特許 6626303 磁気モジュレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6626303

(24)【登録日】2019年12月6日

(45)【発行日】2019年12月25日

(54)【発明の名称】磁気モジュレータ

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/08 20060101AFI20191216BHJP

   C12N 5/00 20060101ALN20191216BHJP

   C12N 15/00 20060101ALN20191216BHJP

【ＦＩ】

   B01J19/08 D

   !C12N5/00

   !C12N15/00

【請求項の数】1

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-191611(P2015-191611)

(22)【出願日】2015年9月29日

(65)【公開番号】特開2017-64612(P2017-64612A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年8月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】305027401

【氏名又は名称】公立大学法人首都大学東京

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】牛島 栄造

(72)【発明者】

【氏名】岩田 裕司

(72)【発明者】

【氏名】山登 正文

【審査官】 菊地 寛

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５１８０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１５６６８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１３９３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３６５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１８７４７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０００−５１３４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５８２９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ １９／０８

Ｃ１２Ｎ ５／００

Ｃ１２Ｎ １５／００

Ｂ０３Ｃ １／００

Ｇ０１Ｎ ３７／００

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

強磁性体で成る基材の表面に対し、前記基材上に配置させる整列対象物のサイズに対応したサブミクロンオーダの幅の凹部を有する凹凸部を形成し、前記凹部からの漏れ磁束により前記基材の表面に所定の磁気分布を形成し、
隣り合う前記凹部の中間の凸部が滑らかに先細り状に突出する形状である磁気モジュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気モジュレータに関する。

【背景技術】

【0002】

磁気モジュレータに関連する技術として、非特許文献１には、人工的な磁束密度の粗密パターンを発生させるものが示されている。この技術は、磁化率の異なる２以上の薄膜を積層し、磁場を積層面に対して垂直に印加することにより積層表面に磁気パターンが現れるものである。

【0003】

この非特許文献１には具体構成として、厚さ３００μｍの鉄箔（強磁性体）と１００μｍのアルミ箔３枚（常磁性体）を交互に重ねて約１ｃｍのブロックを作製し、磁場中に積層面が垂直になるように置く。この状態でブロックに対して横方向から強磁場を作用させることにより、ブロック積層表面での磁場強度は３００μｍ周期で規則的に変動する現象が現れる。

【0004】

また、上記のように構成された磁気モジュレータ及び微粒子配列方法に関連する技術として特許文献１には、磁気モジュレータの磁束を利用して溶媒に分散された微粒子を配列するものが示されている。

【0005】

この技術の具体構成として、アルミ箔と鉄箔とを交互に積層した構造の磁気モジュレータの積層面に対して直交する方向に磁場を印加できるように、この磁気モジュレータを電磁石中に設置する。磁気モジュレータ上には磁界が作用する方向に平行となる姿勢でガラス板を乗せる。そして、磁化率が異なる２種の微粒子を、これらの微粒子の磁化率の中間となる磁化率の懸濁媒体に分散させて懸濁液を作り、この懸濁液をガラス板上に展開する。この状態で電磁石を励磁することにより、磁気モジュレータの磁束の強弱の作用で微粒子の配列が実現する。

【0006】

また、上記のように構成された磁気モジュレータ及び微粒子配列方法に関連する技術として、特許文献２には、磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンを形成し、これに磁場を印加することによりネガパターン近傍に電気力線又は磁力線の粗密差を発生させるものが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６‐２１２６０６号公報

【特許文献2】特開２０１０‐４１９号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】木村恒久(Tsunehisa Kimura)、他２名「Particle Tapping and Undulation of a Liquid Surface Using a Microscopically Modulated Magnetic Fild」、Langmuir 2004，20,572-574

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

微細な樹脂ビーズのような粒子に限らず、遺伝子を構成するＤＮＡ、糖鎖、脂質、細胞等を所定の間隔で整列させることや、基材の所定位置に固定する技術が望まれている。例えば、ＤＮＡを用いることによりバイオ反応をリアルタイムで検出するセンサを製造することを想定すると、基材上の決まった位置にＤＮＡを配置することが必要となる。

【0010】

このように微細な整列対象物を、例えば、基材上の決まった位置に、決まったパターンで配列するためには、特許文献や非特許文献に記載されるように磁化率が異なる物質を交互に配置して磁気モジュレータを作製し、これに対して外部から磁界を印加する必要がある。

