2020 Fiscal Year Annual Research Report
Ultimate scheme of optical forces: Manipulation of single molecules on the nanometer scale by utilizing localized electric field, and the operation over macroscopic regions
| Project Area | Nano-Material Manipulation and Structural Order Control with Optical Forces |
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| Project/Area Number |
16H06506
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村越 敬 北海道大学, 理学研究院, 教授 (40241301)
森田 隆二 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30222350)
深港 豪 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80380583)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 光ナノマニピュレーション / プラズモニックトラッピング / ナノ光渦 / 単一分子操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）室温溶液環境下で光圧により単一分子を選択的に捕捉する技術を確立した。そのために、分子吸着状態にある金属ナノ構造の散乱スペクトル計測、あるいは励起波長に依存したラマン散乱強度変化によって励起スペクトル計測を行い、光圧を発生させる系の光吸収特性を実験的に検証するとともに、金属表面に吸着した分子系についての分子軌道計算から界面準位励起の分極率を理論的に見積もり、実験結果との整合性から単一分子トラッピングを実証した。また、共鳴励起の極大波長を正確に決定し、短波長側、長波長側の選択励起による光圧の斥力、引力発生を確認して光圧の寄与を証明した。
２）金属ナノ多量体構造によるナノ回転操作システムを高度化するとともに高速・高精度運動解析技術を導入し、より小さい粒子・分子を、より小さい空間で自在に操作する実験に取り組んだ。また、A01の理論解析グループ、A02の共鳴・非線形効果による光圧制御実験グループとの共同研究として、ナノ空間における運動操作の自由度を格段に向上させた。さらにA04との共同研究として、デザインした金属ナノ構造体によるキラル結晶化のメカニズムの解明およびキラリティー制御の超高効率化について挑戦した。
３）ナノファイバーを用いた共鳴吸収選別輸送システムを高度化し、吸収力と散乱力のバランスから単一ナノダイヤモンド中のNV中心による吸収断面積を高精度に解析する手法を確立した。また、ナノキャピラリーを用いて10 nmより小さい粒子の光選択輸送および吸収断面積解析を実現するとともに、単一分子に作用する光圧の定量解析にも挑戦した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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