2019 Fiscal Year Annual Research Report
光放射圧ポテンシャルによる局所化を用いたサブ100nm分解能金属3次元構造創成
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17H04900
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
道畑 正岐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70588855)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光圧 / 光ピンセット / 付加加工 / ベッセルビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電場強度勾配によって形成される光放射圧ポテンシャルに着目した新規のマイクロナノスケールの付加加工技術を提案する。光放射圧による微小物体の捕捉は回折限界に制限を受けず、集光ビームのビームウェスト（光放射圧ポテンシャルの谷）に位置変動10 nm以下で局所化ができる。局所化した金属ナノ粒子を3次元的に集積することで、従来困難な100 nm以下の分解能を持つ加工法の確立を目指す。今年度は、マイクロ粒子を用いて集積過程を観察し、その構造化原理の考察を行なった。現状、ナノ/マイクロ粒子を水溶液中に分散させ、その粒子を含んだ溶液をミスト状にした液滴を加工ビーム付近に供給しているが、どのように粒子がビーム内に侵入しているのかを確認することは、今後の供給方法最適化において重要となる。
実験では、粒子の軌跡観察を容易にするため、ベッセルビームを用いた。1 μmのポリスチレン粒子を純水に分散させ、超音波加湿器を用いてミスト状にした液滴を、ベッセルビーム照射部に供給した。レーザは上方から照射し、基板上に構造を創成する。レーザーパワーは1 W程度とした。集積する粒子を、フレームレート5000 fpsで側面観察した。浮遊している粒子が、中央近傍に照射されている0次ベッセルビーム領域に侵入した後、基板上に集積されている様子が観察できた。浮遊時の移動速度は2 mm/s、ビームで加速された時の移動速度は50 mm/s以上であった。このように、集積粒子は、周囲流体の流れや集光ビームの放射圧を受け0次ベッセルビームに引き付けられ、ビーム内侵入後に光放射圧によって強く駆動され基板に集積されている。これより、より効率的に液滴をビーム領域に供給するためのチャンバーなどが必要であることがわかった。今後は、粒子供給方法の最適化と集光ビーム走査を用いたより複雑な構造創成を目指す。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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