| Project/Area Number |
21K04706
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
酒井 大輔 北見工業大学, 工学部, 准教授 (10534232)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | ガラス / 電界処理 / 微細構造 / ホログラム / 構造転写 / 光 |
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| Outline of Research at the Start |
ガラスは透明であるため、目に見える光は透過する。本研究は、ガラスに微細な周期構造を付与することで、光の屈折・回折等により情報表示を可能とすることを目的とする。ガラス内へ微細な構造を形成するための手段として、光によるミクロなパターニングと電界処理によるマクロなパターニングを組み合わせた独自の電圧プリント法を応用する。更に、後処理として、ガラス表面を凹凸化する方法を組み合わせることで、ガラスの表面と内部に光を屈折・回折する構造を形成する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、身近な透明材料であるソーダライムガラスへ光による情報表示機能を付与するための研究を行っている。透明な材料上で光により情報を表示するためには、光の回折を利用することが有効となるが、光を回折させるためには微細な周期構造をガラスに作製する必要がある。安定した材料であるガラスに微細構造を形成するためには従来多くのコストが必要とされてきたが、本研究では独自の回折構造転写技術である「電圧プリント法」を開発してきた。本研究ではこの技術を応用することで、ガラスに微細な周期構造を転写形成し、光により情報表示を行うことを目的とした研究を行っている。4年間での実現に向け、
「ガラス内の回折構造形成」
「ガラス表面への凹凸構造形成」
「光の伝搬・回折の計算と評価」
の3点に着目した研究実施を計画してきた。
3年目となる2023年度は、電圧プリント後の後処理に注目した研究を行った。実験プロセスとしては、一般的な可視域のレーザと電圧プリント法によりソーダライムガラス内へ回折構造を形成し、後処理(湿式エッチング、または、コロナ放電選択堆積法)により、ガラス表面に凹凸構造を形成できることが知られていたが、新たに今年度の研究では、電圧プリント後、ソーダライムガラスを湿式エッチングし、更にその後コロナ放電選択堆積法を実施することで、従来の選択堆積法に比べ、堆積させるSiO2の選択性を高め、堆効率良くガラス表面に凹凸構造を形成できることが明らかになった。また、「電圧プリント法」について、これまでに申請していた特許の審査結果、特許権として認められた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ガラス表面の微細構造化について、実験を進める中で「湿式エッチング」と「コロナ放電選択堆積法」という2種類の後処理方法を組み合わせることで、効率的に表面構造を形成できるという新たな知見を得ることができた。また、本研究の基盤技術である「電圧プリント法」を特許権として認めていただくことができた。更に、今年度実施した研究では、当初の研究計画では想定していなかった部分として、情報表示が可能となった場合に応用を想定していた複合現実感に関する研究開発も開始することができた。現状、ガラスでは情報表示に至っていないため、商用の機器を用いたソフトウェアの研究開発が中心となるが、本研究について全国大会で研究発表した学生が、2件受賞することができた。以上より、本研究の現在までの進捗状況は、おおむね順調に進展していると言える。一方で、実験の中で、装置に一部不具合が発生してしまい、その原因究明と改修について、現在検討を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度の4年目となる2024年度の研究では、まず現在発生している実験装置の不具合の原因を明らかにし、装置を改修を行う。実験が進められない期間は、光学シミュレーションを中心に研究を進め、可能な限り研究が続けられるよう努める。
装置の改修が完了した後は、これまでの研究で得られていた実験結果への影響を確認した上で、本研究の成果を論文にまとめて投稿を目指す。
また、実験が可能になり次第、空間光変調器を用いた実験や、ソーダライムガラス以外のガラス材料へ本プロセスは適用可能かの調査実験、また、実験プロセスの最適化などを進め、最終年度内での研究遂行を目指す。
更に、昨年度知見を得た複合現実感に関する研究開発も並列して継続し、将来的には本課題での成果との融合を目指す。
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