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ナノメートル領域におけるレーザー誘起物質移動制御法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 11355035
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 工業物理化学
研究機関東北大学

研究代表者

福村 裕史  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50208980)

研究分担者 深澤 憲正  川村理化学研究所, 研究職
朴 鐘震  川村理化学研究所, 研究室長(研究職) (90135658)
畑中 耕治  東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90312545)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
34,960千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 360千円)
2001年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2000年度: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
1999年度: 24,100千円 (直接経費: 24,100千円)
キーワード走査型プローブ顕微鏡 / フェムト秒レーザー / レーザー分子注入 / パルスX線 / 高分子 / 蛍光 / 光異性化 / アントラセン誘導体
研究概要

機能性有機分子を分散させた高分子フィルムにパルスレーザーを照射すると、機能性有機分子が高温状態となり固体中を拡散し、表面から集団的に飛散する現象が起こる。この現象を応用して、微小領域における物質移動を調べるために様々の取り組みを行った。その結果、走査型プローブ顕微鏡のプローブを中空開口にし、パルスレーザーを光ファイバーによって導入することにより、数100nm領域まで蛍光性分子の移動を制御できることを示した。周期構造であれば光の干渉によっても同様の物質移動制御が可能であることも示した。光学顕微鏡下の集光スポットにおいてレーザー誘起物質移動を行うと、数μm程度が限界であることも明らかとなった。これらの光熱効果に依拠するプロセスの限界に関し、計算機シミュレーションを用いた取り組みも行った。より短波長のX線を使った物質加工は、シンクロトロン放射光を利用するなどして容易に可能となりつつある。そこでパルスX線をレーザーにより発生させ、有機固体内の電子励起状態の生成過程を調べた。その結果、X線励起によって発生する高エネルギー電子は物質内部をμm領域まで移動することがあり、励起状態の生成する空間領域に大きな広がりのあることが明らかとなった。また、走査型トンネル顕微鏡を用いて10V/nm程度の電圧パルスを固液界面に印加すると、ナノメートル程度の表面変化を誘起することができる。このときフラグメント化したイオンはμm領域まで拡散することが、電流励起発光観測により明らかとなつた。以上のように、室温、大気下の固体表面・界面において電子、イオン、分子等の移動をナノメートル領域で制御する技術に関し、重要な基礎的知見が得られた。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (31件)

  • [文献書誌] H.Fukumura: "Sensitized implantation of fluorescent molecules in polymer film by near-infrared laser irradiation : Comparison with direct ultraviolet-laser implantation"Appl. Surf. Sci.. 138-139. 75-81 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kishimoto: "Microscopic Laser Patterning of Functional Organic Molecules"Advanced Materials. 13. 1155-1158 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Saitow: "Nanosecond photo-fusion of microcrystals on a polymer film observed with time-resolved ultramicroscopy"J. Photochem. Photobilo. A. 145. 159-164 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Goto: "Laser expulsion of an organic molecular nanojet from a spatially confined domain"J. Appl. Phys.. 90. 4755-4760 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Fukumura: "Laser light interactions with organic solids and their surfaces"J. Photochem. Photobiol : C. 2. 153-167 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Uji-i: "Nanospark at the interface between organic solvents and tin-doped indium oxide"Appl. Phys. Lett.. 79. 2660-2662 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hobley: "Handbook of Photochemistry and Photobiology"American Scientific Publications(未定). (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Fukumura: "Sensitized implantation of fluorescent molecules in polymer film by near-infrared laser irradiation : Comparison with direct ultravioletlaser implantation"Appl. Surf. Sci.. 138-139. 75-81 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Kishimoto: "Microscopic Laser Patterning of Functional Organic Molecules"Advanced Materials. 13. 1155-1158 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Saitow: "Nanosecond photo-fusion of microcrystals on a polymer film observed with time-resolved ultramicroscopy"J. Photochem. Photobiol. A. 145. 159-164 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Goto: "Laser expulsion of an organic molecular nanojet from a spatially confined domain"J. Appl. Phys.. 90. 4755-4760 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Fukumura: "Laser light interactions with organic solids and their surfaces"J. Photochem. Photobiol : C. 2. 153-167 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Uji-I: "Nanospark at the interface between organic solvents and tin-doped indium oxide"Appl. Phys. Lett.. 79. 2660-2662 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Hobley: "Laser Transfer of Organic Molecules"Handbook of Photochemistry and Photobiology (American Scientific Publications, 2002) in print.

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Masubuchi: "Laser-Induced Nanometer-Nanosecond Expansion and Contraction Dynamics of Poly (methyl methacrylate) Film Studid by Time-Resolved Interferometetry"J. Phys. Chem. B.. 105. 2518-2524 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kishimoto: "Microscopic Laser Patterning of Functional Organic Molecules"Advanced Materials. 13. 1155-1158 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Saitow: "Nanosecond photo-fusion of microcrystals on a polymer film observed with time-resolved ultramicroscopy"J. Photochem. Photobiol. A. 145. 159-164 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Goto: "Laser expulsion of an organic molecular nanojet from a spatially confined domain"J. Appl. Phys.. 90. 4755-4760 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fukumura: "Laser light interactions with organic solids and their surfaces"J. Photochem. Photobiol : C. 2. 153-167 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 後藤真宏: "レーザ注入法を用いた有機分子による微細パターン形成"レーザー研究. 29・11. 726-729 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Mito: "Photoprimary processes and nanometer-nanosecond morphological dynamics of polymer films studied by pump and probe measurement"J.Photoscience. 6. 109-115 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Hosokawa: "Femtosecond laser ablation dynamics of amorphous film of a substituted Cu-phthalocyanine"Appled.Surface.Science. 154-155. 192-195 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Jonathan: "Sub-Micrometer Photochromic Patterns using Laser Induced Molecular Implantation Techniques (LIMIT)"Molecular Crystals And Liquid Crystals. 345. 299-304 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Masubuchi: "Nanometer-Nanosecond Oscillatory Expansion and Contraction Behavior of Polymer Films Induced by 248nm Excimer Laser Excitation"CHEMPHYSCHEM. 3. 137-139 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Masubuchi: "Laser-induced nanometer-nanosecond expansion and contraction dynamics of PMMA film studid by time-resolved interferometetry"Journal of Physics Chemical B. (in print).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kishimoto: "Microscopic Laser Patterning of Functional Organic Molecules"Advanced Materials. (in print).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fukumura: "Sensitized implantation of fluorescent molecules in polymer films by near-infrared laser Irradiation"Applied Surface Science. 138-139. 75-81 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Goto: "Implantation of Organic Molecules into Biotissue using a Pulsed Laser"Japanese Journal of Applied Physics. 38. 87-88 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Goto: "Laser-Induced Implantation of Organic Molecules into Sub-Micrometer Regions of Polymer Surfaces"Applied Physics A. 69. 257-261 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] J.Hobley: "Sub-micrometer Patterns of Molecular Photo-Switches Using Laser Induced Molecular Implantation Techniques (LIMIT)"Applied Physics A. 69. 945-948 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Goto: "Laser Implantation of Dicyanoanthracene in Poly (Methyl Methacrylate) from a 100nm-Aperture Micropipette"Applied Surface Science. (in print).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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