Formation of chiral structures inside soft materials created by optical vortices

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15058
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: TOYODA Kohei 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (40740212)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 軌道角運動量 / 光渦 / ハイドロゲル / 光と物質の相互作用

Outline of Final Research Achievements

By irradiating gold ion-doped hydrogels with optical vortices, we found that chiral structures are formed that record the spiral wavefronts of the optical vortices. This gold structure has a structure associated with the order of the optical vortex, and the direction of rotation can be controlled. By irradiating this structure with Gaussian light, it was found that it can be converted to the optical vortex of the order used for recording.
They succeeded in forming a chiral structure inside the hydrogel, and furthermore, gave it a new function that enables wavefront recording and playback of the optical vortex.

Free Research Field

光物質相互作用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

螺旋波面を有した光である光渦を金イオン添加したソフトマテリアル内部に照射することで、螺旋状に析出した新奇カイラル金構造体の形成に成功した。この構造体は形成に用いた光渦の波面を記録し再生できる、という全く新しい付加価値をもった、ソフトカイラルデバイスである。光渦の次数によって螺旋構造が反転するキラリティを有し、またガウス光によって再生される光渦もまた形成に用いた光渦に応答した次数を有する。生体内における光渦再生など、ドラッグデリバリーなどへの応用も期待される。