【0011】

しかしながら、特許文献や非特許文献に記載されるように、磁束密度の粗密パターンを作り出すには、磁化率が異なる物質を交互に配置した磁気モジュレータの他に、強い磁界を作用させる手段が必要となるため、装置の大型化を招くものであった。

【0012】

即ち、基材の表面に対して整列対象物を整列し得る磁気モジュレータの小型化が求められる。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の磁気モジュレータの特徴は、強磁性体で成る基材の表面に対し、前記基材上に配置させる整列対象物のサイズに対応したサブミクロンオーダの幅の凹部を有する凹凸部を形成し、前記凹部からの漏れ磁束により前記基材の表面に所定の磁気分布を形成し、隣り合う前記凹部の中間の凸部が滑らかに先細り状に突出する形状であっても良い。

【0016】

例えば、強磁性体の表面に対して直交する姿勢で窪むように凹部を形成したものでは開口縁が直角のエッジとなり、凹部の漏れ磁束の磁束密度が凹部の開口縁の外側には作用し難く、基材の表面で複数の凹部の中間位置では磁束密度が大きく低下する。この構成では基材の表面において整列対象物に作用する磁束密度が小さく、整列対象物を適正に整列できないことも考えられた。これに対して、本構成では、凹部の開口縁の部位にエッジが形成されず、漏れ磁束を基材の表面側にも作用させることが出来るため、その磁束の作用により、その整列対象物が最も安定する位置まで円滑に移動させ、その位置で安定保持することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】磁気モジュレータの一部を拡大した斜視図である。

【図2】磁気モジュレータの凹部と凸部とを示す断面図である。

【図3】凹部を形成するためレジストを表面に形成した基材の断面図である。

【図4】凹部を形成するレジストとモールドとの断面図である。

【図5】凹部を形成するためレジストにモールドを押し付けた状態の断面図である。

【図6】凹部を形成するためレジストからモールドを分離した状態の断面図である。

【図7】凹部を形成するためドライエッチングの後の基材の断面図である。

【図8】凹部を形成するためアッシング後の基材の断面図である。

【図9】磁区を模式的に示す図である。

【図10】ポリスチレン粒子に作用する架橋力を示す図である。

【図11】磁気モジュレータで整列するポリスチレン粒子を示す断面図である。

【図12】基材表面を磁気力顕微鏡で観察した画像である。

【図13】凹部が形成された基材表面を電子顕微鏡で観察した画像である。

【図14】凹部が形成された基材表面を磁気力顕微鏡で観察した画像である。

【図15】凹部が形成されない基材表面の粒子を電子顕微鏡で観察した画像である。

【図16】凹部が形成された基材表面の粒子を電子顕微鏡で観察した画像である。

【図17】パーマロイで成る基材表面を磁気力顕微鏡で観察した画像である。

【図18】凹部が形成された鉄製の基材表面を磁気力顕微鏡で観察した画像である。

【図19】凹部が形成されたパーマロイ製の基材表面を磁気力顕微鏡で観察した画像である。

【図20】磁気モジュレータをセンサに用いた応用例の断面図である。

【図21】別実施形態（ａ）の磁気モジュレータの断面図である。

【図22】別実施形態（ｂ）の磁気モジュレータと外部刺激部とを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本的な構成〕
図１、図２に示すように、強磁性体で成る基材１の表面１Ｓにサブミクロンオーダで凹凸部を形成して磁気モジュレータが構成されている。凹凸部は、溝状となる複数の凹部１Ｇと、隣り合う凹部１Ｇの間の突出部１Ｐとで構成されている。

【0025】

この磁気モジュレータでは、鉄（コバルト、ニッケル、ガドリニウム、あるいは、パーマロイ等でも良い）で成る磁性体で構成される基材１の表面１Ｓを平滑に加工し、この表面１Ｓに対し溝状となる複数の凹部１Ｇが形成されている。この凹部１Ｇは、溝幅Ｌとなる幅で、間隔Ｓの距離毎に形成されている。この実施形態では、溝幅Ｌが１５０ｎｍに設定され、間隔Ｓが３００ｎｍに設定され、隣り合う凹部１Ｇの間には表面１Ｓと一致するレベルの突出部１Ｐが形成される。

