2021 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 / 特異点光学 |
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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。
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・微粒子マニピュレーター・近接場プローブ・キラリティーセンサ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。
本年度は、ピコ秒レーザーを用いた二光子吸収過程を介した光重合によって螺旋ファイバーの創成に成功した。特に、螺旋ファイバーがコイル状の特殊な形状を有すること、ファイバー直径が集光ビーム径の10分の1を切る超解像性を発現すること、ファイバーの長さがミリメートルを超えること、ファイバーの長さ方向に沿ってファイバー直径がほとんど変化しない理想的なファイバーが形成できること、などが明らかになった。二光子吸収による光重合で螺旋ファイバーができることから、螺旋ファイバー化できる材料選択の範囲が大幅に広がった。
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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
二光子吸収による光重合では、光渦の軌道角運動量が効率よく転写できないことを危惧していたが、重合体に効率よい軌道角運動量の転写が起こり、螺旋ファイバーの創成に成功した。現在、二光子吸収による螺旋ファイバー創成のパラメータの最適化を検討しているが、一光子吸収に比べ、はるかに微弱なレーザーパワーでファイバーが記録できることから、新たな展開が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
二光子吸収による光重合による螺旋ファイバーの創成に成功したことから、螺旋ファイバー化できる材料の選択肢が大幅に広がった。そこで、今後の応用展開を考え、生体適合性光硬化材料などの螺旋ファイバー化を検討する。
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