2020 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー支援電気泳動堆積およびプラズモン加熱焼結による超微細立体造形法の開発
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20H02044
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
岩田 太 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30262794)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 篤史 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (20435639)
中澤 謙太 静岡大学, 工学部, 助教 (50824520)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レーザートラップ / 電気泳動堆積 / ナノ微粒子 / アクティブマニュファクチャリング / 微細加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はサブミクロン精度の微細立体造形法であるレーザー支援電気泳動堆積法(LAEPD ；代表者の独自技術)において，金属ナノ微粒子の基板表面への堆積と同時に局所加熱焼結させながら立体造形する手法を確立することである．堆積中のナノ微粒子に近赤外光レーザー等を照射することで，ナノ微粒子凝集体のみに加熱焼結を生じさせる．これにより，堆積加工した微細構造物の機械的な物性を向上させ，MEMSなど実用的なデバイス応用を目指す．確立した手法を用いてシンプルなデバイスを試作し，本手法の実用性を検証する．
2020年度はナノ微粒子の局所堆積およびプラズモン加熱焼結の基礎実験とそれに基づいた実験装置を構築した．堆積するナノ微粒子として直径数nmの金微粒子を用いた．ナノコロイド溶液を充填する溶液セルは透明導電膜(ITO)がコートされたカバーガラスを用いて作製した．微粒子捕捉用の波長と強度を有するレーザーを高NA対物レンズにより液中セル内の基板表面上に集光し，この状態で適切な電界を印加することで，集光スポ ット内に集められた微粒子のみを選択的に基板に堆積することを確認した．この堆積状態を維持しながらスポットを3次元的に動かすとその軌跡に応じて堆積され，微細立体造形が可能であることを確認した．さらに堆積過程において微粒子焼結させる手法を開発した．コロイド溶液全体の加熱では溶液の劣化を招くため，堆積したナノ微粒子凝集体の吸収帯である近赤外レーザーを照射することで局所的に加熱できることを確認した．
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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
2020年度は実験装置を構築し，動作確認することであるが，ほぼ，当初の計画どおり，装置を構築して，ナノ微粒子を集光・堆積とアニーリング用レーザー照射によるインプロセスでの堆積加工を確認できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は2020年度に構築した装置を用いて堆積条件の条件出しが必要である．特に液中環境での加熱において，アニーリングの有意さを確認できるかが，重要なステップであるが，これに対して，有意差を確認していく．また，液中で加熱したことでコロイド溶液が劣化することに対して，液体の流動機構を構築し改善させる．
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