| 研究概要 |
マイクロマシンのような,数百μメートル以下の微小な物体に対して作用する力を考えると,長さの3乗に比例する重力,慣性力や2乗に比例する静電気力などよりも,長さの1乗に比例する界面張力が支配的である.界面張力をマイクロアクチュエータの駆動力として機械的に利用するために,何かしらの方法で界面張力の平衡状態を変化させることが必要である.シリコン基板に水滴をのせると,シリコン表面の疎水性と水滴の界面張力により水滴は球形状になる.この状態で電磁気や光の刺激により,界面で電気化学的な現象を引き起こすことで表面張力の平衡状態を変化させられると予想した.これまでに半球状の水滴とシリコン基板の間に電圧を印加することで,水滴が基板表面で広がり平たんになる現象を発見した.
ぬれ変化の観察に用いる照明光や屋外からの日光が,ぬれの広がりや電圧-電流関係に影響を与えることを実験から確認した.シリコン基板上に滴下した直径1mmの水滴(純水)に紫外線光源,ハロゲン光源から可視光(スポット径0.5〜10mmを照射して実験を行い,ぬれ変化への光の影響を調べた.基板全体への照射では,照射しない場合と比較し,1.5〜6分の1程度の電圧でぬれ変化を生じた.スポット径を絞り水滴端部だけに光を照射した場合には,照射部分だけでより小さな電圧でぬれの広がりが起こり,続いて電圧を大きくすると,照射のない部分でもぬれが広がった.これらは,光電効果により基板表面のキャリアー密度が大きくなり基板抵抗値が小さくなることと,光吸収により照射部分での電子電位が高くなるために液体分子の基板への吸着が助長されるためと考えられる.水滴-基板間の配線を短絡し,光照射だけ行った場合には,ぬれの変化は観察されなかった.基板表面で生じる光励起の電圧方向が,ぬれを生じさせる電圧方向と逆であるか,励起した電子の移動可能距離が小さいためと考えられる.以上より,ぬれ変化に可視光が影響を与えることを確認し,また外部からの電圧印加のない場合には可視光だけによるぬれ変化は起こらないことを確認した.
|
