| 研究概要 |
本研究は光を駆動エネルギとしてナノメートルからマイクロメートルのオーダの物体を把持するマニピュレータの開発を試みた.これのマニピュレータは3本の光ファイバーカンチレバーからなり,このカンチレバーを構成する光ファイバに光を入射することによってファイバの先端が変位させ物体の把持を行うものである.今年度はまず,フォトサーマル効果によって駆動する光ファイバカンチレバーを試作した.このカンチレバーは光ファイバ先端を斜めに研磨し黒く塗装したものである.フォトサーマル効果によって光ファイバ先端が局所的に温度変化による熱膨張が発生する.これにより,マニピュレータの爪が駆動する.一般に,熱エネルギを用いるアクチュエータは熱伝導,放熱に時間がかかるため,動作速度が遅いと考えられるが,微小な環境ではスケール則が成り立つため体積に対して表面積を大きく取十分な応答速度が得られた.最適な先端の形状を有限要素法によってシミュレーション解析を行った後,実際に石英とプラスチックを材料とする光ファイバーカンチレバーを製作した.また,実際に3本の光ファイバーカンチレバーからなる光駆動ナノ・マイクロマニピュレータを構築した.これは実際の駆動時にその場観察が可能なように顕微鏡下とし,xyz方向に光駆動マニピュレータ全体を電気アクチュエータで駆動させることが出来る機構を持つマニピュレーションシステムとした.実際に光ファイバに半導体レーザ光を入射することによって,光ファイバの先端を変位させた結果,直径250μmの金属片を把持してxyzの3軸方向に500μm移動させることに成功した.
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