光の常識を覆す！　フェムト秒レーザーで拓くナノ加工の最前線

光の力で模様を描く

現代のテクノロジーは小型化・高性能化が進んでいます。これは、用途の拡大だけではなく、資源やエネルギーの有効活用のためでもあります。小型化・高性能化の要となるのが、材料をナノレベルで加工する微細加工技術です。この分野で「フェムト秒レーザー」と呼ばれる超短パルスレーザーが注目されています。1千兆分の1秒というごく短い時間だけ光るこのレーザーを使うと、固体表面に波長よりも短い周期の微細な構造を形成できます。しかも、その構造の形は、レーザーの「偏光」によってしま模様や水玉模様など多彩に変化します。光と材料との相互作用で、ナノスケールの模様を描けるのです。

形成の鍵を握るのは？

通常、光は波長よりも小さな点に絞ることはできないはずですが、フェムト秒レーザーを当てると、その常識が覆されます。波長よりも小さい構造が生まれる仕組みは、完全には解明されていませんが、鍵を握っているのは、レーザー照射によって材料表面に現れる「プラズマ状態」です。このプラズマ状態が、波長よりも小さい周期構造を形成すると考えられています。しかし、まだ説明できない現象も多く、レーザーの条件や材料の物性など、未知のパラメーターの影響が検討されています。

制御と応用へ向けた挑戦

この現象を技術として応用するには、どんな材料にどんな条件でレーザー光を照射すると、どのような構造ができるのかを正確に理解して、制御できることが必要です。現在は、レーザー照射により変化する材料を段階的に観察するなど、地道な実験を重ねて仕組みの解明が進められています。また周期や形状だけでなく、結晶状態に注目する研究も行われており、加工後の結晶状態を把握することも重要なテーマです。
今後、構造の形成メカニズムが明らかになり、自在に微細加工ができるようになれば、ナノスケール、さらにはアトスケールの新しいものづくり技術として期待されます。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

名古屋工業大学工学部物理工学科応用物理分野助教宮川鈴衣奈先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

結晶工学

メッセージ

受験で第一志望に合格できなかったら、それは失敗でしょうか？　私自身の大学受験も当初目指していたものとは違いました。その時々の出会いやチャンスで選択を重ねてきた結果が今の私です。“今の自分”に全力投球し、めいっぱい楽しむ、そしていつかのチャンスに備える。人生では、思い描いていたものとは違う選択をすることもあると思います。その選択を正解にしてあげることができるのは自分だけです。

名古屋工業大学に関心を持ったあなたは

名古屋工業大学は、世界のものづくりの中心地である中京地区の工学リーダーとして、技術イノベーションと産業振興を牽引するにふさわしい高度で充実した教育研究体制を整備しています。さらに国内の工科系大学のみならず、世界の工科系大学と連携することにより、工科大学の世界拠点として、異分野との融合による新たな科学技術を創成し、有為の人材を数多く世に送り出そうとする構想をもっています。