フェムト秒レーザーによる金属薄膜の周期配列ナノ構造作製とその局在増強光利用の革新

使用飞秒激光器在金属薄膜中制造周期性阵列纳米结构以及使用局部增强光的创新

基本信息

批准号：
16J03565
负责人：
中島康貴
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、フェムト秒レーザーによる金属薄膜の周期配列ナノ構造作製とその局在増強光利用の革新であり、作製した金属微細構造を活用した細胞刺激が最終的な応用先となる。本年度は、細胞刺激応用デバイス中にて電気回路等を構成する導電性構造の作製が必要であると考え、フェムト秒レーザーを用いた透明材料表面への導電性構造作製を主に遂行した。具体的には、当初予想していなかったものの、フェムト秒レーザーを用いたポリジメチルシロキサン (Polydimethylsiloxane, PDMS) の改質によりPDMSへの局所的導電性付与が可能であることを見出し、導電性構造をPDMS表面に作製可能な技術を創出した。作製導電性構造の分析の結果、シリコンカーバイドの生成が明らかとなった。本研究では、高繰返し周波数のフェムト秒レーザを用いている。そのため、高繰返しレーザパルス照射による熱蓄積により、PDMSの局所的な熱分解が誘起され、導電性SiC構造が生成したと推察される。創出技術により、レーザー光を二次元走査するのみで細胞刺激応用デバイス中の電気回路を任意の形状にて簡易に作製できる。デバイス中に作製する電気回路に関しては、PDMSの改質により得られる導電性構造より高い導電性が求められる場合も想定される。そこで、当該分野において研究実績のあるProf. Philippe Delaporte研究室にて、金属の導電性微細構造を透明材料表面に作製する研究を遂行し、その技術を獲得した。さらに、空間的に一様な光照射による細胞刺激ではなく、空間選択的な細胞刺激を検討するために、当該分野において研究実績のあるProf. Robert R. Thomson研究室にてフェムト秒レーザーを用いた透明材料内部への導波路構造作製に関する研究を遂行し、その技術を獲得した。

这项研究的目的是使用飞秒激光在金属薄膜中创建周期性阵列纳米结构，并创新局部增强光的使用。最终应用将是使用所创建的金属微结构进行细胞刺激。今年，我们主要关注使用飞秒激光在透明材料表面制造导电结构，认为有必要在细胞刺激应用设备中制造构成电路的导电结构。具体来说，尽管我们一开始没有预料到，但我们发现可以通过使用飞秒激光改性聚二甲基硅氧烷（PDMS）来局部赋予PDMS导电性。我们已经创建了一种允许在PDMS表面制造PDMS的技术。聚二甲基硅氧烷。对所制造的导电结构的分析揭示了碳化硅的形成。在这项研究中，我们使用高重复率飞秒激光器。因此，推测PDMS的局部热分解是由于高重复激光脉冲照射引起的热量积累引起的，并生成了导电SiC结构。借助这项新技术，只需扫描二维激光，就可以轻松地在任何形状的细胞刺激装置中创建电路。关于在器件中制造的电路，假设可能存在需要比通过改性PDMS获得的导电结构更高的导电性的情况。因此，在具有该领域研究成果的Philippe Delaporte教授实验室中，我们开展了在透明材料表面创建金属导电微结构的研究，并获得了该技术。此外，为了研究空间选择性细胞刺激而不是空间均匀光照射的细胞刺激，在该领域拥有丰富研究记录的Robert R. Thomson教授的实验室中使用了飞秒激光进行了研究。研究了透明材料内部波导结构的制造并获得了该技术。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fabrication of isolated platinum nanowire gratings and nanoparticles on silica substrate by femtosecond laser irradiation

DOI：
10.1016/j.apsusc.2016.10.058
发表时间：
2017-02
期刊：
Applied Surface Science
影响因子：
6.7
作者：
Y. Nakajima;N. Nedyalkov;A. Takami;M. Terakawa
通讯作者：
Y. Nakajima;N. Nedyalkov;A. Takami;M. Terakawa

ScienceNewsline

科学新闻专线

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Fabrication of silver/PDMS composite microstructures by using femtosecond laser

飞秒激光制备银/PDMS复合微结构

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasutaka Nakajima;Kotaro Obata;Manan Machida;Arndt Hohnholz;Jurgen Koch;Oliver Suttmann;and Mitsuhiro Terakawa
通讯作者：
and Mitsuhiro Terakawa

多光子還元と重合によるソフトマテリアルと金属の複合微細構造作製

通过多光子还原和聚合制备软材料和金属的复合微结构