光放射圧を利用した3次元微小構造物の組立技術に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555035
• Research Institution: TOYOHASHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 池野 順一 豊橋技術科学大学, 工作センター, 講師 (10184441)
• Keywords: レーザトラッピング / 微小組立技術 / 微細加工 / 微粒子 / 光放射圧 / YAGレーザ / 超精密加工 / レーザ加工

Research Abstract

本研究では、光放射圧で微粒子を操作し、各種微粒子の組立てにより機能性材料を形成しつつ、3次元微小構造物を組立てる新しい技術の確立を目指した。その結果,空中での微粒子操作を世界に先駆けて成功させ,この操作法を利用することで,大気中での3次元微小構造物の組立技術が確立できた.以下,組立法について詳述する.まず,大気中で基板上に置かれた微粒子は,Q-swを用い幾つかの工夫によって捕捉可能であることが分かった.さらに,捕捉された微粒子の挙動を徹底的に観測し,対物レンズや基板の影響など受ける特異で新たな物理現象が含まれていることも見出した.この操作法の開発によって,微粒子は空中を3次元で自在に操作できるようになった.本操作法を用いて,微粒子を垂直方向に浮上させ,ガルバノミラーにて水平操作することで微粒子からなる3次元微小構造物の組み立てに成功した.さらに,個々の微粒子を強固に組み立てるため,接着剤を用いた手法を開発し,構造物の強度を著しく向上させることに成功した.次に,構造物の効率的な組立法として,一本のレーザ光で複数微粒子を同時に配列させて搬送する自動操作システムを開発した.さらに,コンピュータによる個々の微粒子の同時かつ個別の運動制御が可能なシステムを構築した.
以上より,本研究の目的である「光放射圧を利用した3次元微小構造物の全く新しい組立技術の確立」が達成できた.

Research Products

• [Publications] 澤木大輔: "レーザ光線による微粒子の操作とその応用に関する研究(第5報)〜空中における微粒子の組立〜" 精密工学会学術講演論文集. 479-480 (1996)
• [Publications] 澤木大輔: "レーザ光線による微粒子の操作とその応用に関する研究(第6報)〜超微粒子の操作〜" 精密工学会学術講演論文集. 481-482 (1996)
• [Publications] 森幸博: "レーザ光線による微粒子の操作とその応用に関する研究(第7報)〜接着剤を用いた微粒子の3次元組立〜" 精密工学会学術講演論文集. 1123-1124 (1997)
• [Publications] 澤木大輔: "レーザ光線による微粒子の操作とその応用に関する研究(第8報)〜定点配列と運動制御〜" 精密工学会学術講演論文集. 1125-1126 (1997)
• [Publications] 森幸博: "レーザ光線による微粒子の操作とその応用に関する研究(第9報)〜浮上現象の解明〜" 精密工学会学術講演論文集. 360 (1997)
• [Publications] 池野 順一: "結晶化ガラスのYAGレーザ加工〜クラックフリー・3次元加工法の開発〜" 精密工学会学術講演論文集. 232 (1997)
• [Publications] 柏木 正弘: "CMPのサイエンス" (株)サイエンスフォーラム, 373 (1997)