2022 Fiscal Year Final 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 Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
Sasaki Keiji 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)
山根 啓作 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50447075)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 光マニピュレーション / 光圧 / 光トルク / プラズモニクス / ナノフォトニクス / ナノ粒子 |
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| Outline of Final Research Achievements |
We aimed to realize the ultimate performance of nano-material optical manipulation. We challenged how small particles and molecules can be trapped and selectively positioned, and how high spatial-resolution and precision can be achieved for the motion-control and manipulation of nano-materials. Specifically, 1) we tried to design optical forces exerted on nano-particles and molecules by shaping the amplitude, phase and polarization of the optical electric field on single-nanometer scale, 2) we challenged single molecular trapping and realized the optical manipulation techniques for assembling, alining, and orienting molecules, 3) we developed optical manipulation systems that dynamically transport, separate, sort, and collect molecules and nanoparticles by optical forces and torques.
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| Free Research Field |
プラズモニクス・ナノフォトニクス技術を駆使したナノ物質の自在マニピュレーション手法の開発
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本計画研究では、光圧による単一分子レベルの操作、ナノスケールの精密配置・運動制御、そのマクロ化への方法論を追求したオリジナルな研究である。運動次元の制限によって単一分子レベルで光圧操作が可能であることを示した成果は光圧研究の進展に大きく貢献した。また、局在プラズモンを介して光から分子・ナノ粒子に角運動量を転写するという新しい概念に基づいた光操作技術によって分子の配列・集合構造・回転運動を制御できることを示した成果は、反応プロセス制御、分子構造形成やキラル物質科学の研究に大きなインパクトを与えるとともに、ナノ物質科学においてブレークスルーとなりうる新しい展開が期待できる。
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