2020 Fiscal Year Annual Research Report
光渦が誘導する超巨大キラル質量移動の学理に立脚したキラルデバイス工学
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18H03884
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
尾松 孝茂 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30241938)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光渦 / 軌道角運動量 / 光重合 / 光ファイバー導波路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
螺旋(あるいは右手と左手)のように立体構造がその鏡像と空間的に重ならない性質をキラリティーと呼ぶ。研究代表者は、極微弱な光渦をモノマーに照射するだけで、光重合してできた超巨大な質量(光圧研究で使う微小球の>100倍の質量)のファイバーが光渦の角運動量の向きに自発的に捩じれ、螺旋ファイバーに自己組織化すること(光渦が誘導するキラルな超巨大質量移動)を発見した。化学反応を光渦で物理的に刺激することで起こる超巨大キラル質量移動の学理を解明できれば、間違いなく光科学・物質科学・デバイス工学にパラダイムシフトをもたらす。
本研究では、「光渦が誘導する超巨大キラル質量移動」の学理を探究するとともに、光渦を固有モードとするファイバーレーザーなどのキラルな新奇光学素子(キラルデバイス)の創成を目指す。その成果に基づき、「光渦が誘導する超巨大キラル質量移動の学理に立脚したキラルデバイス工学」という新学術領域を開拓する。
光硬化樹脂の過度な吸収を回避できる可視域でかつ非回折性を有する光渦(高次ベッセルビーム)を光源に用いて、センチメートルスケールの螺旋ファイバー(コア径6um, 最大長1.5cm)の創成に成功した。また、光渦がファイバー中で固有モード性を失うことなく安定伝播できることを実証した。すなわち、当初予定していた光渦を固有モードとするファイバー素子(キラルデバイス)を創成したことに相当する。事実、ファイバーの捩じれピッチは光重合を誘導するレーザーの入射パワーに依存せず、一定(~250um)であり、この値はファイバー中を伝播する光渦の導波伝播定数で決まる。
さらに今後はより高次の非回折光渦を用いて光重合を行うことで角運動量に対するファイバー形成を一般化する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
センチメートルスケールの螺旋ファイバー(コア径6um, 最大長1.5cm)の創成に成功した。このファイバー中を光渦が固有モード性を失うことなく安定伝播できることも実証した。すなわち、当初予定していた光渦を固有モードとするファイバー素子(キラルデバイス)を創成したことに相当する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、より高次の非回折光渦を用いて光重合を行うことで角運動量に対するファイバー形成を一般化する。また、二光子過程などを活用して、さらに長尺なファイバー創成にも挑戦する。
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Research Products
(18 results)
