| Project/Area Number |
15656097
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Measurement engineering
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology (2004)
Okazaki National Research Institutes (2003) |
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Principal Investigator |
水野 彰 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (20144199)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桂 進司 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (10260598)
高島 和則 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (60303707)
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| Project Period (FY) |
2003 – 2004
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2004)
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| Budget Amount *help |
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2004: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2003: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
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| Keywords | 静電吸引力 / 極微量溶液操作 / 極微量液滴形成 / Taylor Cone / 高精細パターニング / 液滴位置精度 / 外部電極 / 静電気力 / 混合操作 / マイクロアレイ |
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| Research Abstract |
多種類の蛍光ナノパーティクルを正確な混合比で抱埋した多色蛍光ビーズの作製を目指し、混合液滴形成技術の研究を進めている。基板表面上の液滴位置精度を高めることは、混合プロセスの安定性につながると考えられる。そこで、平成16年度は、外部電極付キャピラリーを利用し、液滴位置精度を向上させるための研究を重点的に実施した。
本研究で用いられた外部電極付キャピラリーは、ガラスキャピラリーの外表面へのアルミニウム蒸着により作製されている。静電式の液滴形成法では、キャピラリー内の溶液と基板の間にパルス電圧(V_1:ノズル側が正極)を印加される。その結果、キャピラリー先端の溶液界面が円錐状に変形してTaylor Coneを形成し、その先端から射出されたジェット流が基板上に蓄積して液滴となる。
外部電極付キャピラリーの場合、V_1に加え、+V_2が外部電極に印加される。バイアス電圧V_1(=V_2-V_1)が正の場合、キャピラリー先端の溶液界面の表面電荷が中心に集中し、界面中心が更に強く引き出される。このような作用が、Taylor Coneの形状を更に急峻にし、その先端から射出されるジェット流を安定化させると同時に、ジェット流を細くする。こうして、極微量の液滴が、所望の位置に高精度に形成されるようになる。
実験の結果、液滴形成位置の精度は、液滴位置座標の標準偏差を指標とすると、外部電極無しの場合0.28μmであったものが、0.22μmに改善された。基板移動と連続的なジェット形成を組み合わせて描画した線の太さを計測することにより、ジェット流を細くする効果を評価した。その結果、外部電極無しの場合、太さは5.5μmであったが、外部電極付では3.5μmに減少した。
以上の知見は、広く捉えれば、基板表面上での高精細なパターニングを改善するものであり、例えば高密度のマイクロアレイ作製、電子デバイスの配線パターニング、あるいは偽造防止用の印刷技術といった方向への展開も期待される。
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