【0026】

磁気モジュレータは、凹部１Ｇからの漏れ磁束（漏洩磁束）を、例えば、遺伝子のＤＮＡ、糖鎖、脂質、細胞等の微粒子状の整列対象物に作用させ、これらの整列対象物の磁気的な性質を利用して凹部１Ｇに従って整列させるために用いられる。

【0027】

凹部１Ｇを形成する形成方法の一例を以下に説明する。図３に示すように、表面１Ｓが平滑に加工された鉄（Ｆｅ）で成る基材１の表面１Ｓにレジスト５を塗布し、このレジスト５が液状である状況で図４、図５に示すように、レジスト５（レジスト膜）の表面にモールド６を押し付ける。

【0028】

このモールド６は、石英の表面を平滑に加工し、更に、この表面を電子線や、光線や、ソフトリソグラフィの技術により溝を作ることにより複数の突起６Ｐが形成されたものである。突起６Ｐの幅は凹部１Ｇの溝幅Ｌに対応し、隣合う距離が間隔Ｓに対応している。このモールド６を押し付けることにより突起６Ｐが当接した部位のレジスト５が押しのけられ、レジスト５が存在しない領域が形成される。

【0029】

この押し付け状態でレジスト５を凝固させ、凝固後にモールド６を取り外すことにより図６に示すように、レジスト膜５には凹部１Ｇに対応する位置にはレジスト５が存在しない領域が形成される。次に、エッチングガスを用いたドライエッチングにより図７に示すように、レジスト５が存在しない領域を介して露出する基材１（鉄）の表面１Ｓを蝕刻して凹部１Ｇが形成される。

【0030】

凹部１Ｇの深さは、８０〜１００ｎｍであり、溝幅Ｌより僅かに小さい値に設定されている。このドライエッチングの後には、アッシングにより図８に示すようにレジスト５を除去することで磁気モジュレータが得られる。尚、この実施形態では、液状のレジスト５と、固化後のレジスト膜５とに共通する符号「５」を付している。

【0031】

尚、エッチングとして薬液を用いるウエットエッチングを用いても良い。凹部１Ｇの溝幅Ｌは、サブミクロンオーダで整列対象物が良好に整列する値であれば良い。この凹部１Ｇは溝に限るものでなく、例えば、円形や多角形、あるいは、楕円形等の凹状に形成されるものでの良い。凹部１Ｇがこのような形状である場合には、凹部１Ｇの開口縁の開口径のうち最短となる間隔がサブミクロンオーダであれば良い。

【0032】

また、凹部１Ｇを形成する技術はモールド６を用いるものに限るものではなく、フォトレジストを強磁性体の表面１Ｓに塗布し、マスクパターンを介して露光することや、電子ビーム等で直接露光を行い、現像処理により凹部１Ｇに対応した領域のレジスト膜を除去するようにレジスト膜の処理形態を設定するものでも良い。

【0033】

このようにモールド６を用いずにレジスト膜５にパターンを形成したものでも、前述と同様にエッチングによる蝕刻により基材１の表面１Ｓに凹部１Ｇを形成する処理が行われ、アッシング等の技術でレジスト膜５の除去が行われる。

【0034】

〔磁気モジュレータの凹部〕
基材１に用いられる強磁性体は、図９に示すように原子の磁気モーメントの向きが揃った複数の磁区を有するものである。同図では１つの矢印（矢印の方向が磁界の方向）を含む領域が磁区であり、隣り合う磁区の境界には磁壁が形成される。磁区のサイズは、大きくともｍｍ（ミリメートル）オーダとなる比較的小さいものであり、磁区を１つの磁石と捉えると、各々の磁区の磁極（Ｎ極とＳ極）の方向が異なる。このような強磁性体に対して、その表面１Ｓにサブミクロンオーダの幅の凹部１Ｇを形成した場合には、磁区の一部を取り除くことになり、磁区の内部の磁束が凹部１Ｇから外部に漏れる漏れ磁束（漏洩磁束）を得る。

