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本研究では、ナノメートル微粒子に作用する力をパルスエバネッセント場を利用して直接測定し、さらには放射圧により制御した分子集合構造における集合構造形成ダイナミクスを解明することを目的とした。
本年度は、前年度に試作したシステムにより、種々の分子集合体系ソフトマテリアルに集光レーザービームを照射し、放射圧によりコンホメーション、配向状態の変化を誘起するとともに、集合構造に作用する放射圧を測定した。捕捉用レーザー光の集光状態、偏光、強度を変化させ、放射圧による集合構造形成の最適化条件について検討した。放射圧により生成した分子集合構造にパルスレーザー光を照射して分子集合体内に含有させた蛍光色素を光励起し、コンホメーション、配向構造を解析した。気体・液体の過冷却による過飽和状態を生成し、レーザー光を集光して放射圧によりその相転移を試みたが、研究室に現有のCW-YAGレーザーでは実現困難であることがわかった。
また、研究を遂行している中で、放射圧解析用のパルスエバネッセント場を照射するために、集合構造形成用の集光レーザービームの集光スポットを界面に近づけると、界面からの集光レーザービームの反射が放射圧に影響を与えていることが明らかとなった。このため、微粒子を分子集合構造のモデルとして用い、集光レーザービームと界面の距離を変化させて微粒子の位置を測定したところ、微粒子が安定に存在する位置が離散的に変化し、その周期は媒質中で形成される定在波の周期と一致することがわかった。
今後、本研究で構築した計測システムを用いてさらに詳しく解析を行い、新しい光機能性材料の設計について検討する必要がある。
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