光の放射圧を用いた分子系超構造の全く新しい制御法

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09217237
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 増原 宏 大阪大学, 工学部, 教授 (60029551)
• 研究分担者: 笹木 啓司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822)
• キーワード: 光の放射圧 / 分子系超構造 / 微粒子形成 / 自己組織化 / 高分子ミセル / レーザートラッピング / 時間分解顕微蛍光測定 / 光散乱

研究概要

高分子、ミセル、高分子膜、液晶等の相転移、集合構造等の動的過程におよぼす光の放射圧の効果を調べ、他の作製法では実現できない新しい配向、会合、集合状態を形成する可能性を探ることを目的として研究を行ってきた。
本年度のねらいの一つとして、高分子電解質の非常に強い静電反発を抑え、捕捉し、微粒子形成可能であることを証明した。非常にコンパクトな構造を持つ高分子poly(A/Cd/Py)を用い、微粒子形成実験を行った。poly(A/Cd/Py)重水溶液に捕捉用の近赤外レーザービームを集光すると、照射開始直後からHe-Neレーザーの後方散乱光が確認され、さらにレーザービームの照射を続けると、散乱光強度は徐々に増加し、20分程度経つと定常状態となった。定常状態になると生成した微粒子は光学顕微鏡の透過像でも確認できた。形成された微粒子は捕捉用のレーザー光の照射をやめると直ちに消失した。これは静電反発によるものとしてよく説明できる。微粒子の蛍光スペクトルに顕著な変化は見られなかったが、蛍光減衰波形は溶液に比べて生成微粒子では速い減衰が見られ、新しい集合構造の形成が示唆された。
次に、高分子の分子構造、組成、分子量分布等のパラメーターを変化させ、放射圧による微粒子生成速度、定常状態となったときの大きさについて検討した。試料としてはカルバゾール含有率の異なる一連の水溶性高分子(r-CzEMA(x),r-CzPMAm(x))を用いた。その結果、カルバゾールの含有率の高い(分極率が高い)高分子で、かつ相対的に疎水的な高分子を用いると微粒子形成速度が速いことが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] J.Hofkens, J.Hotta, K.Sasaki, H.Masuhara. T.Taniguchi, T.Miyashita: "Molecular Association by the Radiation Pressure of a Focused Laser Beam:Fluorescence Characterization of Pyrene Labeled PNIPAM." J.Am.Chem.Soc.119・11. 2741-2742 (1997)
• [文献書誌] Keiji Sasaki, Koji Horio, Hiroshi Masuhara: "In situ Mesurement oh Adhension Force between a Single Microparticle and a Surface Using Radiation Pressure of Pulsed Laser Light" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36 Part 2 No.6A. L721-L723 (1997)
• [文献書誌] Pawel Borowicz, Jun-ichi Hotta, Keiji Sasaki, and Hiroshi Masuhara: "Laser-Controlled Association of Poly(N-vinylcarbazole)in Organic Solvents;Radiation Pressure Effect of a Focused Near-Infrared Laser Beam" J.Phys Chem.B. 101・31. 5900-5904 (1997)
• [文献書誌] Keiji Sasaki, Mitsuru Tsukima, Hiroshi Masuhara: "Three-dimensional potential analysis of radiation pressure exerted on a single microparticle" Appl.Phys.Lett.71・1. 37-39 (1997)
• [文献書誌] K.Sasaki, H.Fujiwara, H.Masuhara: "Photon tunneling from an optically manipulated microsphere to a surface by lasing spectral analysis" Appl.Phys.Lett.70・19. 2647-2649 (1997)
• [文献書誌] Jun-ichi Hotta, Keiji Sasaki, Hiroshi Masuhara: "Manipulation of liquid crystal textures with a focused near infrared laser beam" Appl.Phys.Lett.71・15. 2085-2087 (1997)
• [文献書誌] レーザー技術総合研究所編: "レーザーの科学" 丸善株式会社, 183 (1997)