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2022 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

Research Project

Project/Area Number 18H03884
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

尾松 孝茂  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30241938)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords光渦 / 軌道角運動量 / 光重合 / 光ファイバー導波路
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、光渦照射によって形成された螺旋ファイバーの光導波特性の計測を行った。ファイバー中にガウスモードを導波すると、円環状強度分布と螺旋波面を有する光渦がファイバーから出射することを確認した。螺旋波面の向きはファイバー形成に使用した光渦の螺旋波面の向きと反転することが分かった。ファイバーを導波するガウスモードと光渦モードの実効屈折率差がファイバーの捩じれピッチで決まる螺旋周期と一致することからファイバーが光渦モード変換器として機能していることが判明した。この結果は、光渦照射によって形成された螺旋ファイバーのデバイス応用の可能性を示唆するものである。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Imperial College London(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Imperial College London
  • [Int'l Joint Research] University of Adelaide(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      University of Adelaide
  • [Int'l Joint Research] 台湾・国立陽明交通大学(その他の国・地域)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      台湾・国立陽明交通大学
  • [Journal Article] Generation of higher-order Laguerre?Gaussian modes from a diode-pumped Pr<sup>3+</sup>:LiYF<sub>4</sub> laser with an intra-cavity spherical aberration2023

    • Author(s)
      Rao A. Srinivasa、Morohashi Takuya、Kerridge-Johns William R.、Omatsu Takashige
    • Journal Title

      Journal of the Optical Society of America B

      Volume: 40 Pages: 406~406

    • DOI

      10.1364/josab.481727

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chiral crystallization manipulated by orbital angular momentum of light2023

    • Author(s)
      Toyoda Kohei、Su Hao-Tse、Miyamoto Katsuhiko、Sugiyama Teruki、Omatsu Takashige
    • Journal Title

      Optica

      Volume: 10 Pages: 332~332

    • DOI

      10.1364/optica.478042

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Laser-induced forward-transfer with light possessing orbital angular momentum2022

    • Author(s)
      Omatsu Takashige、Miyamoto Katsuhiko、Yuyama Ken-Ichi、Yamane Keisaku、Morita Ryuji
    • Journal Title

      Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews

      Volume: 52 Pages: 100535~100535

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2022.100535

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nanoneedle formation via doughnut beam-induced Marangoni effects2022

    • Author(s)
      Tamura Mamoru、Omatsu Takashige、Iida Takuya
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 30 Pages: 35136~35136

    • DOI

      10.1364/oe.460962

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Structured Light for Materials Science2022

    • Author(s)
      Takashige Omatsu
    • Organizer
      OPTIC2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 角運動量を持つ光による物質加工2022

    • Author(s)
      尾松孝茂
    • Organizer
      多元技術融合光プロセス研究会
    • Invited
  • [Presentation] Exotic chiral structures of azo-polymers with light possessing optical angular momentum2022

    • Author(s)
      Takashige Omatsu
    • Organizer
      12th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META2022)
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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