回折限界を超える極微細金属構造のレーザーファブリケーション

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18958
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分26:材料工学およびその関連分野
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 寺川 光洋 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (60580090)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• キーワード: レーザー付加加工 / 三次元金属構造 / 高分子材料

研究成果の概要

収縮性の高分子材料を構造支持体に用いることで、多光子還元により作製する金属構造を高密度かつ微小なものとすることを研究目的とした。温度変化に応じて体積相転移を示すpNIPAMハイドロゲルを使用し、光刺激により金属微細構造が収縮することを実験実証した。
電子顕微鏡観察より、作製構造は直径十ナノメートル前後の金属ナノ粒子から構成されていることを明らかにし、高い繰り返し周波数のレーザーパルスを用いることで生じる熱蓄積効果によって一部ではあるが熱溶融が生じたと考察した。

自由記述の分野

ソフトマテリアルのレーザープロセシング

研究成果の学術的意義や社会的意義

作製した金属微細構造の寸法変化が可能であることを実験実証するとともに、生成する金属微細構造がナノ粒子ならびにそれらのクラスターから構成されることを明らかにした。この成果は、多光子還元により作製した金属微細構造を可変光学特性を活用した応用に展開できること意味している。さらに、研究開始当初は想定していなかった成果として、金属微細構造の配置によってハイドロゲルの体積相転移を局所的に誘起することが可能であり、当該技術がソフトアクチュエーターにも展開できることを示した。