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超微細金属素子の効率的製造技術の確立とその光機能デバイス開発への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H01240
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

吉野 雅彦  東京工業大学, 工学院, 教授 (40201032)

研究分担者 松村 隆  東京電機大学, 工学部, 教授 (20199855)
長尾 忠昭  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (40267456)
山中 晃徳  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)
梅原 徳次  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70203586)
寺野 元規  岡山理科大学, 工学部, 講師 (90708554)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2018年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
2017年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
キーワード微細塑性加工 / 微細切削加工 / 微細金型 / ホットプレス / トランスファープリンティング / 金微細構造 / 光学機能 / SERS / リフトオフ / SERS基板 / 電磁場解析 / ラマン分析 / 超微細加工 / インプリント法 / 微細金属素子 / 自己組織化 / 光学特性 / 微細エンボス加工 / リフトオフ法 / 分子センサー / ナノインプリント法 / 赤外プラズモンセンサー / SERS効果 / 超微細塑性加工 / インプリント / 冷間接合 / 微細共振素子 / 吸収スペクトル / センサー
研究成果の概要

本研究では、機械的加工法である微細塑性加工および微細切削加工によりサブμmサイズの微細構造を有する金型を加工し、その金型からホットプレスによりプラスチックモールドを効率的に作製する手法を確立した。さらにトランスファープリンティング法によりそのプラスチックモールドから超微細金属素子を低コストで効率的に製造できることを示した。次いで、微細塑性加工で作製した微細菱形金薄膜構造に生じる光学的機能を明らかにするため、数値解析および実験によりSERS効果を検討した。これにより機械的微細加工技術による光機能デバイス開発の可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

多様な素材に適用できる機械的加工法による超微細加工特性を明らかにし、加工学に関わる多くの学術的、実用的知見を得た。特に硬脆材料の延性モード切削加工や微細金属接合に関する様々な知見は精密加工技術の発展に寄与すると期待される。またガラスや金属に機械的微細加工を施すことにより光学機能性を創出出来ることを実証した。これらの微細加工技術は一般的な精密加工技術の延長にあるため、比較的少ない投資で導入可能と考えられる。また低コストで安定的に供給される汎用素材から高機能材料や高機能デバイスなど付加価値の高い製品を製造できるため、新たなビジネスモデルの開発や異業種交流に繋がることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] インド工科大学デリー校(インド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Tool Rake Angle and Crystal Orientation on Ductile Mode Cutting of Hard/Brittle Materials2020

    • 著者名/発表者名
      Abdallah ABDELKAWY, Masahiko YOSHINO,Yuki NAKAGAWA
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 14 号: 2 ページ: 253-259

    • DOI

      10.20965/ijat.2020.p0253

    • NAID

      130007806076

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • 年月日
      2020-03-05
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Chemical Lift-Off Process Using Acetone Ink for Easy Fabrication of Metallic Nano/Microstructures2020

    • 著者名/発表者名
      Potejana Potejanasak, Truong Duc Phuc, Motoki Terano, Masahiko Yoshino
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 14 号: 2 ページ: 229-237

    • DOI

      10.20965/ijat.2020.p0229

    • NAID

      130007806079

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • 年月日
      2020-03-05
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Subtractive transfer printing process for rapid fabrication of Au nano/micro structures on a polymer substrate2020

    • 著者名/発表者名
      Hao Shen, Yuki Nakagawa, Masahiko Yoshino
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 30 号: 11 ページ: 115006-115006

    • DOI

      10.1088/1361-6439/aba5dc

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient fabrication process for metallic structures of submicrometer size2020

    • 著者名/発表者名
      Hao Shen, Masahiko Yoshino
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 30

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CHEMICAL STAMPING-COATING-PEELING PROCESS FOR EFFICIENT FABRICATION OF METALLIC NANO/MICROSTRUCTURES2020

    • 著者名/発表者名
      Potejana Potejanasak, Truong Duc Phuc, Motoki Terano, Masahiko Yoshino
    • 雑誌名

