2016 Fiscal Year Research-status Report
超解像フォトサーマル顕微測定によるソフトマター系の非平衡ナノ物性研究
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15K17735
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
宮崎 淳 和歌山大学, システム工学部, 講師 (50467502)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光計測 / 顕微光イメージング / ソフトマター / 非平衡系の物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は申請者が新たに開発した超解像フォトサーマル顕微鏡を用いて、ソフトマター系のナノスケールの非平衡過程の解明を目的とする。具体的には(1)非一様媒質中のナノ領域の熱伝搬、(2)熱発生によって引き起こされる非平衡下でのナノ粒子の運動・揺動を測定する。さらにこれらの測定結果から熱伝搬（散逸）と運動・揺動との関係について明らかにする。
本年度は、実験装置の移設にともなう光学系の再セットアップを機に、今まで水平方向に配置していた顕微光学系を倒立型に変更した。それにより液状試料の観察が容易になり、さらに長時間観察する際の試料の位置ずれや機械的振動を改善した。この装置により非一様なゲル中に分散したナノ粒子を観察したところ、ホッピングしながら粒子がランダムに運動する非ブラウン運動を観察することができた。計画では粒子の運動を単一粒子追跡法により測定する予定であったが、通常のラスター走査イメージングをより高速化させることで、ある程度は運動の追跡ができることが分かった。そのため高速イメージングに向けて応答性を向上させた新しい光検出器を設計・製作した。また熱伝導度を高精度で測定するための多チャンネルロックインアンプを設計・製作した。さらに単一粒子追跡法のための計測・制御用プログラムを作成した。また前年度に信号雑音比を向上させるために導入した空間分割バランス検出法の最適化を行い、従来法と比べて約10倍向上させることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
28年度は多チャンネルロックインアンプの設計・製作と、単一粒子追跡のための計測・制御プログラムの作成と測定をおこなう予定であった。しかし現在の所属機関への転入による装置の移設と再セットアップ、および新しい実験室の実験環境の整備に時間を要したため、装置の製作が遅れた。一方で、単一粒子の追跡ではなく、通常のラスター走査によるイメージングを高速化させることでも粒子の運動を計測できることが分かった。そのため、走査イメージングと単一粒子追跡法の２つの方法により粒子の運動を測定するよう計画を変更した。そのため計画全体としては、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度は熱伝導度を高精度で計測するための多チャンネルロックインアンプの製作を完了する。さらに単一粒子追跡と高速走査イメージングにより、ゲル中のナノ粒子の運動を計測する。これらの測定から熱伝搬とナノ粒子の運動との関係を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
平成28年度には，多チャンネルロックインアンプを設計・製作する予定であったが、現在の所属先への転入により、実験機器の移設と再セットアップ、および新しい実験室の実験環境の整備に時間を要したため、製作が遅れることとなった。このため、当初想定していた電子部品や光学部品の購入が未完了になり、未使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
未使用額は多チャンネルロックインアンプの製作と光学系構築を完了するための経費に充てる。
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