マイクロ可動機構用2光子造形システムの開発

• 研究課題/領域番号: 12750213
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 丸尾 昭二 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00314047)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円); 2001年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2000年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: マイクロ光造形法 / マイクロ可動機構 / 2光子吸収 / 光硬化性樹脂 / 光トラッピング / 3次元微細加工 / マイクロマシン

研究概要

本年度は、昨年度構築したマイクロ可動機構用2光子造形システムの最適化を行い、さまざまな光駆動マイクロマシンを作製することに成功した。さらには、光駆動マイクロマシンの力制御が可能であることも実証した。以下に、本年度の成果をまとめる。
1)140nmの加工分解能を達成
造形条件を最適化することによって、昨年度200nmであった加工分解能をさらに向上させ、140nmの加工分解能を達成した。この分解能向上によって、サブミクロンのクリアランスを安定に実現できるため、より高精度にマイクロ可動機構を作製することが可能となった。
2)マイクロ可動機構の力制御に成功
光トラッピング技術を応用して、マイクロマニピュレータの力制御が可能であることを実証した。実験では、アーム先端の発生力を4〜15fNの範囲で調節できることがわかった。力制御の精度は、4fNであった。このようなfNオーダの力制御が可能な光駆動マイクロマシンは、パイオナノテクノロジーに広く応用可能である。
3)マイクロ流体システムの基礎実験
マイクロ可動機構を内蔵させるマイクロ流体システムの基礎実験として、無細胞タンパク合成システムを構築し、マイクロチップ内でDNAからタンパク質を合成することに成功した。今後、本研究で開発した2光子造形システムを用いて、マイクロ流路のさらなる微細化およびマイクロ可動機構を用いた流体制御デバイスを内蔵させることで、より高性能なナノ合成システムを構築できると考えている。

研究成果

• [文献書誌] S. Maruo, K. Ikuta: "Submicron stereolithography for the production of freely movable mechanisms by using single-photon polymerization"Sensors and Actuators A. 96(In press). (2002)
• [文献書誌] S. Maruo, K. Ikuta, H. Korogi: "Optical drive of constrained micromechanisms produced by two-photon microstereolithography with 200 nm resolution"Proc. of Fourth International Workshop on High Aspect Ratio MicroStructure Technology (HARMST'01). 57-58 (2001)
• [文献書誌] K. Ikuta, K. Ikeda, A. Takahashi, S. Maruo: "Chemical IC chip family for on-chip cell-free protein synthesis from DNA"Proc. of Micro Total Analysis Systems 2001. 233-235 (2001)
• [文献書誌] S. Maruo, K. Ikuta, H. Korogi: "Remote Light-driven Micromachines Fabricated by 200 nm Microstcrcolithography"Proc. of the IEEE Conference on Nanotechnology (IEEE NANO 2001). 507-512 (2001)
• [文献書誌] K. Ikuta, K. Ikeda, A. Takahashi, S. Maruo: "Artificial cellular device with cell-free protein synthesis ability constructed by chemical IC chips"Proc. of the IEEE Conference on Nanotechnology (IEEE NANO 2001). 134-139 (2001)
• [文献書誌] 丸尾昭二, 生田幸士 (分筆): "光マイクロマシンにおける微細加工プロセス・材料技術とデバイスの応用展開"技術情報協会(In press). (2002)
• [文献書誌] S.Maruo and K.Ikuta: "Three-dimensional microfabrication by use of single-photon-absorbed polymerization"Applied Physics Letters. 76. 2656-2658 (2000)
• [文献書誌] 丸尾昭二,生田幸士,蜷川稔英: "マルチポリマー・マイクロ光造形法の開発(造形システムの試作と光導波路への応用)"電気学会論文誌E. 120-E・7. 370-374 (2000)
• [文献書誌] S.Maruo,K.Ikuta,T.Ninagawa: "Multi-polymer microstereolithograpy for hybrid opto-MEMS"Proc. of IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2001). 151-154 (2001)
• [文献書誌] S.Maruo,K.Ikuta,H.Korogi: "Light-driven MEMS made by high-speed two-photon microstereolithography"Proc.of IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2001). 594-597 (2001)
• [文献書誌] K.Ikuta,A.Takahashi,S.Maruo: "In-chip cell-free protein synthesis from DNA by using biochemical IC chips"Proc. of IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2001). 455-458 (2001)
• [文献書誌] S.Maruo and K.Ikuta: "Optically-driven microstructures fabricated by two-photon microstereolithography"Prco.of the ASME international mechanical engineering congress and exposition, MEMS-vol.2. 659-699 (2000)