2018 Fiscal Year Research-status Report
Vertical magnetic assembly of two-dimentional components on a substrate for heat shielding effect
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18K04911
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
青木 画奈 国立研究開発法人情報通信研究機構, テラヘルツ研究センターテラヘルツ連携研究室, 主任研究員 (90332254)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 3次元 / アンテナ / 磁場アセンブリ / 遮熱 / 熱赤外線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，基板表面に対して法線方向の構造設計自由度が高く，作製速度の速い，新しい 3 次元微細構造作製技術を創出し，この技術を用いて熱赤外線を選択的に反射するアンテナ構造を基板上に一括形成することにより，経済的に遮熱基板を実現することを目的としている．本年度は，面内方向に磁気異方性を有する 2 次元部品を，従来の露光技術を用いて作製し，これを外部磁場による配列操作，および紫外光 (UV) 照射によって，基板上の所定の位置に垂直配置・固着する技術を確立することを到達目標とした。
フォトリソ用ネガレジストSU-8に磁性粒子を分散し，その塗布膜の面内方向に外部磁場を印加しながら所定のパターンを露光することによって，磁気異方性2次元部品を形成することができた. この磁気異方性2次元部品を分散した磁性流体で，スリット状凹パターンをSU-8で形成した基板表面を覆い，基板表面に対し法線方向に外部磁場を印加すると，磁束密度が最も高くなる凹パターンのエッジ近傍に2次元部品が基板に対して直立したため，この状態で紫外線を照射し，基板と2次元部品を融着させると，2次元部品が半永久的に基板上に直立した構造を得られた．2次元部品のサイズが小さいと，露光後に基板から剥離して回収する際，余剰の磁性ナノ粒子との分離が難しく，磁場アセンブリに使用できる十分量が得られる最小サイズは，厚さ3 ミクロン，面内100ミクロン四方程度であることが分かった．
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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
当初の予定通り，磁気異方性2次元パターンを形成し，磁場アセンブリによって基板の所定の位置に直立固定させるプロセスを，ほぼ確立出来ている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今回，2次元パターンを挿入するスリットは，エッジ形状が垂直であったため，エッジ近傍の磁束密度が局所的に高くなり，2次元パターンはスリット内に入らず，エッジに留まっていた．スリットの開口部を傾斜させれば，高磁束密度領域をスリット内に移行させられることが，有限要素法による数値計算により分かっているので，マスクレス露光機を用いたグレースケール露光法により，構造を作製し，2次元部品が自発的に侵入するパターン形状を最適化する．
研究課題申請時に行った数値計算では， 3ミクロン角程度のアンテナ構造を設計していたが，現状では，そこまで微小な磁気異方性2次元部品を得るのが困難であることが分かった．構造サイズの下限を考慮に入れて，アンテナ構造の設計を進める．
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| Causes of Carryover |
計画通りに研究費を執行したが，4万円弱が残った．これは，次年度に英文校正を依頼する際に，より上質なサービスを選択する等の用途に使用したい．
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| Remarks |
・発表雑誌論文
S. Takidani、K. Aoki、M. Fujii , ACS Applied Nano Materials 1, 6055～6062 (2018).
上記論文は掲載号の表紙に採用された．
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