| 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 (2023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 / 二光子吸収 / 微細3次元加工 / 無機材料 / 生体適合材料 / 金属酸化物 / 重合開始剤フリー / 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 / 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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| 研究成果の概要 |
材料の深紫外吸収帯を利用する二光子重合を開発した。これにより、二光子重合法において、生体毒性や材料純度低下といった問題があった重合開始剤の添加を不要とし、純粋に材料の光重合・合成に立脚した二光子重合加工法を確立した。アクリレート樹脂、金属酸化物、生体試料、金属に適用し、開発した手法の有効性を示した。さらに、加工分解能の向上、加工閾値の低下と効率向上、材料選択の広範囲化を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
二光子重合造形の波長を従来の近赤外から可視域に短波長化し、材料との深紫外電子遷移を介した光化学的相互作用を活用した立体加工法を探索した。紫外光リソグラフィ技術の観点からは、二光子に展開することで、三次元加工性の付加、さらに、可視光を用いたことで、可視光学系を使った光学系の簡略化の意義がもたらされた。二光子重合技術の観点からは、様々な課題があった重合開始剤の添加を不要とし、材料純度を維持できる二光子重合加工法を確立し、材料の選択性を拡張できた。二光子重合造形の新機軸として、今後、ナノエレクトロニクスデバイス、生体適合材料を使った三次元バイオプリンティングなど、実際の応用に繋がる成果が得られた。
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