Deep-UV two-photon polymerization

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00210
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Taguchi Atsushi 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70532109)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石飛 秀和 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (20372633) ; 田中 慎一 呉工業高等専門学校, 自然科学系分野, 准教授 (30455357) ; 田口 智清 京都大学, 情報学研究科, 教授 (90448168) ; 笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 二光子重合 / 二光子吸収 / 微細3次元加工 / 無機材料 / 生体適合材料 / 金属酸化物 / 重合開始剤フリー

Outline of Final Research Achievements

We have developed a two-photon polymerization method utilizing deep-UV absorption of materials, which eliminates the need for polymerization initiator additives, thereby maintaining material purity. The effectiveness of this principle was demonstrated with acrylate resins, metal oxides, biological samples, and metals. This method has improved processing resolution, a broader range of material selection, and increased efficiency. Future applications are expected in nanoelectronics devices and three-dimensional bioprinting using biocompatible materials.

Free Research Field

レーザー微細加工、二光子重合、フォトニクス、紫外光学技術

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

二光子重合造形の波長を従来の近赤外から可視域に短波長化し、材料との深紫外電子遷移を介した光化学的相互作用を活用した立体加工法を探索した。紫外光リソグラフィ技術の観点からは、二光子に展開することで、三次元加工性の付加、さらに、可視光を用いたことで、可視光学系を使った光学系の簡略化の意義がもたらされた。二光子重合技術の観点からは、様々な課題があった重合開始剤の添加を不要とし、材料純度を維持できる二光子重合加工法を確立し、材料の選択性を拡張できた。二光子重合造形の新機軸として、今後、ナノエレクトロニクスデバイス、生体適合材料を使った三次元バイオプリンティングなど、実際の応用に繋がる成果が得られた。