Development of light-driven nanomotor with the 3-degree of freedom and stability
| Project/Area Number |
22K04975
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | Oita National College of Technology |
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Principal Investigator |
田中 大輔 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (20643729)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | ナノモータ / プラズモニクス / 光渦 / ベクトルビーム / コアシェル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、3次元の自由度で回転する新しいプラズモニック光ナノモータ（LPRモータ）の技術開発と原理構築を行う。LPRモータは、ナノロボット分野において重要な要素技術である。しかしながら、既存のLPRモータは1次元の動作自由度しか持っていない。本提案では、サブシェル粒子と光渦を組み合わせることで、3次元空間の任意方向に回転軸を取れる 粒子型のLPRモータを開発する。光渦によって粒子に生じるトルクをプラズモン共鳴により増強させることで粒子を安定に回転させ、光渦の特性によって粒子の回転方向や回転数を制御する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請時の研究目的は「3次元の自由度で回転する新しいプラズモニック光ナノモータ（LPRモータ）の技術開発と原理構築を行う」ことであり、昨年度は実験と数値計算の双方からアプローチした。
実験については、ナノ粒子モータの回転動作の顕微観察に向け、ナノモータ周辺に構築が必要なマイクロ構造の作製に着手し、スピン・オン・グラスに対してフォトリソグラフィを行うことで直径10μmの立方体の作製に成功した。FIBなど他の方法についても実験を行ったが、SOGが求める条件を満たす構造を作るのに最適であることがわかった。また、光渦の光学実験を開始し、空間光位相変調器を組み込んだ光学系を構築した。数値計算では、構造と入射光の角度に対して、3次元軸に対するどのような回転トルクが発生するのかについて計算し、動作に必要な知見を得た。上記の成果について国際学会で1件、応用物理学会で2件の発表を行った。また、成果の一部をまとめた学術論文を投稿し、掲載された。
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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
3次元軸に対するトルクの計算、回転動作観察に必要な構造の作製、がそれぞれ終わり、予定通りに進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
SOG構造を2段階で作製する手法を確立し、マイクロ構造の中心部にナノモータを埋め込んだ構造の作製を目指す。また、組み上げた光学性に顕微環境を組み込み、回転動作の観察を目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
