マイクロ可動機構用2光子造形システムの開発

微动机构双光子建模系统研制

• 批准号: 12750213
• 负责人: 丸尾 昭二
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750213/
• 关键词: マイクロ光造形法; マイクロ可動機構; 2光子吸収; 光硬化性樹脂; 光トラッピング; 3次元微細加工; マイクロマシン

本年度は、昨年度構築したマイクロ可動機構用2光子造形システムの最適化を行い、さまざまな光駆動マイクロマシンを作製することに成功した。さらには、光駆動マイクロマシンの力制御が可能であることも実証した。以下に、本年度の成果をまとめる。1)140nmの加工分解能を達成造形条件を最適化することによって、昨年度200nmであった加工分解能をさらに向上させ、140nmの加工分解能を達成した。この分解能向上によって、サブミクロンのクリアランスを安定に実現できるため、より高精度にマイクロ可動機構を作製することが可能となった。2)マイクロ可動機構の力制御に成功光トラッピング技術を応用して、マイクロマニピュレータの力制御が可能であることを実証した。実験では、アーム先端の発生力を4〜15fNの範囲で調節できることがわかった。力制御の精度は、4fNであった。このようなfNオーダの力制御が可能な光駆動マイクロマシンは、パイオナノテクノロジーに広く応用可能である。3)マイクロ流体システムの基礎実験マイクロ可動機構を内蔵させるマイクロ流体システムの基礎実験として、無細胞タンパク合成システムを構築し、マイクロチップ内でDNAからタンパク質を合成することに成功した。今後、本研究で開発した2光子造形システムを用いて、マイクロ流路のさらなる微細化およびマイクロ可動機構を用いた流体制御デバイスを内蔵させることで、より高性能なナノ合成システムを構築できると考えている。

今年，我们优化了去年构建的微型可移动机构的双光子建模系统，并成功创建了各种光驱动的微型机械。此外，我们证明了光驱动微机械的力控制是可能的。以下是今年结果的摘要。 1）实现了140nm的加工分辨率通过优化印刷条件，我们在去年的200nm的基础上进一步提高了加工分辨率，实现了140nm的加工分辨率。这种分辨率的提高使得稳定地实现亚微米间隙成为可能，从而可以制造更高精度的微动机构。 2) 成功实现了微动机构的力控制 我们证明了通过应用光捕获技术可以实现微操作器的力控制。实验表明，臂尖产生的力可以在4至15 fN的范围内调节。力控制精度为4fN。能够控制fN量级力的光驱动微机械可广泛应用于离子纳米技术。 3) 微流控系统的基础实验作为内置微型可移动机构的微流控系统的基础实验，我们构建了无细胞蛋白质合成系统，并成功在微芯片内从DNA合成蛋白质。未来，我们相信，通过使用本研究开发的双光子打印系统进一步细化微通道并结合使用微型可移动机构的流体控制装置，我们将能够构建更高性能的纳米合成系统。 。

项目成果

丸尾昭二,生田幸士,蜷川稔英: "マルチポリマー・マイクロ光造形法の開発(造形システムの試作と光導波路への応用)"電気学会論文誌E. 120-E・7. 370-374 (2000)

Shoji Maruo、Koji Ikuta、Toshihide Ninakawa：“高分子微立体光刻技术的开发（原型制造系统及其在光波导中的应用）”日本电气工程师学会会刊 E. 120-E・7（2000 年）。

K. Ikuta, K. Ikeda, A. Takahashi, S. Maruo: "Chemical IC chip family for on-chip cell-free protein synthesis from DNA"Proc. of Micro Total Analysis Systems 2001. 233-235 (2001)

K. Ikuta、K. Ikeda、A. Takahashi、S. Maruo：“用于从 DNA 进行片上无细胞蛋白质合成的化学 IC 芯片系列”Proc。

S.Maruo,K.Ikuta,H.Korogi: "Light-driven MEMS made by high-speed two-photon microstereolithography"Proc.of IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2001). 594-597 (2001)

S.Maruo、K.Ikuta、H.Korogi：“由高速双光子微立体光刻技术制成的光驱动 MEMS”Proc.of IEEE 国际微机电系统会议 (MEMS 2001)。

K. Ikuta, K. Ikeda, A. Takahashi, S. Maruo: "Artificial cellular device with cell-free protein synthesis ability constructed by chemical IC chips"Proc. of the IEEE Conference on Nanotechnology (IEEE NANO 2001). 134-139 (2001)

K. Ikuta，K. Ikeda，A. Takahashi，S. Maruo：“由化学IC芯片构建的具有无细胞蛋白质合成能力的人工细胞装置”Proc。

S.Maruo and K.Ikuta: "Three-dimensional microfabrication by use of single-photon-absorbed polymerization"Applied Physics Letters. 76. 2656-2658 (2000)

S.Maruo 和 K.Ikuta：“利用单光子吸收聚合进行三维微加工”应用物理快报。