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研究概要

本チームでは、環境負荷が少なく、高品質・高効率の材料加工を実現する先端的なレーザープロセッシング技術の研究・開発を行なっています。特にフェムト秒レーザーを用いることにより、３次元加工、固体表面ナノ構造化、新規ナノ物質創成等を実行する新しいプロセスを開発するとともに、ビーム整形技術によりプロセスの高度化を図っています。さらに開発した技術の応用として、高機能マイクロ・ナノデバイス作製を試みています。一例として、異なるフェムト秒レーザー加工技術を組み合わせることにより（複合フェムト秒レーザー加工）、３次元マイクロ流体表面増強ラマン分光(SERS)チップの作製を行いました。作製したSERSチップを用いることにより、微量物質のリアルタイム検出、さらにはアトモーラーレベルの超微量分析を実現しました。
本技術は、ウイルス感染やアルツハイマー病などの病気を、高感度に早期診断することへの応用が期待されます。

研究分野

工学、材料科学、総合理工、学際研究

キーワード

フェムト秒レーザー、レーザー加工、マイクロ・ナノ加工、3次元加工、バイオチップ

研究テーマ

1. ３次元マイクロ・ナノレーザー加工技術の開発とマイクロ・ナノデバイス作製への応用
2. ビーム整形による高品質・高効率・高解像度加工技術の開発
3. 超短パルスレーザーによるナノ材料創成および表面ナノ構造化
4. レーザー光と物質との相互作用の解明に関する研究

主要論文

1. Zhang, J., Obata, K., Ozasa, K., Uzawa, T., Ito, Y., Sugioka, K.: “Rapid manufacturing of glass-based digital nucleic acid amplification chips by ultrafast Bessel pulses”, Small Sci. 4, 2300166 (2024).
2. Kawabata, S., Bai, S., Obata, K., Miyaji, G., and Sugioka, K.: “Two-dimensional laser-induced periodic surface structures formed on crystalline silicon by GHz burst mode femtosecond laser pulses” , Int. J. Extreme Manuf. 5, 015004 (2023).
3. Bai, S., Serien, D., Ma, Y., Obata, K., and Sugioka, K.: “Attomolar sensing based on liquid-interface assisted surface enhanced Raman scattering in microfluidic chip by femtosecond laser processing” , ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 42328–4233 (2020).
4. Bai, S., Serien, D., Hu, A., and Sugioka, K.: “Three-dimensional microfluidic SERS chips fabricated by all-femtosecond-laser-processing for real-time sensing of toxic substances” , Adv. Funct. Mater. 28, 1706262 (2018).
5. Wu, D., Xu, J., Niu, L., Wu, S., Midorikawa, K., and Sugioka, K.: “In-channel integration of designable microoptical devices using flat scaffold-supported femtosecond-laser microfabrication for coupling-free optofluidic cell counting” , Light Sci. Appl. 4, e228 (2014).

主要メンバー