広報活動

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2009年2月17日

理化学研究所

金属の立体構造をナノスケールで形成する光加工技術を確立

- 金属イオンの結晶化を制御し、ナノ金属を3次元的に自在に加工 -

2光子還元法で作成した3次元ナノ金属構造

人々を魅了する金や銀などの貴金属を、ナノサイズの微粒子にして光を照射すると、さらに強い光を生み出すことができます。この現象は「表面プラズモン共鳴」と呼ばれ、その新たな光学特性に大きな期待が寄せられています。例えば、超高感度の化学センサーや高効率の太陽電池、光の波長に制約されない高分解能の顕微鏡などを目指して、世界中で研究開発されています。表面プラズモンを自在に制御して利用するには、ナノサイズの3次元金属加工技術が必要ですが、これまでの微細加工技術では2次元パターンの加工しかできませんでした。

色々な形のマイクロオーダー金属構造

基幹研究所田中メタマテリアル研究室らは、赤外レーザーの「2光子還元法」を活用し、マイクロオーダーの“るつぼ”やナノオーダーの“マキビシ”など、自由に金属を加工できる光加工技術の開発に成功しました。今回の2光子還元法は、フェムト秒パルスの近赤外レーザーを、レンズで集光照射して光密度を高め、紫外光に相当する2個分の光子エネルギーを金属イオンに吸収させて金属化させる手法です。この手法に、材料の配合比やレーザー照射条件の最適化、界面活性剤の添加など独自な手法を組み合わせて、3次元のナノ金属構造の加工を世界で初めて成功させました。

この技術は、表面プラズモンを活用した化学センサーといった革新技術の開発ばかりか、半導体デバイスの3次元配線技術など、一般のナノ加工技術としても実用化が期待できます。

理化学研究所
基幹研究所 田中メタマテリアル研究室
准主任研究員 田中 拓男(たなかたくお)
Tel : 048-467-9341 / Fax : 048-467-9441