫県立大学大学院工学研究科 教授
高橋邦隆 株式会社バストインターフェイス
渡邉孝司 久留米工業大学工学部／大学院工学研究科 教授／学科長
久木崎雅人 宮崎県工業技術センター材料開発部 主任研究員
尾坂明義 岡山大学大学院自然科学研究科 教授
早川 聡 岡山大学大学院自然科学研究科 助教授
都留寛治 岡山大学大学院自然科学研究科 助手
星川 武 山本貴金属地金株式会社研究開発センター 理事
上高原理暢 奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科 助手
大槻主税 名古屋大学大学院工学研究科 教授
春日敏宏 名古屋工業大学大学院工学研究科 教授
西井準治 独立行政法人産業技術総合研究所光技術研究部門 グループ長
