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室温ナノインプリンントの転写メカニズム解明とその応用に関する研究

Research Project

Project/Area Number 11J09390
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Microdevices/Nanodevices
Research InstitutionUniversity of Hyogo
Research Fellow 姜 有志  兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所物質理学研究科物質科学専攻, 特別研究員DC1
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
KeywordsHSQ / 室温ナノインプリント / SERS / 金ナノ粒子 / 電荷 / ラマン測定 / 4bpy / デバイス / 水素シルセスキオキサン / ヤング率 / 密度 / イオンエッチング / 共鳴振動数 / ポリジメチルシロキサン / ポーラス形状 / ネットワーク化 / 溶媒 / 転写性 / インデンター / 電子顕微鏡 / マニピュレーター
Research Abstract

これまでに、HSQを用いた室温ナノインプリントの転写メカニズムを多くの基礎実験を行い、科学的に明らかにしてきた。最終年度は新規提案・開発したPDMSモールドを利用したHSQへの室温ナノインプリントを用いて、SERS用HSQ基板作製およびそのデバイス評価を行った。また有機材料であるSU-8を用いてSERS基板を作製し、HSQを用いて作製したSERS基板との比較を行った。
無処理のHSQパターン上では金ナノ粒子が集積しなかった。これはHSQ表面が撥水性のため凸メニスカスが発生し、粒子配列が困難だったと考えられる。MPSを修飾していない金ナノ粒子を表面処理を施したHSQパターンおよびSU-8パターン上に配列させた場合、Van der Waals力によって金粒子が凝集して大きな塊となってしまった。他方、MPS修飾した負電荷の金粒子を用いた場合、アニール処理後および酸素RIE処理後の負電荷のHSQおよびSU-8では粒子がパターンに配列したが、APTES処理を行った正電荷のHSQでは静電引力が強いためパターンに沿わずランダムに配列している。以上の結果より、粒子-粒子間に強い引力があると、金粒子が大きな塊となりパターン上に粒子が規則的に配列さない。粒子-基板間に強い引力があると、粒子が基板上に吸着し動けなくなるため、パターン上に粒子が規則的に配列されない。そのため、パターン上に粒子を規則配列するには、粒子-粒子間および粒子-基板間に斥力が生じる必要があることを確認した。
金ナノ粒子が配列されている基板に4bpyを滴下し赤外レーザーにてラマン測定を行った。粒子を配列させていない基板では、ピークを観測出来なかった。他方、金粒子を配列させたHSQ基板ではラマンピークが増強され、4bpyに関するピークを観測できた。しかし、SU-8上で粒子を配列させた基板ではSU-8に関する有機ピークも増強されて観測され、4bpyのピークを特定することは困難であった。これらの実験結果から、無機材料であるHSQ上に配列させた金ナノ粒子がSERS測定に適していることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

これまでに、HSQを用いた室温ナノインプリントの転写メカニズムを多くの基礎実験を行い、科学的に明らかにしてきた。最終年度は新規提案・開発したPDMSモールドを利用したHSQ室温ナノインプリントを用いて、SERS用HSQ基板作製およびそのデバイス評価を行った。金微粒子のHSQ溝パターンへの配列挙動を基礎的実験を積み重ねて明らかにし、金微粒子のHSQ溝パターンへの配列に成功し、期待したデバイス特性評価を得ている。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report

Research Products

(26 results)

All 2014 2013 2012 2011 2010

All Journal Article Presentation Book

  • [Journal Article] Evahlation of Young's modulus of imprinted hydrogen silsesquioxane pillar after residual layer removal by reactive ion etching2014

    • Author(s)
      Y. Kang, Y. Haruyama, S. Matsui
    • Journal Title

      Microsystem Technologies

      Volume: (印刷中)

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of gold nanoparticle pattern using imprinted hydrogen silses quioxane pattern for surface-enhanced Raman scattering2014

    • Author(s)
      Y. Kang, T. Fukuoka, R. Takahashi, Y. Utsumi, Y. Haruyama, S. Matsui
    • Journal Title

