2017 Fiscal Year Annual Research Report
Effective nano-interface based on plasmonics and property-induced mass transport
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16H04285
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
元祐 昌廣 東京理科大学, 工学部機械工学科, 准教授 (80434033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 憲 東京理科大学, 工学部機械工学科, 助教 (70749100)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 物性分布 / ナノ粒子 / プラズモニクス / 光熱効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2年目は，微小加熱場の温度分布計測，ならびに熱泳動の評価を行い，増強プラズモンに関する数値計算コードの開発，さらにデバイス製作を実施した．
(1) プラズモン加熱場において，前年度開発した蛍光異方性を利用した温度計測法を適用し，加熱場における温度分布を計測し，局所的加熱現象の評価を行った．また，熱泳動による微小物質輸送について，数十から数百nmのポリスチレン粒子の熱泳動による移動の速度や向きが添加高分子によって変化する様子を実験的に計測され，溶媒に高分子を添加することで，その分子量と濃度に依存して熱泳動の様子が異なる溶質効果が存在することを見出した．この発見により，プラズモン光放射圧と熱泳動を相乗的に組み合わせることができ，より高い濃縮が実現可能であることを見出した．
(2) 増強プラズモンの電磁場と温度場を計算するコードを開発した．微小金属ナノ粒子の距離に応じた光吸収の様子や光放射圧の分布，さらにはプラズモン加熱による熱泳動をシミュレーションできることを確認した．このコードを用いて，微小金属ナノ粒子に光が入射された際の，光放射圧分布，プラズモン加熱による発熱量分布，その後の熱伝導による温度分布，熱泳動の挙動，といった一連の物理現象を統一的に評価することができるようになった．また，この場合の密度差対流の寄与についても計算し，寄与が小さいことを定量的に示した．
(3) 金属ナノ粒子基板に流路を組み合わせたデバイスを試作し，製作手順から動作までを確認した．
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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
ナノ粒子の光吸収による温度場の計測ができ，さらに熱泳動の制御が可能であることを見出し，光放射圧と熱泳動を組み合わせた高度濃縮の可能性を見いだすことができたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
溶媒に添加する高分子に依存した熱泳動の挙動を，輸送対象とするナノ粒子の性状とともにまとめ，さらにデバイス化を進め，濃縮効果を定量化して評価でき，プラズモニクスと物質輸送の相互利用の効果をまとめる．
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Research Products
(19 results)