      International Journal of Autometion Technology

      巻: 14 ページ: 229-237

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient Fabrication Process of Ordered Metal Nanodot Arrays for Infrared Plasmonic Sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Yoshino, Yusuke Kubota, Yuki Nakagawa, Motoki Terano
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 号: 6 ページ: 385-385

    • DOI

      10.3390/mi10060385

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of new type of SERS substrate fabricated by NPF method2020

    • 著者名/発表者名
      Kubota Yusuke, Nakagawa Yuki, Nagao Tadaaki, Yoshino Masahiko
    • 学会等名
      18th International Conference on Precision Engineering (ICPE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微細エンボス加工による微細金属素子の作製法2020

    • 著者名/発表者名
      吉野 雅彦,青柳 友之,中川 佑貴
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of a Double Layer Metal Nano-structure for the SERS Substrate with NPF and Chemical Etching Process2019

    • 著者名/発表者名
      Chang Ye, Yuki Nakagawa, Takatoki Yamamoto, Masahiko Yoshino
    • 学会等名
      The 8th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Fabrication Method for Micro/Nano Structure of Au Using Oily Ink Stamping2019

    • 著者名/発表者名
      Motoki Terano, Masahiko Yoshino, Yousuke Iwasa , Shintaro Chimura, Naoki Okada, Hikari Ikeda
    • 学会等名
      The 8th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微細エンボス加工による金属薄膜の加工特性の検討2019

    • 著者名/発表者名
      青柳 友之,中川 佑貴,吉野 雅彦
    • 学会等名
      日本機械学会、第13回生産加工・工作機械部門講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超微細塑性加工と焼鈍を組み合わせた微細金属構造の作製と光機能デバイスへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      久保田 雄介,吉野 雅彦,中川 佑貴
    • 学会等名
      日本機械学会、第13回生産加工・工作機械部門講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 油性インクを用いた金微細構造作製法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      219)岩佐洋祐,寺野元規,吉野雅彦
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国学生会第49回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Fabrication Method Of Metallic Nano/Micro Structures For Nano Devices2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Yoshino, Potejana Potejanasak, Duc Phuc Truong, Motoki Terano
    • 学会等名
      Integrity/Reliability/Failure in automotive, locomotive, aerospace, civil engineering and biomechanics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of efficient fabrication process of metallic nanostructures for optical functional surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Hao Shen, Masahiko Yoshino, Motoki Terano
    • 学会等名
      ICPE2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nano embossing for efficient fabrication of metallic nano structured elements2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki AOYAGI, Masahiko YOSHINO, Motoki TERANO, S. Aravindan, P.V. Rao
    • 学会等名
      ICPE2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超微細ライン&スペースモールド作製法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      池田光輝, 岡田直樹, 寺野元規, 吉野雅彦
    • 学会等名
      日本金属学会・日本鉄鋼協会 中国四国支部 第40回「若手フォーラム」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Fabrication Process for Metallic Nanograting Combining Nanomachining and Cold Welding2018

    • 著者名/発表者名
      Hao Shen, Masahiko Yoshino
    • 学会等名
      2018年精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [学会発表] エンボス加工による微細金属素子の作製2018

    • 著者名/発表者名
      青柳友之、S.Aravindan、寺野元規、吉野 雅彦
    • 学会等名
      平成30年度塑性加工春季講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ケミカルスタンプによる金属膜微細構造の作製2018

    • 著者名/発表者名
      吉野 雅彦, Potejana Potejanasak, Truong Duc Phuc, 寺野 元規
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 硬脆材料の微細切削機構に及ぼす工具すくい角の影響2018

    • 著者名/発表者名
      吉野 雅彦, Abdallah Abdelfattah Mohamed Abdelkawy
    • 学会等名
      第12回生産加工・工作機械部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超微細押込み加工による金属材料の加工特性2018

    • 著者名/発表者名
      神藤 亮平,吉野 雅彦,寺野 元規
    • 学会等名
      塑性加工連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サブμmサイズの微細C型凸形状のホットエンボス加工2017

    • 著者名/発表者名
      神藤亮平、寺野元規、吉野雅彦
    • 学会等名
      2017年度砥粒加工学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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