【0035】

図２、図１１に示すように、所定の溝幅Ｌの複数の凹部１Ｇを形成することにより、凹部１Ｇの並び方向では、図１１において破線で示す漏れ磁束が基材１の表面１Ｓが外方に膨出して強く作用する領域と、漏れ磁束の作用が極めて低下する領域とが交互に規則的に並ぶ磁気分布を作り出す。特に、この並び方向で磁束密度の粗密パターンを磁気の「うねり」と表現することも可能であり、この磁気の「うねり」と、微粒子状の整列対象物の磁気的な性質とから、これらの微粒子を整列させる処理が実現する。

【0036】

〔実験例〕
図１２には、鉄（Ｆｅ）で成る平坦な表面１Ｓの基材１の表面１Ｓを磁気力顕微鏡（ＭＦＭ、Ｅ−ｓｗｅｅｐ、ＳＩＩ）により観察した画像を示している。同図に示す如く平坦であるに拘わらず表面１Ｓには斑模様から磁区構造に由来する磁気分布の存在を確認できる。

【0037】

図１３には、前述の斑模様の磁気分布が観察された基材１の表面１Ｓに溝幅Ｌ（１５０ｎｍ）で、間隔Ｓ（３００ｎｍ）となる溝状の凹部１Ｇを複数、平行姿勢で形成した表面１Ｓを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察した画像を示している。図１４には、このように複数の凹部１Ｇを形成した基材１の表面１Ｓを磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で観察した画像を示している。同図からも斑模様となる磁気分布の存在を確認でき、凹凸に沿った磁気分布の存在も確認できる。

【0038】

このように基材１の表面１Ｓに複数の凹部１Ｇを形成したものが磁気モジュレータである。次に、この磁気モジュレータを水平姿勢にセットし、粒径が１４０ｎｍのポリスチレン粒子１０（整列対象物の一例）を、メタノールに分散した溶液を表面１Ｓに塗布し、この後に乾燥し、電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した画像を図１６に示している。

【0039】

また、比較のため平坦な（凹部が形成されない）鉄で成る基材１を水平姿勢にセットし、先に説明したものと同様に、粒径が１４０ｎｍのポリスチレン粒子１０をメタノールに分散した溶液を塗布し、この後に乾燥し、電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した画像を図１５に示している。

【0040】

図１５と図１６とから明らかなように、凹部１Ｇが形成されない基材１の表面１Ｓの粒子は一部が凝集し、分散にも粗密があり整列していないことが観察できる。これに対して凹部１Ｇが形成された基材１では、凹部１Ｇに沿ってポリスチレン粒子１０が整列する様子が観察され、漏れ磁束の作用により整列が実現していることが理解できる。

【0041】

ポリスチレン粒子１０が整列する理由として、凹部１Ｇが形成されていない基材１の表面にポリスチレン粒子１０をメタノールに分散した溶液を塗布した場合には、図１０に示す如く隣合う粒子の間に液架橋力Ｆが作用するため、この液架橋力Ｆにより各々のポリスチレン粒子１０が凝集する現象を招く。この現象から図１５に示す如く粒子の粗密が認められるのである。

【0042】

これに対し、磁気モジュレータでは強磁性体で成る基材１の表面１Ｓに複数の凹部１Ｇが形成されているため、凹部１Ｇからの漏れ磁束の作用により図１１に示す如く、凹部１Ｇに沿ってポリスチレン粒子１０が整列する。この現象から図１６に示すように、粒子が整列するのである。

【0043】

このようにポリスチレン粒子１０が整列する理由として、凹部１Ｇでは図１１に破線で示す如く漏れ磁束が基材１の表面１Ｓから膨れる方向に形成され、凹部１Ｇが並ぶ方向で基材１の表面には磁束密度が波状に変化する「うねり」を生ずることになる。また、ポリスチレン粒子は反磁性体として捉えることが可能であり、凹部１Ｇからの漏れ磁束に対して反発することから、隣合う凹部１Ｇの中間の位置で安定し、この部位に保持されると考えられる。

【0044】

〔精度の向上〕
基材１に鉄（Ｆｅ）を使用したものでは、磁区構造由来の磁気分布と、凹部パターン由来の磁気分布がある。整列対象物の整列を行う場合には、磁区由来の磁気分布が整列精度を低減させる阻害要素になる可能性もある。鉄の単結晶は、結晶磁気異方性を持っており［１００］方向が磁化容易方向で［１１１］方向が磁化困難方向である。実験に使用した基材１は、磁化方向が異なる複数の単結晶で構成された多結晶であるため、磁区由来の磁気分布が斑模様となっていると考えられる。

