Challenge of New Concept of Photo-Excited Nano-Removal Processing by Parallel Control of Spatially Localized Light

• Project/Area Number: 19K21913
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Takahashi Satoru 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30283724)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 道畑 正岐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70588855) ; 西川 正俊 法政大学, 生命科学部, 准教授 (30444516)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2019: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: ナノ・マイクロ加工 / レーザートラップ / 空間局在光場制御 / 放射圧並列制御 / 空間局在光場 / 並列制御 / 光トラップ / 放射圧制御 / 光触媒ナノ粒子 / マイクロレジン / ナノ除去加工

Outline of Research at the Start

光エネルギーが本質的に有している，優れた空間エネルギー分布のリモート制御性，並列制御性，高速制御性に，光触媒ナノ粒子を先端チップとする新しい概念のフォトン励起型マイクロ加工工具を融合させ，「究極の微小加工エネルギー媒体」といえる電子を，三次元空間内の所望位置に，直接作用させることが可能な空間光場制御・フォトン励起型マイクロ加工法の有効性について理論・実験の両面から検討する。

Outline of Final Research Achievements

The realization of removal and correction processing of resist microtopography and soft materials with a micromachining resolution of 10 nm scale is expected to have a significant ripple effect in the field of micromachining. In this study, we investigated a method of creating a spatial light-field-controlled and photon-excited micro-machining tool to realize such a new machining method. It was found that the core unit of the microfabrication tool can be fabricated by controlling the microresin with optical radiation pressure.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の実現により，例えば，微細レジスト構造の修正加工が可能となる．これにより，エラーがあった形状を捨てることなく，活用できたり，あるいは通常のプロセスでは加工できないような，複雑三次元形状の創成が可能となり，マイクロ生産工学として意義深い

Research Products

• [Presentation] 局在光制御によるセルインマイクロファクトリに関する基礎的研究（第8報） ーストレプトアビジン，ビオチン相互作用を用いたマイクロ粒子接着ー (2022)
  • Author(s): 増井 周造, 門屋 祥太郎, 道畑 正岐, 小阪 高広, 山口 哲志, 岡本 晃充, 高橋 哲
  • Organizer: 2022年度精密工学会春季大会学術講演会
• [Presentation] Optical adhesion of photocurable emulsion droplets using laser trapping (2021)
  • Author(s): Shuzo Masui, Wakana Endo, Shotaro Kadoya, Masaki Michihata, Satoru Takahashi
  • Organizer: SPIE Optics + Photonics 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 局在光制御によるセルインマイクロファクトリに関する基礎的研究（第7報） ーマイクロレジン液滴の硬化モニタリングー (2021)
  • Author(s): 増井 周造, 門屋 祥太郎, 道畑 正岐, 高橋 哲
  • Organizer: 2021年度精密工学会秋季大会学術講演会
• [Presentation] Challenge of nano optical technology beyond the diffraction limit for nano/micro manufacturing (2021)
  • Author(s): S. Takahashi
  • Organizer: The 7th International Conference on Nanomanufacturing
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 局在光制御によるセルインマイクロファクトリに関する基礎的研究(第6報) －光放射圧遠隔操作による一体化連結構造の創成－ (2020)
  • Author(s): 圓道和奏，増井周造，門屋祥太郎，道畑正岐，高橋哲
  • Organizer: 2021年度春期精密工学会学術講演会
• [Presentation] 局在光制御によるセルインマイクロファクトリに関する基礎的研究(第5報) －マイクロレジンの空間位置制御によるマイクロ粒子アセンブリ－ (2019)
  • Author(s): 福井 健太， 増井 周造， 道畑 正岐， 高増 潔， 高橋 哲
  • Organizer: 2020年度春期精密工学会学術講演会