光圧による単一有機微粒子の操作と配向制御

2000 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

単一ナノメートル微粒子の新しいフェムト秒分光法を目指して、種々の微粒子系に一般的に適用可能で、感度が高く、時間分解能も高い分光手法として、フェムト秒パルスをポンプ光に、フェムト秒白色光をプローブ光に用いた表面光散乱分光法を世界に先駆けて開発してきた。この手法によれば集光ビーム半径より、また光の波長より小さい微粒子でも、一粒毎に散乱スペクトルを選択的に測定することができる。これによりμmサイズの単一ペリレン微結晶と、数十nmの単一金微粒子の超高速過程を直接測定することができた。前者ではモノマー励起状態、エキシマー状態のダイナミックスを、後者では格子温度の上昇とその後に続く冷却過程を明らかにすることに成功した。
単一ナノメートル微粒子の光固定化を図るため、局所で光重合法も開発することに成功した。顕微鏡下捕捉用レーザー光に加え、光重合用紫外光を少し広めに照射し、捕捉したナノメートル微粒子を覆うよう重合し、基板に固定化した。乾燥後AFMにより光重合体の形状を観察評価し、確かにその中に捕捉した単一微粒子1ヶが含まれていることを確認した。
水中レーザーアブレーションによるナノメートル微粒子の作製にも成功している。レーザーアブレーションを水中で行えば、ナノメートル微粒子が作製できると考え、数十マイクロメートルサイズの各種フタロシアニン、ペリレン、アントラセン、ピレン、コロネンなどの各結晶を貧溶媒である水に攪拌分散させ、エキシマーレーザーを照射した。溶液をキャストして乾燥し、AFMで観察すると100nm程度の微粒子が生成していることが示された。本手法はあらゆる有機物に適用可能であることから、多くの実験パラメータを調節しつつ、微粒子形状、サイズ、相の制御を図りうる新しい手法として注目されている。

研究成果

• [文献書誌] N.Kurokawa,H.Yoshikawa,H.Masuhara,N.Hirota,and K.Hyodo: "Morphology, Fluorescence Properties, and Their Photothermal Changes of Poly (Substituted Thiophene) Films Revealed by Near-Field Fluorescence Microspectroscopy"J.Microscopy. (in press).
• [文献書誌] Yoshiaki Tamaki,Tsuyoshi Asahi,Hiroshi Masuhara: "Tailoring Nanoparticles of Aromatic and Dye Molecules by Excimer Laser Irradiation"Applied Surface Science. 168. 85-88 (2000)
• [文献書誌] Hiroyuki Yoshikawa,Keiji Sasaki,and Hiroshi Masuhara: "Picosecond Near-Field Microspectroscopic Study of a Single Anthracene Microcrystal in Evaporated Anthracene-Tetracene Film : Inhomogeneous Inner Structure and Growth Mechanism"J.Phys.Chem.B. 104・15. 3429-3437 (2000)
• [文献書誌] Hiroyuki Yoshikawa,Hiroshi Masuhara: "Near-field Fluorescence Spectroscopy and Photochemistry of Organic Mesoscopic Materials"J.of Photochem.and Photobiol.C : Photochemistry Reviews. 1・1. 57-78 (2000)
• [文献書誌] Mototsugu Suzuki,Tsuyoshi Asahi and Hiroshi Masuhara: "Photochromic Reaction of Microcrystalline 6-Nitroindolinospiropyran Studied by Femtosecond Diffuse Reflectance Spectroscopy"Mol.Cryst.and Liq.Cryst. 345. 51-56 (2000)
• [文献書誌] R.M.-Renault,H.Yoshikawa,Y.Tamaki,T.Asahi,R.B.Pansu and H.Masuhara: "Confocal Microscopic Study on Fluorescence Quenching Dynamics of Single Latex Beads in Poly(vinyl alcohol) Film"Polym. Adv.Technol. 11. 772-777 (2000)
• [文献書誌] 細川陽一郎,朝日剛,増原宏 他53名: "新しいフォトニクス時代の材料とデバイス"(株)ティー・アイ・シィー. 412 (2000)