1996 Fiscal Year Annual Research Report
量子効果を用いたレーザ光マイクロエンジンに関する研究
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07650216
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| Research Institution | TOKYO METROPOLITAN UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
太田 正廣 東京都立大学, 工学部, 助教授 (80094259)
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| Keywords | 希薄気体力学 / マイクロマシン / レーザ光マイクロエンジン / 量子効果 / 分子気体効果 / ラジオメトリック力 / 熱流力 / レーザトラップ |
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| Research Abstract |
最近、非常に関心の高いマイクロマシン開発において最も重要なポイントになっているのが、機械の微小化に伴う分子気体効果の顕在化と種々のエネルギを機械運動に変換する動力源(エンジンあるいはアクチュエータ)の問題である。本研究では微小な動力機械の例として、光による非接触エネルギ供給が可能な光マイクロエンジンを取り上げている。光マイクロエンジンは、光をエネルギ源とし、光エネルギを固体表面の温度上昇に一旦変換させた後、作動する雰囲気に依存する分子気体効果を用いて機械的な回転エネルギに変換させる。さらなるマイクロ化を進めるには固体表面同士の接触による摩擦等の面積力を減少させることが重要かつ課題となっている。そこで本研究では、光の放射圧(光圧)すなわち量子効果を用いた光エネルギの直接的力学エネルギ変換によるロータの非接触捕捉、制御(光トラッピングを可能にすることを目標としている。
レーザ光を微小物体に照射すると、その光の持つ運動量は微小物体によって散乱されたときに方向が変化するが、その変化分は運動量保存則により微小物体に与えられる光圧である。本研究では量子光学に関する理論的および実験的研究により、この光圧による力は、以下の光の散乱に伴う散乱力や光の強度勾配に伴う勾配力などに分けられることを明らかにした。微粒子のレーザ光による光トラッピング(レーザトラッピング)ではこの勾配力が重要な役割をし、周囲の媒質よりも屈折率の高い微粒子が光強度勾配の存在する場に置かれた場合、微粒子は光強度の最も高いことろに引き込まれ、光軸に対して垂直な面内で二次元的に捕捉される。さらに顕微鏡光学系などを用いてレーザ光を強く集光して微粒子に照射すると、微粒子を三次元的に捕捉することも可能である。この場合、勾配力の方向が散乱力と逆向きの成分となり、この成分が散乱力より大きくなるように大きな開口数(N.A.)の対物レンズで強くレーザ光を集光することができれば、三次元的なレーザトラッピッグが可能となることが明らかにされた。
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Research Products
(1 results)
