| 研究課題/領域番号 |
20H00210
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
田口 敦清 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70532109)
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| 研究分担者 |
石飛 秀和 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (20372633)
田中 慎一 呉工業高等専門学校, 自然科学系分野, 准教授 (30455357)
田口 智清 京都大学, 情報学研究科, 教授 (90448168)
笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)
2022年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2021年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2020年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
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| キーワード | 二光子重合 / 深紫外吸収 / 金属ナノクラスター / 蛍光 / PAMMANデンドリマー / コラーゲン / 深紫外 / 金属 / PAMAMデンドリマー / フェムト秒レーザー / 第二高調波発生 / アクリレート / 金属酸化物 / アミノ酸 / イニシエーターフリー / 金属造形 / 3次元プリンター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまで常識的に近赤外光励起が使われてきた「二光子重合」を深紫外領域に展開し、光と物質との光化学的な相互作用を活用した新たな二光子造形技術を開拓する。具体的には、従来の樹脂から金属・半導体を含む無機材料および生体適合材料へと材料を拡張し、さらに、イニシエーターフリーで材料純度を乱さないナノ造形技術を確立し、マルチマテリアル対応の立体ナノ構造作製技術（三次元ナノプリンティング）を確立する。励起光場の時空間制御による特異な反応場形成を活用し、物質の微視的秩序創成とそのナノ構造化によるデバイス創造へと展開し、ナノサイエンス、ナノデバイス工学、ナノ材料科学、ナノバイオ医療工学への貢献を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、これまで常識的に近赤外光励起が使われてきた「二光子重合」を深紫外領域に展開し、深紫外吸収を利用した光化学的な物質変換相互作用により、二光子造形の対象を樹脂、金属・半導体を含む無機材料や生体適合材料へと拡張することを目的としている。これにより、物質合成とナノ構造構築を統合し、マルチマテリアル対応の立体ナノ造形の手法を確立する。同時に、光と物質とのコヒーレントな相互作用にも着目し、励起光ベクトル場による反応場形成を活用して、キラル物質などの微視的秩序創成とそのナノ構造化によるデバイス創造へと展開する。さらに、原子・分子をボトムアップで積み上げる原子スケールのナノ構造製造技術の創出を視野にいれ、レーザー捕捉技術を組み合わせた原子組立技術を開拓し、ナノサイエンス、ナノデバイス工学、ナノ材料科学、ナノバイオ医療工学への貢献を目指す。
本年度は、PAMAMデンドリマーを使って合成した金属ナノクラスターの光重合によるパターニングおよび三次元構造作製に取り組み、線幅100 nm程度のボクセルの作製や、二次元パターニングの作製を実現した。パターニングされた構造を蛍光顕微鏡で観察したところ、パターニングに応じた発光パターンが確認されたことから、金属ナノクラスターに特徴的な蛍光発光が重合後も維持されていることを見いだした。これは、蛍光物質をレーザーで狙った位置にパターニングできることを示しており、バイオマーカーやラベリングに応用が期待される。また、また、生体適合材料としてコラーゲンの二光子重合を進め、コラーゲン分子の光重合によるマイクロ3次元構造作製に成功し、生体適合材料の微細構造作製および再生医療応用の可能性を示した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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