• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

光波の角運動量が誘導する螺旋構造体形成

Research Project

Project/Area Number 19J12797
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

増田 圭吾  千葉大学, 融合理工学府, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords光渦 / 軌道角運動量 / 特異点光学 / 光異性化反応 / アゾポリマー
Outline of Research at the Start

均質な物質に働く光波の角運動量の効果を理論的に明らかにし、アゾポリマー薄膜での螺旋表面レリーフ形成のメカニズムを解明した。しかし、螺旋構造のサイズは光の波長により制限される。さらに、どうすればナノ空間で光波の角運動量を操作し、ナノ物質の運動や物性を制御できるのか? という問への明確な解も未だ得られていない。本研究では、非線形光学過程である2光子吸収を駆使して、回折限界以下の空間で光渦を発生させる。また、光感応性分子であるアゾポリマーの表面レリーフ形成(質量移動)や分子構造を介して、2光子吸収過程における角運動量転写則を解明し、螺旋表面レリーフ形成理論を完成させる。

Outline of Annual Research Achievements

アゾポリマーは、可視光によって光異性化反応に由来する質量移動が引き起こされ、凹凸の構造体である表面レリーフを形成する。螺旋波面を有する光渦CWレーザを用いると、強度分布と偏光のみならず、波面の情報をも反映した螺旋状のキラル表面レリーフが形成されることが明らかとなっている。超短パルスレーザは二光子吸収を誘起することができ、その空間選択性の高さから3次元的なマイクロ・ナノ加工へと応用されている。光渦超短パルスレーザを用いることで、空間選択性の高い3次元的な軌道角運動量転写が可能となり、螺旋波面(に由来する軌道角運動量)の自由度を付加した3次元高密度光記録への応用や、多光子過程における光のスピン軌道角運動量相互作用など新規非線形現象の開拓につながる。しかし、超短パルス光渦レーザによる二光子吸収過程を介したアゾポリマーのレリーフ形成の報告例はない。本研究では、近赤外の超短パルス光渦レーザを用いることで、二光子吸収の高い空間選択性を反映したキラル表面レリーフ形成に成功した。
使用したアゾポリマー薄膜(Poly-Orange-Tom-1)は、可視光領域に強い吸収を示し赤外光は吸収しない。光渦超短パルスレーザ(波長:1.03μm、パルス幅 : 8ps、 繰返し周波数 : 35MHz) を対物レンズ(NA:0.9)でアゾポリマー薄膜表面に集光し(集光したスポット系:~4μm)レリーフ形成を促した。AFM顕微鏡で観察したところ、直径は3.6μm、高さは300nmのキラル表面レリーフが確認できた。一光子過程を介したキラル表面レリーフと比較すると、レリーフ周辺の不必要なエアリーパターンが抑制され、さらには、焦点近傍の狭い領域でのみキラル表面レリーフが形成された。このことから二光子吸収を駆使することで横・縦方向において空間選択性の高いキラル表面レリーフを形成できることを明らかにした。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Picosecond optical vortex-induced chiral surface relief in an azo-polymer film2020

    • Author(s)
      Keigo Masuda Ryo Shinozaki Ami Shiraishi Mitsuki Ichijo Keisaku Yamane Katsuhiko Miyamoto Takashige Omatsu
    • Journal Title

      Journal of Nanophotonics

      Volume: 14 Issue: 01 Pages: 16012-16012

    • DOI

      10.1117/1.jnp.14.016012

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Twisted mass transport enabled by the angular momentum of light2020

    • Author(s)
      Takashige Omatsu, Keigo Masuda, Katsuhiko Miyamoto, Kohei Toyoda, Natalia M Litchinitser, Yoshihiko Arita, Kishan Dholakia
    • Journal Title

      Journal of Nanophotonics

      Volume: 14 Issue: 01 Pages: 010901-010901

    • DOI

      10.1117/1.jnp.14.010901

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Two photon-induced chiral structures of azo-polymers2020

    • Author(s)
      A. Shiraishi, K. Masuda, K. Yamane, K. Toyoda, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      The Conference on Lasers and Electro-Optics and the European Quantum Electronic Conference (CLEO, 2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Picosecond optical vortex induced chiral structure of azo-polymers via two photon absorption2020

