Development of self-driven nano light sources that control photochemical reaction fields

本研究では、ナノ空間での局所的光反応場を実現する“深紫外応力発光体の創製と微小力応答性多孔積層構造”にかかる基盤技術を開発することを目的としている。まず、2022年度では、３次元多孔積層構造を実験室環境下において模擬的に評価できる試験装置を構築した。本試験装置は材料圧縮試験機、オリジナルの３点曲げ試験治具、光検出測定系を組み合わせることで、本研究の目標値であるマイクロスケール視野におけるナノニュートン荷重を疑似的に評価できる。次に、高い応力発光強度の深紫外応力発光体の開発に取り組んだ。既報において、アルミン酸ストロンチウムにセリウムイオンを添加することで、深紫外応力発光を示すことが報告されているため、この材料を中心に、元素選択や合成法の系統的な探索によって、他元素添加及びその濃度、フレキシブルな結晶構造、元素欠陥を制御することで、従来比数倍の高い深紫外応力発光を示すことがわかった。微小力応答性多孔積層構造の構築については、スクリーン印刷技術と転写印刷技術を組み合わせたスクリーンオフセット印刷技術によって、応力発光体と樹脂からなるペーストを用いて多孔積層構造の製造方法について検討した。本手法は、種々の印刷法の中でも高精細描画・高精度積層印刷・複雑面上積層印刷可能な手法であり、本研究の中空構造の多孔積層構造を製造することに適した手法である。2022年度では印刷法の各種パラメータを制御することで、線幅：約50μm、中空距離：約2000μm、中空高さ：約50μmの中空構造の製造に成功した。

本研究では、ナノ空間での局所的光反応場を実現する“深紫外応力発光体の創製と微小力応答性多孔積層構造”にかかる基盤技術を開発することを目的としている。まず、2022年度では、３次元多孔積層構造を実験室環境下において模擬的に評価できる試験装置を構築した。本試験装置は材料圧縮試験機、オリジナルの３点曲げ試験治具、光検出測定系を組み合わせることで、本研究の目標値であるマイクロスケール視野におけるナノニュートン荷重を疑似的に評価できる。次に、高い応力発光強度の深紫外応力発光体の開発に取り組んだ。既報において、アルミン酸ストロンチウムにセリウムイオンを添加することで、深紫外応力発光を示すことが報告されているため、この材料を中心に、元素選択や合成法の系統的な探索によって、他元素添加及びその濃度、フレキシブルな結晶構造、元素欠陥を制御することで、従来比数倍の高い深紫外応力発光を示すことがわかった。微小力応答性多孔積層構造の構築については、スクリーン印刷技術と転写印刷技術を組み合わせたスクリーンオフセット印刷技術によって、応力発光体と樹脂からなるペーストを用いて多孔積層構造の製造方法について検討した。本手法は、種々の印刷法の中でも高精細描画・高精度積層印刷・複雑面上積層印刷可能な手法であり、本研究の中空構造の多孔積層構造を製造することに適した手法である。2022年度では印刷法の各種パラメータを制御することで、線幅：約50μm、中空距離：約2000μm、中空高さ：約50μmの中空構造の製造に成功した。