      Microsystem Technologies

      Volume: (印刷中)

    • DOI

      10.1007/s00542-013-2042-2

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Density measurement of pillar structure fabricated via nanoimprinting using a poly(dimethylsiloxane) mold2012

    • Author(s)
      Y. Kang. Y. Nakai, Y. Haruyama, S. Matsui
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science Technology B

      Volume: 30

    • DOI

      10.1116/1.4758776

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Room Temperature nanoimprinting using spin-coated hydrogen silsesquioxane with high boiling point solvent2011

    • Author(s)
      Y.Kang, S.Omoto, Y.Nakai, M.Okada, K.Kanda, Y.Haruyama, S.Matsui
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science Technology B

      Volume: 29

    • DOI

      10.1116/1.3653227

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanical characteristics of imprinted nanostructures fabricatedwith a poly (dimethylsiloxane) mold2011

    • Author(s)
      Y.Kang, M.Okada, Y.Nakai, Y.Haruyama, K.Kanda, S.Matsui
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science Technology B

      Volume: 29

    • DOI

      10.1116/1.3657520

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Evaluation of Young'smodulus of imprinted pillar after residual layer removal by reactive ion etching2013

    • Author(s)
      Y. Kang, Y. Haruyama, S. Matsui
    • Organizer
      10th International Workshop on High Aspect Ratio Micro and Nano System Technology (HARMNST'13)
    • Place of Presentation
      Berlin (Germany)
    • Year and Date
      2013-04-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of gold nanoparticles pattern using imprinted HSQ pattern for SERS measurement2013

    • Author(s)
      Y. Kang, R. Takahashi, T. Fukuoka, Y. Utsumi, Y. Haruyama, S. Matsui
    • Organizer
      10th International Workshop on High Aspect Ratio Micro and Nano System Technology (HARMNST'13)
    • Place of Presentation
      Berlin (Germany)
    • Year and Date
      2013-04-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Gold Nanop articles Self-asembly assisted with Imprinted HSQ Pattern for SERS Measurement2012

    • Author(s)
      Y. Kang. R. Takahashi, T. Fukuoka, Y. Utsumi, Y. Haruyama, and S. Matsui
    • Organizer
      24th International Microprocess and Nanotechnology Conference (MNC'12)
    • Place of Presentation
      オリエンタルホテル(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-11-02
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Self-assembly of gold nanoparticles using imprinted HSQ pattern for SERS measurement2012

    • Author(s)
      Y. Kang, R. Takahashi, T. Fukuoka, Y. Utsumi, Y. Haruyama, S. Matsui
    • Organizer
      The 11th International Conference on Nanoimprint and Nanoprint Technology (NNT'12)
    • Place of Presentation
      Napa (USA)
    • Year and Date
      2012-10-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of Young's modulus of imprinted pillar after residual layer removal by reactive ion etching2012

    • Author(s)
      Y. Kang, Y. Haruyama, S. Matsui
    • Organizer
      38th International Conference on Micro and Nano Engineering (MNE'12)
    • Place of Presentation
      Toulouse (France)
    • Year and Date
      2012-09-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] HSQ転写パターンを用いたPSL粒子の自己整列2012

    • Author(s)
      姜有志、高橋亮、福岡隆夫、内海裕一、春山雄一、松井真二
    • Organizer
      第73回応用物理学関係連合講演会2012秋
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県)
    • Year and Date
      2012-09-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Characteristics of mechanical vibration in imprinted nanostructures2012

    • Author(s)
      Y. Kang. Y. Nakai, M. Okada, Y Haruyama, K. Kanda, S. Matsui
    • Organizer
      The 56th International Conference on Electron, Ion, and Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN' 12)
    • Place of Presentation
      Hawaii (USA)
    • Year and Date
      2012-05-30
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 反応性イオンエッチング後の転写ピラー構造のヤング率の変化2012

    • Author(s)
      姜有志、岡田真、春山雄一、松井真一
    • Organizer
      日本化学会第92会春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学(神奈川)
    • Year and Date
      2012-03-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノインプリントによって作製された微細構造の機械的振動評価2012

