Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
デザインされた捕捉ポテンシャルをxyz方向で形成する方法を開発し、単一量子ドットに働く光圧と光トルクにおける共鳴効果を明らかにする。具体的には、MPFのリアルタイムな位置に応じて捕捉レーザーの強度や集光位置を高速で変調してMPFが感じる光場を制御するシステムを開発し、ポテンシャルの形成を行う。また、このフィードバックによるポテンシャル形状制御を有限差分法でシミュレーションし、実験結果から光圧を精密に解析する方法を検討する。開発したシステムを用いて、単一量子ドットに対して波長・強度・偏光状態等をパラメータに光を線形・非線形に作用させ、光圧と光トルクに対する共鳴効果を解析する。
光トラップしたマイクロプラットフォーム（MPF）を用いて、ナノ粒子に働く光圧・光トルクを計測する方法の開発を引き続き行った。具体的には、MPFの作製プロセス、特に薄膜形成プロセスの真空度等を見直すことでサンプル成功率を、当初の10%から100%近くに向上させた。また、MPFの界面で働く光圧や内部多重反射による影響がナノ粒子に働く光圧の精密計測において致命的なノイズになることを突き止め、この問題を解決するためにMPFと周辺媒質の屈折率をマッチングしてMPFの光捕捉・位置計測をできるようにした。これまで用いてきたMPFのパターンマッチングによる位置測定から、MPFに埋め込んだ４つの金ナノ粒子からの散乱光の非点収差による3次元位置測定に変更することで分解能を大幅に向上させた。これにより、MPFの位置(x, y, z)と回転(θx, θy, θz)の3次元測定を行うことで、~1.5fNと~2.0fNnmの感度・分解能でナノ粒子に働く光圧(Fx, Fy, Fz)と光トルク(Tθx, Tθy, Tθz)を計測できることを明らかにした。本手法を用いて新学術領域で活発に議論されているキラルナノ物質に働く光圧・光トルクを明らかにするため、2本の金ナノロッドから構成される3次元キラルナノ構造を10nmの空間分解能で距離を制御して作製するプロセス（電子線ビームリソグラフィの２重露光とドライエッチング）を開発した。ナノロッド間の距離とねじれ角度を最適化することで、自然界の分子の1000倍大きい1.03のg値(キラリティーの指標)を実験と理論により実現した。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 2020 2019
All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 7 results, Open Access: 6 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Invited: 7 results)
Science Advances
Volume: 6 Issue: 45
10.1126/sciadv.abc3726
Physical Review A
Volume: 102 Issue: 2 Pages: 023531-023531
10.1103/physreva.102.023531
Optics express
Volume: 28 Issue: 2 Pages: 2398-2410
10.1364/oe.382671
Optics Express
Volume: 28 Issue: 5 Pages: 7139-7139
10.1364/oe.386953
Applied Spectroscopy
Volume: 74 Issue: 11 Pages: 1384-1390
10.1177/0003702820944247
Scientific Reports
Volume: 10 Issue: 1 Pages: 9938-9938
10.1038/s41598-020-66949-z
Physcial Review A
Volume: 100 Issue: 2 Pages: 23827-23827
10.1103/physreva.100.023827
