研究課題
基盤研究(A)
本研究では、気/液界面、液/液界面や単一微小液滴の界面張力、高分子集合体の弾性応答を非接触かつ高精度に計測することを目的として、レーザー光の放射圧により誘起したキャピラリー波(表面弾性波)を利用した新しい分子弾性応答解析手法を提案した。提案した手法は、レーザー干渉縞の放射圧により界面、表面にナノメートルオーダーの周期的な凹凸を誘起する。さらにビームを電気光学変調素子で干渉縞を掃引し表面弾性波を伝搬させると、界面エネルギーにより定まる変調周波数(伝搬速度)において共鳴振動により表面波が増強し、それをプローブレーザーの回折光強度から解析するという全く新しいアイデアに基づく手法である。しかし、研究期間において、残念ながら本手法の実験的検証までは至らなかった。これは、レーザー光の放射圧そのものについて未だに解明されていない現象があり、放射圧を利用した計測法の精度向上に大きな壁となっていることに因る。その一つとして、レーザー光が界面/表面で反射されて干渉することにより、測定光学系において極めて複雑な放射圧分布が生じる現象がある。極微弱な力の解析には、この複雑な放射圧分布が大きな影響を及ぼす。そこで本研究においては、まず、界面/表面近傍における新奇な放射圧の現象について解明を進め、従来のレーザーマニピュレーションにおける常識を打ち破る新しい知見を得るとともに、放射圧計測の応用技術にブレイクスルーをもたらす基礎的研究成果を得た。さらに、微小球の光共鳴現象を利用して微小球表面近傍の分子の反応プロセスを明らかにする試みとして、分子間エネルギー移動における共振器効果について発光ダイナミクス測定から詳細な解析を行うことにも成功した。本研究により、高分子微粒子やガラス微小球等に反応分子をドープするだけで、光反応プロセスの効率を大きく増強することが可能であるという新しい知見を得た。
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