| 研究課題/領域番号 |
19K05320
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
欠端 雅之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70356757)
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| 研究分担者 |
屋代 英彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30358197)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | レーザープロセッシング / 表面修飾 / セラミックス / 生体材料 / 光プロセッシング / フェムト秒レーザー / ジルコニア / 周期構造 / アブレーション / チタン合金 / 医療応用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
医療用インプラントとして用いられるジルコニアセラミックス表面に、パルス幅が短いフェムト（10の-15乗）秒レーザーを適切な条件で照射することで、周期が数百nmから１μｍ程度の微細な構造による表面修飾が可能であることを見出した。レーザーを用いる表面修飾方法は高精度でかつ非接触であることから医療用部材に適した方法である。医療用部材応用のために機能性材料膜の形成や部材の機械強度評価を進めている。本研究では周期構造形成の時間発展測定を行い形成機構を明らかにすること、および周期構造の新しい制御方法を開発することを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
医療用インプラントに用いられるイットリア安定化正方晶ジルコニアセラミックス表面へのフェムト秒レーザー誘起表面周期構造形成の形成機構解明と新しい制御手法の研究開発を行った。具体的には異偏光ダブルパルス照射による周期構造形成実験を行い、二つのパルスの前後関係により形成される構造が影響を受けること、そして二つのパルスが時間的に重なる場合には、合成された光パルスの偏光状態と強度の時間発展と材料の特性を反映する周期構造が形成され、それは二つのパルスの遅延の相対位相に依存する周期性を示すことを世界に先駆けて見出した。また応用に向けて、表面周期構造形成が骨形成に与える効果の評価を連携して行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来、表面周期構造形成の研究においてダブルパルス照射実験は、主にパルスが重ならない遅延領域で行われており、形成される周期構造の遅延依存性はパルスの前後による変化に着目したものが多かった。本研究ではパルスが重なる時間領域での周期構造形成の依存性に着目し、誘電体材料であるジルコニアセラミックスの周期構造形成が遅延が光の一サイクルの周期性で変化するという新しい結果を見出し、形成機構として合成される光電場の偏光状態の時間発展と材料の応答に関係するということを示したという新規性の観点で学術的意義が高い。また表面修飾の医療用部材応用として細胞を用いた骨形成評価を進めている点で社会的意義も有する。
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