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

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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。