【0045】

パーマロイを例に挙げると、パーマロイはＮｉ−Ｆｅ二元系合金であり、Ｎｉの含有量が７８．５％付近の組成で結晶磁気異方性と磁歪定数の双方が０に近くなる。つまり、パーマロイを材料として基材１は鉄（Ｆｅ）に凹部１Ｇの凹部パターンを形成したものと比較して磁区構造由来の磁気分布より凹部パターン由来の磁気分布を相対的に強める可能性がある。

【0046】

先に説明した通り、図１２には鉄（Ｆｅ）の表面１Ｓを平坦に仕上げた基材１のＭＦＭ画像を示し、図１７にはパーマロイの表面を平坦に仕上げた基材１のＭＦＭ画像を示している。これらの図からパーマロイで成る基材１の磁区構造由来の磁気分布が小さいことが分かる。

【0047】

また、鉄（Ｆｅ）を基材１とし、その表面１Ｓに対して溝状の凹部１Ｇを形成したＭＦＭ画像を図１８に示し、パーマロイを基材とし、その表面１Ｓに対して溝状の凹部１Ｇを形成したもののＭＦＭ画像を図１９に示している。

【0048】

これらの図から理解できるように鉄（Ｆｅ）を基材１に用いたものでは、一部の磁区構造由来の磁気分布が凹部パターン由来の磁気分布を弱めており、パーマロイを基材１に用いたものでは、磁区由来の磁気分布を比較して凹部パターン由来の磁気分布が明瞭に観察できる。このような理由から、基材１としてパーマロイの使用が性能を高めることになる。

【0049】

〔実施形態の作用・効果〕
このように強磁性体で成る基材１の表面１Ｓに対してサブミクロン幅の凹部１Ｇを形成するだけで磁気モジュレータを構成することが可能となる。このように構成された磁気モジュレータで整列対象物を整列させる場合には、例えば、メタノール等に整列対象物を分散させ、メタノールを蒸発させるだけで、凹部１Ｇからの漏れ磁束と、分散対象物の固有の磁化率とから凹部１Ｇを基準にして決まった位置に分散対象物を整列させることが可能となるのである。

【0050】

更に、本構成の磁気モジュールでは、基材１に対して凹部１Ｇを形成したものであるため、面積の大きい基材１を用いることが可能となる。

【0051】

本構成の磁気モジュレータでは、従来からの技術のように外部から強力な磁力を作用させる必要がないため、極めて小さく構成することも可能となる。また、遺伝子を構成するＤＮＡ、糖鎖、脂質、細胞等の微粒子状の整列対象物の整列が可能である。以下にその応用例を説明する。

【0052】

〔応用例〕
図２０に示すように、ｐ型シリコン基板１５の表面に一対のｎ型領域１６を形成し、これらに亘ってポリシリコンで成るゲート１７を形成すると共に、このゲート１７の表面に磁気モジュレータを形成する。図面には詳細に示していないが磁気モジュレータを構成する基材１に複数の凹部１Ｇを形成する。

【0053】

この構成は、ＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive Field Effect Transistor ）とも称されるものであり、シリコン基板１５に基材１が間接的に支持されている。また、基材１の凹部１Ｇに対し、整列対象物として微粒子状となる特定の化学物質を整列させておくことにより、その化学物質を選択的に反応して信号を出力するセンサを構成できる。

【0054】

尚、基板１５の表面（厳密にはゲート１７の表面）に対して強磁性体で成る基材１を形成する場合には、例えば、レジストにより凹部パターンを形成し、この凹部パターンに従ってスパッタリング等により強磁性体膜を成膜することで基材１を形成して磁気モジュレータを作り出すことになる。

【0055】

この応用例は、プリント配線を有する樹脂基板やガラス基板、あるいは、セラミックス基板等に対して強磁性体で成る基材１を形成し、これに複数の凹部１Ｇを形成した構成を除外するものではない。このような非強磁性体材料で成る基板に対して基材１を形成し、この基材１の複数の凹部１Ｇに対して特定の微粒子を整列させるように構成することも可能である。

