2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of efficient manufacturing process of nano/micro metal resonators and application for development of optical fuctional devices
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17H01240
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉野 雅彦 東京工業大学, 工学院, 教授 (40201032)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松村 隆 東京電機大学, 工学部, 教授 (20199855)
長尾 忠昭 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (40267456)
山中 晃徳 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)
梅原 徳次 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70203586)
寺野 元規 岡山理科大学, 工学部, 講師 (90708554)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 微細エンボス加工 / 微細切削加工 / ナノインプリント法 / 微細金属素子 / 赤外プラズモンセンサー / SERS効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではサブμmサイズの超微細金属素子（部品）を効率的に製造する技術を開発し、実用的な光機能デバイス製品への応用を示すことを主たる目的としている。本年度は、自己組織化に代わる微細金属素子の効率的製造法の開発および光学機能デバイスの開発を行った。
・微細ダイヤモンド工具を金属基板に押し付け微細凹型を塑性加工し、ホットプレスによりプラスチック板に反転転写し、さらにその表面にスパッターコーティングした金薄膜を石英ガラス基板に転移する方法により、サブμmサイズのC型金属構造を作製することに成功した。また超微細切削加工により微細溝列金型を作製し、同様なプロセスにより微細金属ライン＆スペース構造を作製する方法を確立した。またケミカルスタンプによるプロセスについても検討した。
・サブμｍサイズの微細凹型を有するダイヤモンド工具を石英ガラス基板にコーティングした金薄膜に押付け金属を凹型形状に成形する微細エンボス加工法を検討した。また有限要素法シミュレーションによりその変形機構を定量的に検討した。
・超微細格子溝加工と熱デウェッティングを利用する方法で赤外線に反応する様直径300nm以上の金ナノドットアレイの作成を試みた。熱デウェッティング中に生じるドット分裂の発生原因を実験・理論の両面から検討し、種々の寸法のナノドットアレイを生成するプロセス条件を明らかにした。また作成したナノドットアレイが赤外光範囲で局在プラズモン共鳴による吸収ピークを生じ、さらに滴下した液体の屈折率に応じそのピーク波長が変化することから、赤外プラズモンセンサーとしての用途に利用可能であることを示した。
・超微細塑性加工を用い二層構造を有する微細金属格子板アレイを作製し、そのSERS効果を評価した。さらに形態を改善することによりその特性の向上を目指す。
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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
本年度は5通りの超微細素子製造プロセスを検討し、それぞれの有効性、課題を明らかにした。更なる検討・改善は必要であるが、基本的な製造プロセスについては目途が立った。また可視光および赤外光の領域での局在プラズモン共鳴およびSERS効果を確認し、実用的な光学センサーの開発の可能性を示した。一方、当初見込んでいた自己組織化による自在な形状の微細金属素子の作成については今のところ上手くいかず、さらなる検討が必要である。今後は上記の直接的機械加工を利用する方法を重点的に検討していくのが良いと考えている。次年度には、これらの製造プロセスを利用し最終目標である実用的なセンサーの開発を目指す。以上より、ほぼ見込み通りの進捗と考える
また微細複合機械加工装置の開発については、順次進めているがまだ完了しておらずやや遅れ気味であるが、これは計画変更のためであり次年度に完成させる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は検討してきた製造プロセスの更なる改善を目指した検討を進める一方、これらのプロセスを利用し最終目標である実用的な光学デバイスの開発を目指す。新たなアイデアとして光ファイバーなど異形の素材への微細金属素子作成を試み、様々なセンサーへの応用も検討する。
微細加工装置のための工具交換機構を組み込み、1台で種々の微細形状が加工できるように改造し、種々の微細形状を有する金属を効率的に作製する微細複合機械加工装置を完成させる。
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Research Products
(10 results)