    • Author(s)
      姜有志、中井康喜、岡田真、春山雄一、松井真二
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京)
    • Year and Date
      2012-03-18
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノインプリントによって作製されたHSQピラー構造のヤング率測定2011

    • Author(s)
      姜有志、岡田真、春山雄一、松井真二
    • Organizer
      薄膜材料デバイス研究会第8回研究集会
    • Place of Presentation
      龍谷大学(京都)
    • Year and Date
      2011-11-05
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Change in Young's modulus of imoprinted nanopillar after residual laver removal by reactive ion etching2011

    • Author(s)
      Y.Kang, M.Okada, Y.Haruyama, S.Matsui
    • Organizer
      24rd International Microprocess and Nanotechnology Conference (MNC'11)
    • Place of Presentation
      京都全日空ホテル(京都)
    • Year and Date
      2011-10-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Characteristics of liquid-phase HSQ resin effects on the room-temperature nanoimprinting2011

    • Author(s)
      Y.Kang, M.Okada, Y.Haruyama, K.Kanda, S.Matsui
    • Organizer
      The 10th International Conference on Nanoimprint and Nanoprint Technology (NNT'11)
    • Place of Presentation
      Jeju (Korea)
    • Year and Date
      2011-10-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of liquid-phase HSQ resin for room-temperature nanoimprinting2011

    • Author(s)
      Y.Kang, M.Okada, Y.Haruyama, S.Matsui
    • Organizer
      37th International Conference on Micro and Nano Engeneering (MNE'11)
    • Place of Presentation
      Berlin (Germany)
    • Year and Date
      2011-09-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Young's modulus measurement of nanostructures fabricated by nanoimprint2011

    • Author(s)
      Y.Kang, M.Okada, Y.Haruyama, K.Kanda, S.Matsui
    • Organizer
      The 4th Asian Symposium on Nano Imprint Lithography (ASNIL'11)
    • Place of Presentation
      Suntec (Singapore)
    • Year and Date
      2011-06-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] SiOx moth-eye structure fabrication by room-temperature nanoimprint using hydrogen silsesquioxane2011

    • Author(s)
      Y.Kang, M.Okada, K.Kanda, Y.Haruyama, S.Matsui
    • Organizer
      RadTech Asia 2011
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川)
    • Year and Date
      2011-06-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanical characteristics of Nanostructures fabricated by nanoimprint2011

    • Author(s)
      Y.Kang, Y.Nakai, M.Okada, Y.Haruyama, K.Kanda, S.Matsui
    • Organizer
      The 55th International Conference on Electron, Ion, and Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN'11)
    • Place of Presentation
      Las Vegas (USA)
    • Year and Date
      2011-06-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Room-temperature nanoimprint using spin-coated HSQ with high biling-point solvent2011

    • Author(s)
      Y.Kang, S.Omoto, M.Okada, Y.Haruyama, K.Kanda, S.Matsui
    • Organizer
      The 55th International Conference on Electron, Ion, and Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN'11)
    • Place of Presentation
      Las Vegas (USA)
    • Year and Date
      2011-06-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノインプリントによって作製された微細構造のヤング率のアニール効果2010

    • Author(s)
      姜有志、岡田真、春山雄一、松井真二
    • Organizer
      第72回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形)
    • Year and Date
      2010-08-30
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      2011 Annual Research Report
  • [Book] 集束イオンビームCVDにより作製した3次元構造体のナノインプリント、月間ディスプレイ2011年6月号2011

    • Author(s)
      姜有志、松井真二
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      株式会社テクノタイムズ社
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      2011 Annual Research Report
  • [Book] PDMSモールドと液相HSQを用いた室温ナノインプリント、コンバーテック2011年6月号2011

    • Author(s)
      姜有志、松井真二
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      株式会社トキワメディアサービス
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      2011 Annual Research Report
  • [Book] 室温ナノインプリント、ナノインプリントの開発とデバイス応用2011

    • Author(s)
      姜有志、松井真二
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-11   Modified: 2016-04-25  

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