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

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.

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.