| 研究課題/領域番号 |
21K03492
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
須藤 誠一 東京都市大学, 理工学部, 教授 (10453945)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | ルビーレーザー / 自己光混合効果 / コロイド粒子 / 電気泳動 / 自己光混合 / ルビーレーザ / 交流電気泳動 / 非線形緩和 / 光感度 / 電気泳動現象 / 非線形緩和現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
一般的に、コロイド粒子の泳動現象では、泳動速度の終端値からゼータ電位等の流動に関する物性量が評価されている。しかし、泳動速度の時間依存性に注目した研究は行われていない。我々は、この泳動速度が指数関数（破 線）から逸脱し、べき乗則を示す特徴を捉えている。しかし、既存の自己光混合法では、粒子径が10 nm以下の粒子の泳動現象の実時間観測ができない。そこで本研究では、自己光混合法の高光感度化を達成し、粒子径が0.1 nm～1 μmのナノ粒子の電気泳動現象の実時間観測を行い、泳動現象に関する非線形分子ダイナミクスの全容を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
これまで、固体レーザーを用いて微弱散乱光を検出する自己光混合効果の研究を展開してきた。本計測の測定原理では、変調強度がレーザー媒質の蛍光対光子寿命比の自乗に比例する。そこで、蛍光寿命が3.4 msのルビーレーザーが連続発振する光学系を開発した。光子寿命時間が163 psで蛍光対光子寿命比（すなわちシステムの光感度）がK =2.09×10の7乗となった（従来技術の10倍以上の高光感度化が達成できた）。このシステムを用いて、交流電気泳動するコロイド粒子の泳動速度の時間変化が、マイクロ秒の分解能で測定できるようになった。これらの結果から泳動現象の非線形緩和効果の分子モデリングを展開していく。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ルビーレーザーは1960年に人類が初めて手にしたレーザーであるが、4準位レーザーと比べて発振効率が悪く、パルス発振に限られるため、近年では忘却された技術となっていた。本研究で、連続発振が達成できた。自己光混合法は、様々な状態の振動体の振動計測、速度計測など、幅広いメテオロジーに応用できることから、ルビーレーザーの優れた応用の可能性が拓けた。
コロイド粒子の泳動特性の非線形緩和効果は、理論的アプローチが進められているが、実験的検証が進んでいない。構築したシステムで泳動速度の時間依存性が取得できるようになった。これらの結果から泳動現象の非線形緩和効果の分子モデリングが展開できるようになった。
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