2018 Fiscal Year Research-status Report
回折限界を超える極微細金属構造のレーザーファブリケーション
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18K18958
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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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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | レーザー付加加工 / 三次元金属構造 / 高分子材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度となる平成30年度は、まず支持体となる高分子材料の選定を行った。収縮と内部における二光子還元の容易さからポリエチレングリコール(PEG)によるハイドロゲルを、金属構造作製後の支持体除去の容易さからゼラチンを使用し、両材料内部に超短パルスレーザーを集光・走査して三次元の金属微細構造を作製した。作製した構造の電子顕微鏡観察より、作製構造は直径十ナノメートル前後の金属ナノ粒子から構成されていることがわかった。また、レーザー照射条件によっては金属ナノ粒子のクラスターが形成されることが明らかになり、堅牢な構造の作製には金属ナノ粒子の密度を高くすることならびにクラスター形成を促進させる必要があると考察した。この知見に基づき、支持体内部への金属イオンの混入方法につき実験による検討を行った。具体的には、ゼラチンへの金属イオン含有方法につき、架橋後に金属イオン溶液を浸潤させる方法と、金属イオンを予め混合してゲルの架橋を行う方法を比較した。その結果、後者の方法において生成される金属ナノ粒子の密度が高いことがわかった。金属イオン濃度もしくはゼラチンの濃度を変化させた金属構造作製の実験を行った結果、金属イオン濃度60 mg/mlではレーザー集光走査により作製される金属微細構造は直線状の形状を保持することができるが、より高い金属イオン濃度では作製した構造の形状が保持されないことがわかった。さらに、レーザー照射時の還元反応を促進させるための検討に着手した。
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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
金属微細構造作製につき、当初の予定通りに光学実験系を構築し、材料選定、レーザー照射条件の検討を行った。電子顕微鏡観察より堅牢な構造作製に向けて必要となる課題を明らかにし、金属ナノ粒子が高密度となる条件の検討を行った。以上については当初の計画以上に進展がみられた。ただし最小加工寸法については一部継続中であり、追加での実験が必要である。以上よりおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度より作製構造を三次元に展開させ、計画通りに研究を推進する予定である。
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Research Products
(4 results)
