二光子重合造形の深紫外領域への展開と応用

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本研究では、これまで常識的に近赤外光励起が使われてきた「二光子重合」を深紫外領域に展開し、深紫外吸収を利用した光化学的な物質変換相互作用により、二光子造形の対象を樹脂、金属・半導体を含む無機材料や生体適合材料へと拡張することを目的としている。これにより、物質合成とナノ構造構築を統合し、マルチマテリアル対応の立体ナノ造形の手法を確立する。同時に、光と物質とのコヒーレントな相互作用にも着目し、励起光ベクトル場による反応場形成を活用して、キラル物質などの微視的秩序創成とそのナノ構造化によるデバイス創造へと展開する。さらに、原子・分子をボトムアップで積み上げる原子スケールのナノ構造製造技術の創出を視野にいれ、レーザー捕捉技術を組み合わせた原子組立技術を開拓し、ナノサイエンス、ナノデバイス工学、ナノ材料科学、ナノバイオ医療工学への貢献を目指す。本年度は、金属ナノ粒子やフラーレンなどのナノ物質をレーザー捕捉、重合することで、ナノ物質をボトムアップ的に構造化することを目指した。PAMAMデンドリマーを使って金ナノクラスターを合成し、その特性を電子顕微鏡による形態観察や吸収分光で評価し、二光子重合への適応性を検討した。また、デンドリマー同士を重合させるために用いるデンドリマー末端の官能基修飾についても検討を開始し、官能基の吸収スペクトルと 重合反応の観点から官能基の選定を進め、選定した官能基のデンドリマーへの導入を試験的に進めている。また、生体適合材料としてコラーゲンの二光子重合を検討し、ラマン散乱顕微鏡を用いたその場観察から、コラーベン分子の光重合過程の解析を進め、最適な入射光パワーや反応時間を見い出すことに成功した。