光圧による単一有機微粒子の操作と配向制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10207204
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 増原 宏 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60029551)
• 研究分担者: 笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822) ; 朝日 剛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20243165)
• キーワード: 光圧ポテンシャル / 単一微結晶 / 光操作法 / 共焦点顕微鏡 / 光圧 / ピコ秒蛍光分光法 / 分子の分極率 / 高密度励起

研究概要

ナノメートルサイズの微粒子一粒の過渡吸収を高感度・高精度に計測する新しい時間分解顕微分光法を開発した。本手法は、単一ナノ微粒子に照射したレーザー光の前方散乱光に過渡吸収の情報が含まれることに着目し、前方散乱光の位相と振幅の変化を微分干渉計を用いて高精度に観測することにより、単一微粒子の複素屈折率と粒径を同時に解析するものである。また、単一微結晶を対象とする顕微超高速分光・画像計測法の開発も順調に進み、倒立型顕微鏡にフェムト秒レーザー光源と各種光検出システムを組み合わせた超高速顕微分光・画像測定システムを製作し、微結晶一粒ずつの過渡吸収をフェムト秒の時間分解能で測定する一方、単一微結晶がフェムト秒パルス励起によって分解、飛散する様子を撮影することに成功した。
一方、微粒子に作用する極微弱な力の3次元ポテンシャル計測法を用いて、ナノメートルサイズの金属微粒子とエバネッセント場の相互作用により発生する光圧の解析を行っている。顕微鏡下の全く新しい現象として顕微鏡下集光した近赤外レーザー光により分極率の大きい分子系に生じる光圧を駆使して、水溶液中に単一微粒子を形成させている。この光圧効果と水の光吸収に基づく光熱効果によって誘起される熱相転移性高分子の単一微粒子の形状を測定し、その内部構造の知見を得るとともに単一微粒子内、及びその近傍における局所温度の解析を行い、PNIPAN分子のコンフォメーションの観点から考察した。

研究成果

• [文献書誌] R. Meallet-Renault, H. Yoshikawa, Y. Tamaki, T. Asahi, R. Pansu, H. Masuhara: "Confocal microscopic study on fluorescence quenching dynamics of single latez beads in poly (vinyl alcohol) film"Polymers for Advanced Technologies. (in press). (2000)
• [文献書誌] J. Won, T. Inaba, H. Masuhara H. Fujiwara, K. Sasaki, S. Miyawaki: "Photothermal fixation of laser-trapped polymer microparticles on polymer substrates"Appl. Phys. Lett.. 75・11. 1506-1508 (1999)
• [文献書誌] A. Furube, T. Asahi, H. Masuhara: "Propagation of Femtosecond White-Light Continuum Pulse in Polymer Latex Powder Investigated by Optical Kerr Gate and Time-Resolved Diffuse Reflectance Spectroscopy"Jpn. J. Appl. Phys.. 38・7. 4236-4243 (1999)
• [文献書誌] H. Fujiwara, K. Sasaki, and H. Masuhara: "Pyrene Fluorescence Dynamics within a Polymer Microspherical Cavity"J. Appl. Phys.. 85・4. 2052-2056 (1999)
• [文献書誌] H. Fujiwara and K. Sasaki: "Upconversion Lasing of a Thulium-Ion-Doped Fluorozirconate Glass Microsphere"J. Appl. Phys.. 86・5. 2385-2388 (1999)
• [文献書誌] H. Fujiwara and K. Sasaki: "Lasing of a Microsphere in Dye Solution"Jpn. J. Appl. Phys.. 38・9A. 5101-5104 (1999)
• [文献書誌] H. Masuhara, F.C.De Schryver 編著: "Organic Mesoscopic Chemistry"Blackwell Science. 260 (1999)