3次元レーザー微細加工法を用いた光周波数領域での左手系メタマテリアルの開発

利用3D激光微加工方法开发光频域左手超材料

基本信息

批准号：
04F04872
负责人：
河田聡
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04872/
关键词：
メタマテリアル 2光子造形金属コーティング

项目摘要

2光子重合反応を利用したマイクロ/ナノ加工法において,マイクロレンズアレイを用いたマルチレーザービームスポット生成法を開発し,それを用いて複数の3次元構造物を並列に一度に作成する手法を開発した.実験では,直径300ミクロンのマイクロレンズがガラス基板上にアレイ状に形成されたレンズアレイを用いて,約1000個程度のレーザービームスポットを同時に生成させた.そしてこのビームスポットを紫外線硬化樹脂中で3次元的に走査することにより,3次元的なアレイ状の樹脂構造物を同時に製造することに成功した.さらにこのポリマー構造物に対して,無電解メッキ法をベースにサイト選択的な金属コーティング行う手法を開発した.具体的には光重合樹脂中にメタクリルアミドを添加することにより金属の付着性を高めた樹脂を開発した.そしてこの改質した樹脂と元の樹脂の両方を個別に用いて3次元構造物をつくり,改質した樹脂部にのみ選択的に銀,金,銅などの金属をコートできることを確認した.そして100nmの空間分解能で局所的に金属コートされた3次元マイクロ構造物の加工が可能であることを確認した,またコートされた金属層の抵抗率は,バルク金属の抵抗率と比べて高々数倍程度であり,極めて電気伝導度の高い3次元金属構造体が作成できることを確認した.これらの実験結果から,我々が開発した加工技術は,複雑な3次元形状と樹脂などによって保持された金属構造体を必要とするメタマテリアルなどの加工法に極めて有効であることが実証できた.

在使用两光子聚合反应的微型/纳米加工方法中，开发了使用微芯阵列的多激光束斑点生成方法，并开发了一种方法，可以使用相同的方法立即创建多个三维结构。在实验中，使用在玻璃基板上的阵列中形成的300微米的镜头阵列同时生成大约1,000个激光束点。通过在紫外线固化树脂中三维扫描梁斑点，我们成功地产生了三维阵列样树脂结构。此外，我们开发了一种使用电板方法在该聚合物结构上执行位点选择性金属涂层的方法。具体而言，光聚合树脂中的甲基丙烯酸射线我们开发了一种树脂，可通过添加DO增强金属的粘附。然后，我们单独使用修饰的树脂和原始树脂来创建3D结构，并确认只有修饰的树脂部分才能涂上银，金和铜等金属。我们还确认，可以处理局部金属涂层的3D微结构，空间分辨率为100 nm，并且还证实了涂层金属层的电阻率大约是散装金属的电阻率，这使得可以创建具有极高电导率的3D金属结构。从这些实验结果中，我们可以证明我们开发的加工技术对于加工方法非常有效，例如需要复杂的3D形状和树脂持有的金属结构等的超材料，等等。