光駆動型高分子ナノアクチュエーターの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350128
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 渡辺 敏行 東京農工大学, 工学部, 助教授 (10210923)
• 研究分担者: 古川 英光 東京農工大学, 工学部, 助手 (50282827) ; 堀江 一之 東京農工大学, 工学部, 教授 (10013690)
• キーワード: 光応答性 / 高分子ゲル / アクチュエーター / ポリアミック酸 / アゾベンゼン

研究概要

近年、光トラッピングや光圧を利用して、μm程度の大きさの物体の移動や回転を制御するマイクロマシンの開発が盛んになっている。しかし、光圧を利用した場合はハンドリングできる物体の大きさが限られてしまうので、一般的な用途には利用しにくい。
我々はこれまでに規則正しい網目構造を有する高分子ゲルの研究を行ってきた。その研究過程で、剛直な高分子鎖中に光応答性を有するアゾベンゼンを導入すると、紫外光照射により高分子ゲルの網目サイズが2.1nmから0.8nmに変化し、それに伴ってゲルが収縮することを見いだした。また、可視光を照射すると、網目サイズは元に戻り、ゲルは元の大きさに戻った。このゲルをロッド状に加工し、紫外光を照射すると、ゲルの表面だけが光を吸収・収縮し、約30秒でロッドが直角に曲がることを見いだした。また、このロッドに可視光を照射すると、ロッドは元の状態に戻り、しかもその反応が可逆的であることを見いだした。
また、我々は大きな二光子吸収断面積を有する、光重合開始剤を開発した。この色素をフォトレジストに混合し、赤外レーザーで励起するとアトリットルスケール(100x100x500nm)の空間分解能を有する三次元光造形が可能になった。
二光子励起を利用した三次元光造形法により反応容器を作製し、その中で高分子ゲルの重合を行うことにより、幅700nm、長さ10μm程度の光応答性フレキシブルナノカンチレバーの作製に成功した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kawazu: "Effects of polymer backbone on 2nd order nonlinear optical properties"Seni-Gakkai-shi. 60(5). (2004)
• [文献書誌] Y.Lu: "Investigation of mechanism of photoinduced polymerization excited by two-photon absorption"Seni-Gakkai-shi. 60(5). (2004)
• [文献書誌] Y.Lu: "Highly efficient two-photon initiated polymerization in solvent by using novel two-photon chromophore and co-initiators"J.Meter.Chem.. 14. (2004)
• [文献書誌] Y.Lu: "Synthesis and their Two-Photon Absorption Measurement of Novel Push-Pull Fluorophores"J.Lumin.. (2004)
• [文献書誌] Y.Lu: "Highly Sensitive Two-photon Chromophores Applied to Three Dimensional Lithographic Microfabrication : Design, Synthesis and Characterization Towards Two Photon Absorption Cross Section"J.Meter.Chem. 14(1). 75-80 (2004)
• [文献書誌] T.Watanabe: "Molecular Design of Two-photon Chromophore and their application to Three Dimensional Lithography"Shikizai Kyokai. 76. 511-518 (2004)
• [文献書誌] H.Furukawa: "Swelling-induced modulation of static and dynamic fluctuations in polyacrylamide gels observed by scanning microscopic light scattering"Phys.Rev.E.. 68. 031406-1-031406-14 (2003)
• [文献書誌] S.Hernandez: "Novel Diacetylene-containing Polymers for Second order NLO Applications : Effect of Main Chains and Structure Property Relationships"Macromolecular Symp. 192. 123-133 (2003)