2022 Fiscal Year Annual Research Report
Optical manipulation by sub-cycle mid-Infrared pulsed lasers
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21K14555
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
工藤 哲弘 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (20768270)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光マニピュレーション / 中赤外レーザー / 分子振動共鳴 / 分子選別 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度の研究成果：世界で初めての試みとなる中赤外領域のレーザーを用いた新しい光操作の可能性を探求した。結果として、中赤外レーザーにより、微小物質の分子振動準位を励起することで、その励起された分子種のみを選択的に光操作できる原理を発見した。具体的には、ガラス微粒子などに含まれるシロキサン結合の分子振動を中赤外量子カスケードレーザーで励起することで、シロキサン結合からなる微粒子を選択的に光輸送することに成功した。今後様々な物質への適応性及び汎用性を示すことで、分子構造に応じた新しいクロマトグラフィーが可能になると期待される。また近赤外超短パルスレーザーによる電子遷移励起による共鳴光トラップの実験も遂行しており、色素がドープされている物質に働く輻射力が増大することを明らかにした。他にも、副次的であるが3μmフッ化物ファイバーレーザーを用いた温度勾配を利用した光熱トラップによる従来よりも効率的な光操作が可能であることも示した。また海外との共同研究による多数の成果も挙げている。
研究期間全体の研究成果：当初計画書で提案したサブサイクル中赤外パルスレーザーにより新しい光操作技術であるが、初年度の電場包絡線も含めた理論計算により、サブサイクルによる期待していた新しい寄与が、非常に小さくなることがわかった。研究計画の方向転換が必要となり、当初計画書に記載されている中赤外レーザーによる分子振動共鳴効果を利用した選択的光操作実験に移行した。その結果、最終年度の研究成果で述べたように見事成功した。当初の目標から派生した成果であるが、本研究を遂行することで、分子構造に応じた分子選別が可能であることが実験的に初めて示された。
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