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Elucidating the effect of boundary curvature on the wrinkling of thin suspended films by theory and experiment

研究課題

研究課題/領域番号 21K03782
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

JANSSENS Stoffel  沖縄科学技術大学院大学, 力学と材料科学ユニット, グループリーダー (00817629)

研究分担者 フリード エリオット  沖縄科学技術大学院大学, 力学と材料科学ユニット, 教授 (70735761)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
キーワードwrinkling / nanocrystalline diamond / femtosecond laser / nanochannel / nanofluidics / delamination / diamond / laser / glass / etching / thin films
研究開始時の研究の概要

The effect of boundary curvature on the wrinkling of a thin suspended film, such as eardrums and plant leaves, is poorly understood. To captures the main physical ingredients that explain this effect, methods for the microfabrication of suspended diamond films that in a controlled way mimic such systems will be developed together with a theoretical model. The final goal is to advance our fundamental understanding of wrinkling phenomena but also provide a foundation for advancing various applications, such as the design of devices with functional wrinkles, and to understand natural phenomena.

研究成果の概要

本プロジェクトは、極薄素材の端に生じる「しわ」の湾曲率の影響を、理論と実験により解明することを目指したが、研究過程にて、フェムト秒レーザーを用いて光学的にアクセス可能な任意長のナノチャネルを作成する技術を偶然発見した。このナノチャネルは、ナノ結晶ダイヤモンドフィルムとガラス基板の間に形成され、断面の幅と高さの比が約100のスリットと類似しており、高さは100nm以下で精密調整が可能である。我々は、このチャネル作成のレーザー加工のメカニズムを解明し、本技術を用いたフィルムのパターニングも実証し、さらなる応用可能性を検証するため、コストや時間を削減できるナノ流体デバイスの製造技術開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The project is of fundamental scientific significance for various applications, such as designing nanofluidic devices for biomolecule detection.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Direct femtosecond laser writing of nanochannels by carbon allotrope transformation2023

    • 著者名/発表者名
      Janssens Stoffel D.、Vazquez-Cortes David、Sutisna Burhannudin、Fried Eliot
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 215 ページ: 118455-118455

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2023.118455

    • 関連する報告書
      2023 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] Early stages of polycrystalline diamond deposition: laser reflectance at substrates with growing nanodiamonds2023

    • 著者名/発表者名
      David Vazquez-Cortes, Stoffel D. Janssens, Burhannudin Sutisna, and Eliot Fried
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 5 号: 2 ページ: 412-424

    • DOI

      10.1039/d2na00723a

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation and morphology of closed and porous films grown from grains seeded on substrates: Two-dimensional simulations2022

    • 著者名/発表者名
      Stoffel D. Janssens, David Vazquez-Cortes, Eliot Fried
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 225 ページ: 117555-117555

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2021.117555

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Direct laser writing of nanochannels between ultra-thin nanocrystalline diamond films and glass substrates2023

    • 著者名/発表者名
      Stoffel D. Janssens
    • 学会等名
      2023 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Two-dimensional simulations of nanocrystalline diamond film growth2022

    • 著者名/発表者名
      Stoffel D. Janssens
    • 学会等名
      New Diamond and Nanocarbons
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [産業財産権] CHANNEL ELEMENT, PACKAGE, DRUG DELIVERY DEVICE, BIOMOLECULE TESTING APPARATUS, AND CHANNEL FORMING METHOD2024

    • 発明者名
      JANSSENS Stoffel
    • 権利者名
      JANSSENS Stoffel
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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