【0056】

金属と、その外部の媒体との界面に対して平行方向に伝播表面電磁波（表面プラズポラトリン）を得る表面プラズモン共鳴を実現する装置において、金属表面に磁気モジュレータを形成する。この構成では、磁気モジュレータの複数の凹部１Ｇに対して、例えば、抗原を整列させ、この抗原に抗体が結合する特異的結合反応を行わせ、この特異的結合反応による重量変化（特異的結合反応の状態）を電磁波から判定することも可能となる。

【0057】

水晶発振子の電極表面に物質が付着した場合に、共振振動が変動する現象を用いて物質の質量を計測する、所謂、ＱＣＭ( Quartz Crystal Microbalance)において、電極表面に磁気モジュレータを形成する。この構成では、磁気モジュレータの表面の複数の凹部１Ｇに対して整列対象物を整列させることにより、整列対象物の質量を計測することも可能となる。

【0058】

バイオ物質を、磁気モジュレータの基材１の凹部１Ｇに沿って整列させ、巨大磁気抵抗効果（GMR:Giant Magneto Resistive effect）によりバイオ物質の巨大磁気抵抗を計測するように用いる。

【0059】

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

【0060】

（ａ）図２１に示すように、凹部１Ｇを形成する際に、凹部１Ｇの底部の溝幅と比較して、凹部１Ｇの開口部分の幅（開口幅）を広くすることにより、凹部１Ｇの中間部分に突出部１Ｐが、突出側ほど滑らかに先細りに形成する。この突出部１Ｐの形状は、凹部１Ｇを形成する際のエッチング処理形態の設定により実現可能である。

【0061】

このように突出部１Ｐが形成される構成では、前述したように基材１の表面１Ｓに対して直交する姿勢で堀込んだ凹部１Ｇの形状と比較して、凹部１Ｇの開口縁の部位に直角となるエッジが形成されず、基材１の表面１Ｓの領域に対しても漏れ磁束を作用させることができる。これにより、同図に破線で示すように凹部１Ｇの磁束が外方に向けて膨らむように大きく漏洩させることができる。

【0062】

つまり、この構成では粗密パターンにおける磁気の「うねり」の振れ幅を大きくすることになるため、例えば、前述したポリスチレン粒子１０を整列させる場合には、磁気の大きい「うねり」を利用してポリスチレン粒子１０を突出部１Ｐの頂点部分に引き寄せて整列させることができる。

【0063】

（ｂ）図２２に示すように、基材１に対して両側に、熱又は磁力を作用させる外部刺激部１２を備える。この外部刺激部１２としては、電気ヒータや電磁石が考えられるものであり、この外部刺激部１２を備えることにより、凹部からの漏れ磁束の磁束密度を増減させ、整列対象物に作用させる磁束を設定して必要とする磁束の分布を得ることもできる。

【0064】

（ｃ）基材１に凹部１Ｇを形成する手段として、ナノ加工技術のトップダウン法とボトムアップ法を組み合わせて使用する。この技術はレジストやエッチング材料等を用いた処理が不要であり、精密な加工により凹部１Ｇを形成することもできる。

【0065】

（ｄ）基材１の表面１Ｓに形成する凹部１Ｇとして、円形や多角形等の孔や、窪みを形成する。また、凹部１Ｇを溝状に形成する場合に、複数の凹部を互いに直交する姿勢に設定することで凹部を格子状に形成する。このように形成される凹部１Ｇを形成する場合には、直径や最も狭い幅がサブミクロンであれば良い。

【0066】

また、これに関連して、基材１の表面に形成される凹部１Ｇに複数種の幅の溝を組み合わせることや、溝と円形の孔等を組み合わせる。

【0067】

（ｅ）磁気モジュレータで整列対象物の整列を行う場合に、外部から磁気を作用させるための電磁石を併用する、あるいは、外部から加熱や冷却を行う調温装置と併用する。このように構成することにより、漏出磁束の調節を外部から調節して整列対象物の整列の制御も可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明は、磁界を用いて微粒子を整列させる磁気モジュレータに利用できる。

【符号の説明】

【0069】

１ 基材
１Ｇ 凹部
１Ｐ 凸部
１Ｓ 表面
５ レジスト・レジスト膜
６Ｐ 突起
１２ 外部刺激部
１５ 基板（シリコン基板）
Ｌ 幅（溝幅）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】