Development of a Metasurface-based Optical Levitation Device with Multi-point and Multi-support Trapping Structure

• Project/Area Number: 25K01641
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 池沢 聡 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (00571613)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30548681) ; 岩瀬 英治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70436559) ; 岩見 健太郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80514710)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000); Fiscal Year 2027: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2026: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2025: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: メタサーフェス / 光トラップ / 多点集光 / 多重捕捉トラップ / 微小物体浮揚

Outline of Research at the Start

本研究は、微小物体を多点かつ多重に捕捉可能な新たなリング集光型光トラップを提案するものである。従来は困難であった反射板なしでの下方からの光照射による多重支持を可能とし、トラップの安定性と操作性を高める。さらにメタサーフェスを用いることで、材料万能化と捕捉力確保の両立を実現する。加えて、二枚のメタサーフェスを組み合わせたAlvarez-lens機構によりリング集光の焦点位置を可変とし、微小物体の垂直方向への一括ピックアップを可能とする。以上の提案手法により、新たな光トラップ構造と光学デバイスの実現に向けた検証を行う。