光渦を用いたナノシートコロイド中のキラルな環境場の創出

• Project Area: Nano-Material Manipulation and Structural Order Control with Optical Forces
• Project/Area Number: 17H05466
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 鈴木 康孝 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (30634753)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 光トラッピング / ナノシート / コロイド / 光マニュピレーション / 光学材料 / 非線形光学 / 光物性 / 化学工学 / 応用光学 / 顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、２次元物質であるナノシートに着目して、レーザー光を用いた光トラッピング挙動の詳細を明らかにすること、サブミリメートルに及ぶ大きなナノシートの構造体の構築を目指して研究を行なってきた。研究の推進によって、次の２つの事柄を明らかにすることが出来た。①レーザー光を高い開口数の対物レンズで集光するとナノシートが光トラッピングできること、②コロイドとしてのナノシートの特徴である大きな排除体積の効果で、集光点のサイズを超えたナノシートの集合体を誘起できることの二つである。①については、焦点で光トラッピングされたナノシートは、レーザー光の進行方向に垂直に、偏光方向と平行に配向することを、ニオブ酸ナノシート、粘土ナノシートを用いて実験的に明らかにした。②については、レーザー光を照射するとレーザー光の焦点の外縁部の100マイクロメートルに及ぶ範囲にナノシートが年輪状に並んだ構造体が組み上がることを、ニオブ酸ナノシートを用いて明らかにした。組み上がる構造体は、コロイド溶液中のニオブ酸ナノシートの濃度が低い時には生成せず、高い際に、すなわち排除体積効果によってコロイドが液晶性を示す試料において生成が確認されたことから、光によって誘起された配向変化が排除体積効果によってドミノ倒しのように大きく伝搬することで構築することを明らかにした。以上のように、本研究では、ナノシートからなる構造体形成のために、レーザー光照射を用いるという新しいサイエンスを生み出すことが出来た。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Microscope Observation of Morphology of Colloidally Dispersed Niobate Nanosheets Combined with Optical Trapping (2019)
  • Author(s): Nakato Teruyuki、Higashi Yuki、Ishitobi Wataru、Nagashita Takashi、Tominaga Makoto、Suzuki Yasutaka、Iwai Toshiaki、Kawamata Jun
  • Journal Title: Langmuir Volume: 35 Issue: 16 Pages: 5568-5573
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b00356
  • NAID: 120006976069
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A LASER BEAM INDUCED OPTICAL MANIPULATION OF A SMECTITE (2018)
  • Author(s): Yuki HIGASHI , Takashi NAGA , Teruyuki NAKATO , Yasutaka SUZUKI , and Jun KAWAMATA
  • Journal Title: Clay Science Volume: 22 Issue: 3 Pages: 79-83
  • DOI: 10.11362/jcssjclayscience.22.3_79
  • NAID: 130007529591
  • ISSN: 0009-8574, 2186-3555
  • Year and Date: 2018-11-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two-photon absorption spectrum of solid solution nanocrystals of ZnS-AgInS2 (2018)
  • Author(s): Yasutaka Suzuki, Shozo Onishi, Kazuya Matsumoto, Takayuki Takiyama, Tatsuya Kameyama, Tsukasa Torimoto, and Jun Kawamata
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 47 Pages: 1475-1477
  • DOI: 10.1246/cl.180718
  • NAID: 130007534800
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mitochondrion-selective hemicyanine dyes suitable for fiber laser excitation two-photon microscopy (2018)
  • Author(s): Moritomo H.、Onishi S.、Asamura N.、Matsumoto K.、Suzuki Y.、Kawamata J.
  • Journal Title: MRS Communications Volume: 8 Issue: 3 Pages: 1064-1069
  • DOI: 10.1557/mrc.2018.143
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radiation Pressure Induced Hierarchical Structure of Liquid Crystalline Inorganic Nanosheets (2018)
  • Author(s): Tominaga Makoto、Nagashita Takashi、Kumamoto Takuya、Higashi Yuki、Iwai Toshiaki、Nakato Teruyuki、Suzuki Yasutaka、Kawamata Jun
  • Journal Title: ACS Photonics Volume: 5 Issue: 4 Pages: 1288-1293
  • DOI: 10.1021/acsphotonics.7b01230
  • NAID: 120006976067
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] OPTICAL TRAPPING AND ORIENTATION MANIPULATION OF 2D INORGANIC MATERIALS USING A LINEARLY POLARIZED LASER BEAM (2018)
  • Author(s): MAKOTO TOMINAGA, YUKI HIGASHI, TAKUYA KUMAMOTO, TAKASHI NAGASHITA, TERUYUKI NAKATO, YASUTAKA SUZUKI, JUN KAWAMATA
  • Journal Title: Clays and Clay Minerals Volume: 印刷中
  • NAID: 120006976064
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] LASER BEAM INDUCED ORIENTATION CONTROL OF A NANOSHEET LIQUID CRYSTAL BY EMPLOYING AN OBJECTIVE LENS WITH A LOW NUMERICAL APERTURE (2018)
  • Author(s): Takashi Nagashita, Yuki Higashi, Akira Ikeda, Makoto Tominaga, Takuya Kumamoto, Yasutaka Suzuki, Teruyuki Nakato, Jun Kawamata
  • Journal Title: Clay Science Volume: 印刷中
  • NAID: 130007384642
• [Presentation] レーザー光照射によりもたらされるコロイド中のニオブ酸ナノシートの三次元階層構造 (2019)
  • Author(s): 鈴木康孝、長下敬、池田暉、竹田光希、石飛渉、中戸晃之、川俣純
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] 光ピンセットにより生じるコロイド中のニオブ酸ナノシートの三次元的配向構造に及ぼす対物レンズの開口数の効果 (2019)
  • Author(s): 池田暉、竹田光希、長下敬、石飛渉、中戸晃之、鈴木康孝、川俣純v
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] 単層剥離したフルオロヘクトライトの光の放射圧によるマニピュレーション (2018)
  • Author(s): 東裕貴、長下敬、石飛渉、中戸晃之、鈴木康孝、川俣純
  • Organizer: 日本粘土学会 第62回粘土科学討論会
• [Presentation] 単層剥離した粘土鉱物の光マニピュレーション (2018)
  • Author(s): 鈴木康孝、東祐貴、川俣純
  • Organizer: 2018年光化学討論会
• [Presentation] ナノシートの光マニピュレーション (2018)
  • Author(s): 鈴木康孝
  • Organizer: 第15回バイオオプティクス研究会
  • Invited
• [Presentation] Optical Manipulation Meets Nanosheet (2018)
  • Author(s): 鈴木康孝
  • Organizer: West Japan Nanosheet Society-Summer Camp2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 光の放射圧を用いたナノシートの配向制御 (2017)
  • Author(s): 鈴木 康孝・富永 亮・長下 敬・東 祐貴・川俣 純・熊本 拓哉・中戸 晃之
  • Organizer: 光化学討論会
• [Presentation] Monitoring of mitochondrial membrane potential by using two-photon fluorescence microscope (2017)
  • Author(s): Yasutaka Suzuki, Naoya Asamura, Hiroki Moritomo, Jun Kawamata
  • Organizer: Optics & Photonics Japan 2017
• [Presentation] Radiation pressure induced orientation of colloidal oxide nanosheets (2017)
  • Author(s): Makoto Tominaga, Takashi Nagashita, Yuki Higashi, Takuya Kumamoto, Teruyuki Nakato,Yasutaka Suzuki, Jun Kawamata
  • Organizer: XVI International Clay Conference