2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of ordered nanolens array for super-resolution imaging
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16K14396
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
菊地 竜也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60374584)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アノード酸化 / ポーラスアルミナ / ナノレンズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、回折限界を超えるナノイメージングを実現する光学デバイスとして、ナノ／サブミクロンサイズの微小レンズが無数に規則配列した「ナノレンズアレイ」の作製に挑戦した。
前年度の研究成果を元に、アルミニウムのエチドロン酸アノード酸化によってサブミクロンスケールのアルミニウムディンプルが規則配列したナノ構造を作製した（ディンプルアレイ）。このアルミニウムディンプルアレイに紫外線硬化樹脂を塗布して紫外線を照射・重合することにより、ナノレンズアレイの作製を試みた（ナノインプリント）。しかしながら、樹脂をアルミニウム基板から剥離すると、両者の良好な密着力によって一部の樹脂が破断し、多数の欠陥部からなるナノレンズアレイが形成された。上述の問題を解決するために、アルミニウムディンプルアレイ上に離型剤としてホスホン酸自己組織化単分子膜（SAM）を形成したのち、同様のナノインプリントを行うと、欠陥の無いナノレンズアレイを作製できた。ナノレンズの表面形状をAFMにより観察すると、レンズアレイ表面はディンプルアレイと同様の精緻な曲面をもつことがわかった。ナノレンズアレイの表面をXPSにより測定すると、ディンプルアレイ表面に修飾されたSAM由来のフッ素が検出された。これは、SAM修飾過程においてアルミニウム上に多層のホスホン酸分子構造が形成され、そのSAM分子が樹脂に転写されるためと考えられた。一方、超音波照射したディンプルアレイを用いて同様のインプリントを行うと、SAM汚染の無いナノレンズアレイを作製できることがわかった。これは、超音波照射によってアルミニウム表面と強固に化学結合したホスホン酸分子１層のみが残存したためと考えられる。複数回のインプリントによっても精緻なナノレンズアレイが作製できることを確認した。
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