1997 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー光の放射圧におるナノメートル分子集合構造の形成:全く新しい方法論の確立
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09304067
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
増原 宏 大阪大学, 工学部, 教授 (60029551)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝日 剛 大阪大学, 工学部, 助手 (20243165)
笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822)
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| Keywords | 光の放射圧 / レーザートラッピング / 分子集合構造 / 放射圧ポテンシャル / エバネッセント波 / 微粒子 / 自己組織化 / 光散乱 |
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| Research Abstract |
溶液中に可溶化、分散した高分子を光の放射圧で会合させ、その動的挙動及び会合状態を解析し、さらに他の作製法では実現できない新たなナノメートル分子集合構造を形成することを目的として研究を行っている。本年度は、特に微粒子によるエバネッセント場の散乱を用いた放射圧ポテンシャル絶対測定法の開発と、ナノメートルサイズ高分子電解質の水溶液中で微粒子形成を行った。
波長1064nmのNd^<3+>:YAGレーザーを捕捉用、He-Neレーザーを散乱測定用とし、液体中の単一高分子微粒子(4μm)を光の放射圧で捕捉し、ガラス基板に近づけ、下から全反射条件下もれてくるエバネッセント波を光散乱させ、その強度を解析することにより、三次元的な放射圧ポテンシャルを決定した。
水溶液中で単一高分子ミセルを形成するpoly(A/Cd/Py)を試料として用い、微粒子の生成実験を行った。試料溶液中に捕捉用近赤外レーザー光(波長1064nm)を照射すると、その直後から微粒子の生成が確認された。近赤外レーザー光照射中止後の微粒子溶解速度は非常に速かった(<1秒)。このことは水溶液中のpoly(A/Cd/Py)自己組織化様式の知見に基づくと、生成微粒子中で高分子は互いに絡まらず、高分子ミセルが凝集した構造をとることを示している。これらの結果から、放射圧による微粒子形成法は、高分子間に働く強い静電反発に打ち勝って微粒子を生成することができる有効な手法であることが証明された。
また、高分子にペンダントしたピレンの時間分解顕微蛍光分光測定では、蛍光の減衰は溶液に比べて生成微粒子の方が速く、新しい構造をもつ微粒子の形成が示唆された。現在、この微粒子形成による蛍光減衰の変化について、ピレン周囲の屈折率・極性の観点から検討している。
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[Publications] J.Hofkens, J.Hotta, K.Sasaki, H.Masuhara, T.Taniguchi, T.Miyashita: "Molecular Association by the Radiation Pressure of a Focused Laser Beam:Fluorescence Characterization of Pyrene Labeled PNIPAM." J.Am.Chem.Soc.119-11. 2741-2742 (1997)
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[Publications] Keiji Sasaki, Koji Horio, Hiroshi Masuhara: "In situ Mesurement oh Adhension Force between a Single Microparticle and a Surface Using Radiation Pressure of Pulsed Laser Light" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36,Part2,No.6A. L721-L723 (1997)
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[Publications] Pawel Borowicz, Jun-ichi Hotta, Keiji Sasaki and Hiroshi Masuhara: "Laser-Controlled Association of Poly(N-vinylacrbazobe)in Organic Solvents;Radiation Pressure Effect of a Focused Near-Infrared Laser Beam" J.Phys Chem.B. 101・31. 5900-5904 (1997)
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[Publications] Keiji Sasaki, Mitsuru Tsukima, Hiroshi Masuhara: "Three-dimensional potential analysis of radiation pressure exerted on a single microparticle" Appl.Phys.Lett.71・1. 37-39 (1997)
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[Publications] K.Sasaki, H.Fujiwara. H.Masuhara: "Photon tunneling from an optically manipulated microshere to a surface by lasing spectral analysis" Appl.Phys.Lett.70・19. 2647-2649 (1997)
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[Publications] Jun-ichi Hotta, Keiji Sasaki, Hiroshi Masuhara: "Manipulation of liquid crystal textures with a focused near infrared laser beam" Appl.Phys.Lett.71・15. 2085-2087 (1997)
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[Publications] レーザー技術総合研究所 編: "レーザーの科学" 丸善株式会社, 183 (1997)
