2020 Fiscal Year Annual Research Report
三次元多光子レーザープロセシングによる機能因子放出スキャフォールドの実現
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18H03551
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
寺川 光洋 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (60580090)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30548681)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超短パルスレーザープロセシング / 二光子還元 / 内部加工 / ソフトマテリアル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属微細構造への効率的かつ効果的な光エネルギーの伝搬と局在を目的として、ハイドロゲル内部に光導波路と光散乱構造を作製する研究を実施した。まず、ハイドロゲル内部へのフェムト秒レーザーパルス集光によりポリエチレングリコールジアクリアラート(PEGDA)内部にポリエチレングリコールジメタクリラート(PEGDMA)の微小構造を作製した。PEGDMAのグレーティング構造を作製し、0次回折光と1次回折光の回折効率を測定したところ、屈折率変化が生じることを明らかにした。また、フーリエ変換赤外分光計測（FT-IR）により材料分析を行った。実験結果から、レーザー集光部では局所的なダブルネットワークゲル構造が作製されたと考えられる。屈折率変化量はレーザーパワーと走査速度に依存することを明らかにした。次に、ハイドロゲル内部に作製した金属微細構造による光学特性の応用に着手した。走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡による生成金属微粒子の観察およびエネルギー分散型X線分分光により金属イオンの還元時におけるゲル内部の条件が金属微粒子生成量に関係することを明らかにするとともに、荷電分子による影響を調べた。また、中空構造生成と周囲の金属イオンの還元が同時に生じることを実験実証した。さらに、デバイス化においてはハイドロゲルの力学的強度も重要であることに着目し、ハイドロゲルの架橋時にフィラーとしてセルロースナノファイバー（CNF）を加えた検討を行った。FT-IRによりCNFが内包されたPEGDA構造が作製されることを確認するとともに、フィラーにより力学的強度が向上することを確認した。
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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
計画していた光導波路と光散乱構造の作製ならびに金属微粒子生成に関する実験的検討を行った。これらの成果を原著論文ならびに国内外の会議において発表した。新型コロナウイルス感染症の影響による研究機関への入構制限ならびに成果発表として予定していた学会の延期による研究状況への影響が生じたが、研究自体はおおむね順調に進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画から大きな変更はない。
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