透明マイクロ構造シートによるマイクロプラスチックの環境モニタリングへの挑戦
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22K12415
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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 64010:Environmental load and risk assessment-related
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
関 宏範 芝浦工業大学, SIT総合研究所, 准教授 (60533396)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 宏之 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40247226)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 海洋マイクロプラスチック / 環境解析評価 / 環境保全 / マイクロ構造形成 / 誘電泳動技術 / 大面積化 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、環境問題化し注目を浴びている海洋マイクロプラスチック（MP）は波や紫外線の影響を受けて風化を生じさらに微細化する。現在汚染状態を調べるため世界中でニューストンネットなどの物理的な網目ネットにより環境調査が行われているが350μm以下のMPはその網目をすり抜けてしまうためモニタリングができない。本申請者は誘電泳動技術を用いたデバイスの開発に成功し、捕集ができることを確認している。このデバイスを実用的なサイズにするため、ドライフィルムレジストおよび陽子線描画技術を活用し透明なマイクロ構造を有する誘電泳動デバイスを開発する。また、電圧と捕集効率の関係を調べ、実際の水環境下にて効果を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、5 mm 以下の海洋マイクロプラスチック(MP)による海洋汚染が世界で顕在化し、生体への影響が問題視されている。この中でもスーパーマイクロプラスチックと呼ばれる350μｍ以下のサイズのマイクロプラスチックは捕集が困難であるため、実態がつかみにくく研究の遅れが生じている。
応募者は2021年から研究を進めている誘電泳動現象を用いたスーパーマイクロプラスチックの捕集デバイスを応用して、本事業において実用化に向けた新たな大面積の水環境スーパーマイクロプラスチックの捕集デバイスの作製課題に取り組んだ。
初年度に当たる2022年度においてはリソグラフィー技術としてマザーボードなどの大型電子基板の作製に用いられているドライフィルムレジストを感光用樹脂として活用しプロトンビームライティング装置（神戸製鋼所製 型式：MBS-S1000）を用いて誘電泳動用のピット構造が作製できるかどうかを確認した。プロトンビームライティング装置にドライフィルムレジストを導入し、陽子線を当て現像及びリンスを行った結果、世界で初めて凹凸のある誘電泳動用のピット構造が作製できることを確認した。また、陽子線の照射量を１nC/mm^2から100nC/mm^2まで変え、照射と現像を行ったところ、露光に必要となる最低限の陽子線の照射量40nC/mm^2を得た。この他、ドライフィルムレジストの現像過程の様子を、レーザー顕微鏡を用いて現像時間を変えて調べた。これにより、マイクロプラスチックの誘電泳動技術を用いた捕集デバイスの大面積化につながるきっかけを得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ドライフィルムレジストとして昭和電工マテリアルズ株式会社のPhotec RY-5115を用いた。レジストの膜厚は15μmである。これをシリコン基板に貼り付け、芝浦工業大学共通機器センターにある陽子線描画装置（神戸製鋼所製 型式：MBS-S1000）にて陽子線照射を行い、本フィルムを感光させた。現像とリンスを行った結果、ネガ型レジストであるため照射場所以外のレジストがなくなり、誘電泳動用ピット構造を得た。また、１～100nC/mm^2まで陽子線の照射量を変え、照射量と現像深さの関係を得た。この他、レジスト溶解の様子をレーザー顕微鏡（オリンパス製 型式：OLS4000）を用いて観察した。これにより現像の進展の知見を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
今度、スーパーマイクロプラスチック用捕集デバイスの大量生産のためにはドライフィルムレジストを用いた誘電泳動用ピットデバイスを作製する必要がある。また、このレジストを用いたデバイスにおいてもスーパーマイクロプラスチックが捕集できることを確認する必要がある。今後、ドライフィルムレジストを組み込んだ誘電泳動用捕集デバイスを作製し、電圧を印加し実際に捕集実験を行い、ドライフィルムレジストデバイスでスーパーマイクロプラスチックが捕集できることを確認する。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