    • Author(s)
      A. Shiraishi, K. Masuda, K. Yamane, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      The 7th Optical Manipulation and Structured Materials Conference (OMC 2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spatial symmetry breaking of optical vortex via bacteriorhodopsin suspension2020

    • Author(s)
      K. Masuda, T. Yoshizawa, M. Shinada, J. Lee, Y. Okada-Shudo, T. Murata, K. Toyoda, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      The 7th Optical Manipulation and Structured Materials Conference (OMC 2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optical vortex induced helical surface relief via two-photon absorption2020

    • Author(s)
      K. Masuda, A. Shiraishi, K. Yamane, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      The 3rd International Conference on Materials Engineering and Applications (ICMEA2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光渦超短パルスレーザーによるアゾポリマーのキラルレリーフ形成2020

    • Author(s)
      増田 圭吾、篠崎 諒、一條 瑞樹、白石 朋、山根 啓作、宮本 克彦、尾松 孝茂
    • Organizer
      2020年 第67回 応用物理学会 春季学術講演会(上智大学 四谷キャンパス)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Optical vortex enables helical mass-transport of azo-polymers via two photon absorption2019

    • Author(s)
      K. Masuda, R. Shinozaki, M. Ichijo, K. Yamane, K. Toyoda, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      The International Symposium on Plasmonics and Nano-photonics (iSPN2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Two-photon induced helical relief in azo-polymer film2019

    • Author(s)
      K. Masuda, R. Sinozaki, M. Ichijo, K. Yamane, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      JSAP
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bacteriorhodopsin suspensions breaks spatial symmetry of an optical vortex field2019

    • Author(s)
      K. Masuda, T. Yoshizawa, T. Akiyama, Y. Okada-Shudo, T. Murata, K. Toyoda, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      he largest multidisciplinary optical sciences meeting in North America (SPIE Optics + Photonics Exhibition 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Symmetry breaking of optical vortex in bacteriorhodopsin suspensions2019

    • Author(s)
      K. Masuda, T. Yoshizawa, T. Akiyama, Y. Okada-Shudo, T. Murata, K. Toyoda, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      The Conference on Lasers and Electro-Optics and the European Quantum Electronic Conference (CLEO/Europe-EQEC, 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Two-photon induced chiral mass-transport of azo-polymers as a function of pulse duration2019

    • Author(s)
      K. Masuda, Y. Kinezuka, M. Ichijo, R. Shinozaki, K. Yamane, K. Toyoda, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      The Conference on Lasers and Electro-Optics and the European Quantum Electronic Conference (CLEO, 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chiral mass-transport of azo-polymers with OAM light field through two photon absorption2019

    • Author(s)
      K. Masuda, M. Ichijo, R. Shinozaki, K. Yamane, K. Miyamoto, T Omatsu
    • Organizer
      The 6th Optical Manipulation and Structured Materials Conference (OMC 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Helical biomaterial breaks spatial symmetry of helical light field2019

    • Author(s)
      K. Masuda, T. Yoshizawa, T. Akiyama, Y. Okada-Shudo, T. Murata, K. Toyoda, K. Miyamoto, T. Omatsu
    • Organizer
      The 6th Optical Manipulation and Structured Materials Conference (OMC 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光渦の二光子吸収によって形成されたキラル表面レリーフ2019

    • Author(s)
      篠崎 諒、増田 圭吾、一條 瑞樹、山根 啓作、宮本 克彦、尾松 孝茂
    • Organizer
      2019年 第80回 応用物理学会 秋季学術講演会(北海道大学 札幌キャンパス)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 二光子吸収誘起表面レリーフ形成過程におけるスピン軌道相互作用2019

    • Author(s)
      篠崎 諒、増田 圭吾、杵塚 義典、一條 瑞樹、倉元 佑樹、山根 啓作、宮本 克彦、尾松 孝茂
    • Organizer
      2019年 第66回 応用物理学会 春季学術講演会(東京工業大学 大岡山キャンパス)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリオロドプシン溶液中を伝播する光渦の空間対称性の破れ2019

    • Author(s)
      増田 圭吾、吉澤 太貴、秋山 友希、岡田(首藤) 佳子、村田 武士、豊田 耕平、宮本 克彦、尾松 孝茂
    • Organizer
      2019年 第66回 応用物理学会 春季学術講演会(東京工業大学 大岡山キャンパス)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi