2020 Fiscal Year Research-status Report
Optical manipulation of nanofluid network and optical neuron circuit
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19K05302
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
大平 泰生 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10361891)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡 寿樹 北里大学, 理学部, 教授 (00508806)
新保 一成 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80272855)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノ流体 / アゾ微粒子 / 自己組織化 / 光操作 / 光ニューロン回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アゾベンゼン粒子の光変形性を用いた光ニューロン回路機における，外部環境変化に応じた光信号切替機能の要素技術となる，アゾ粒子をアンカーに用いたマイクロ流体流路の光操作法を開発した。また，ナノ領域の光信号制御へ応用展開していくために，ナノサイズのアゾナノ粒子の光変形について調べた。まず，光変形中のアゾ粒子形状のリアルタイム計測システムを開発し，光加工により所望の形状のアゾ粒子を得るための条件について調べるために，変形率の入射偏光依存性を評価するとともに変形ダイナミクスについて考察を進めた。さらに，アゾ粒子をマイクロ液体ドロップレットの自己組織化のアンカーとして用い，アゾ粒子を光変形することで液体ドロプレットの分布を光場で変化させる手法を開発した。また，溶媒条件の最適化による，ナノサイズのアゾ粒子の効率的な生成条件を確認し，伝搬光によるアゾナノ粒子の光変形における偏光方向への延伸特性について検証した。また，前年度に引き続き，金表面の表面プラズモンを用いた液晶媒質の相転移，および液晶ドロプレット内界面における物質光移動について調べた。特に，表面プラズモンにより励起した液晶ドロプレットの相状態変化について明らかにするとともに，液晶ドロプレット界面における集光レーザーを用いた蛍光分子のピンポイント物質移動について調べた。これまで開発してきた液晶流路の光形成システムにレーザー走査光学系を組み込み，液晶流路の形状制御について検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験実施が感染症対策によりペースダウンしたことなどもあり，当初の予定よりも進捗がやや遅れた。本研究課題の重要な要素技術開発の成果が前年度に引き続き得られている。特に，アゾ微粒子を用いたマイクロ液体ドロップレットの光変形は，従来にない液体の光操作法となるものであり，外部からの励起光に応答した液体ドロップレットの分布の変化とその制御性は，液体ネットワーク構造制御およびネットワークにおける光信号制御への応用につながるものである。さらにこれらをナノメートル領域の液体流体構造の光操作として適用するために，ナノサイズのアゾ微粒子の効率的な生成法の開発およびその光変形特性の解明も進展させた。また金属膜表面のプラズモン励起による液晶媒質の光相転移や，集光スポットレベルでのマイクロ領域における液体界面の蛍光性分子の物質光移動についても調べた。これらは今期で得られた成果をナノ領域における流体流路の光操作と光ニューロン回路応用につなげる基盤技術となるものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
アゾ粒子で形成した流体流路構造における光伝搬特性について調べるとともに，最終目標である生体模倣にもとづく光ニューロン回路機能の開発とこれを用いた応用展開に研究を進展させる。具体的には，アゾ粒子で形状と分布を光操作したマイクロサイズの流体流路における物質流の光操作および光散乱特性について調べ，マイクロ流体流路における光信号伝達特性を明らかにしその制御性について検証する。また，ナノメートル領域におけるナノ流体流路の構造制御を目的とした，近接場光の局所偏光を用いたアゾナノ粒子の形状の局所操作について調べるとともに，アゾナノ粒子とナノ液体の複合系によるナノ流体ネットワーク構造制御およびその光学応答について調べる。さらに，ナノ流体ネットワークの外部環境の変化に対する応答について調べるとともに，その応用性について検討する。得られた研究成果は，国内学会および国際学会で研究発表するとともに，学術論文の投稿も行っていく予定である。
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| Causes of Carryover |
消耗品費において少額の残額が生じた。次年度に繰り越し，実験実施における材料費や実験装置の改良などに有効に活用していく予定である。
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