光学的コンタクトボンディング

光学コンタクトボンディングは、2 つの密接に適合した表面を分子間力のみで結合する、接着剤を使用しないプロセスです。

アイザック・ニュートンは、ニュートンリングとして知られる干渉現象を通して観察される共形相互作用を初めて記述した人物とされているが、接触する 2 つの同一表面の光学特性を初めて記述したのは、1823 年のSD ポアソンであった。物体が非常に精密に作られ、結合現象が観察されるようになったのは 19 世紀になってからであった。この結合は、ドイツ語で「ansprengen」と呼ばれていた。

1900年までに、光学接触接合は光学プリズムの構築に採用され、次の世紀には、原子間相互作用のアイデアが初めて研究されるのと同時に、この現象のさらなる研究が行われました。^[1]

ファンデルワールス力、水素結合、双極子間相互作用などの分子間力は、通常、距離とともに急速に減少し、^[2] 2つの物体が実際に接触する面積は表面の粗さや小さな欠陥のために小さいため、2つの明らかに共形な剛体を一緒に保持するには十分な強さではありません。

しかし、物体が10オングストローム（1ナノメートル）以上の精度で共形である場合、十分な表面積が十分に密着し、分子間相互作用が観察可能なマクロ効果をもたらす、つまり2つの物体がくっつくことになります。^[3]このような条件には、プリズムなどの光学部品に典型的に見られるような高い精度と表面の滑らかさが必要です。

両方の表面が実質的に適合している (実際には完全に平らであることが多い) ことに加えて、表面は極めて清潔で、結合を妨げたり弱めたりする小さな汚染物質 (油膜やほこりの粒など) が一切ないことも必要です。結合を起こすには、表面を近づけるだけで済みます。分子間力によって物体が最低エネルギーの適合状態に引き寄せられるため、圧力をかける必要はありません。

この方法ではバインダー、バルサム、接着剤が必要ないため、結合された物体の物理的特性は結合された物体と同じになります。通常、接着剤やバインダーは、結合される実際の物体と比較して、熱に敏感であったり、望ましくない特性を持っています。光学接触接合を使用すると、バルク固体と同様の特性を持つ最終製品を製造できます。^[4]これには、耐熱性、耐薬品性、スペクトル吸収特性、接合材料による汚染の低減が含まれます。

もともとこのプロセスはプリズムなどの光学機器に限定されており、最も古い例は1900年頃に作られました。その後、使用範囲はマイクロエレクトロニクスやその他の小型デバイスにまで拡大されました。^[5]

• 接着– 異なる分子間の引力の性質
• 凝集性（化学）  - 粒子が互いにくっつく物質の性質
• ゲージブロック – 同様の方法で一時的に結合されたコンポーネントを積み重ねて、正確な長さを生成するシステム

• 接触接合による実験的な「ラボオンチップ」の製造の説明 RSC Publishing (英国王立化学協会)
• 光学的製造: 光学的接触がより堅牢に、Chris Myatt、Nick Traggis、Kathy Li Dessau 著。