光圧によるナノ物質操作と秩序の創生

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 光圧によるナノ物質操作と秩序の創生
• 研究課題/領域番号: 21H00462
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 石原 一 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60273611)
• 研究分担者: 笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822) ; 岡本 裕巳 分子科学研究所, メゾスコピック計測研究センター, 教授 (20185482) ; 尾松 孝茂 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30241938)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 光マニピュレーション / 光物性 / 有機光化学 / 物理化学 / レーザー

研究実績の概要

本研究領域は、光が物質に及ぼす力、すなわち光圧を駆使し、「一つひとつのナノ物質を自在に選別し、非破壊・非接触に操る」ことによって高度な構造や機能を組み上げる「極微質量の人為的力学操作を通した秩序の創生」を目標とし、領域全体で取り組む共同研究を3テーマ、また計画研究・公募研究を4つの研究グループ（A01,A02,A03,A04)として組織し、特に班を越えた共同研究に力を入れ、本領の目標へ、個々の研究では達成し得ない成果を求め活動してきた。この5年間の研究結果から得られた知見を整理・体系化し、国内外の多くの研究者に、本新学術領域で得られた成果を示すと共に、また光圧科学研究の接続的発展を可能とすることを目的とした。須貝的には、淡路夢舞台において対面の領域会議を行い、計画研究4課題5年間、公募研究課題前半13課題、後半12課題それぞれ2年間の研究成果を当初の研究目標に沿って、3つの共同研究を柱に再度整理し、当初目標になかった新しい知見についても共同研究の枠組みで見直し、さらに新たな共同研究として体系づけるかどうかの検討を行った。残念ながらコロナ禍のため、対面でのシンポジウムを行うことは出来なかったが、HP等で、研究成果をビデオ等で公表し、また光圧コロキウムの形で将来の研究への礎として領域内での活発な等路運を継続し、領域研究の総まとめとした。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of hexagonal close-packed ring-shaped structures using an optical vortex (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Kawaguchi, K. Umesato, K. Takahashi, K. Yamane, R. Morita, K. Yuyama, S. Kawano, K. Miyamoto, M. Kohri, T. Omatsu
  • 雑誌名: Nanophotonics 巻: 11（4） ページ: 855-864
  • DOI: 10.1515/nanoph-2021-0437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmonic nanostructures for shrinking structured light to access forbidden transitions (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Sakai, H. Kitajima, K. Sasaki
  • 雑誌名: Nanophotonics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1515/nanoph-2021-0658
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optical selection and sorting of nanoparticles according to quantum mechanical properties (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, K. Yamauchi, T. Wada, H. Ishihara and K. Sasaki
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7（3） ページ: 9551
  • DOI: 10.1126/sciadv.abd9551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical manipulation of nanoscale materials by linear and nonlinear resonant optical responses (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara
  • 雑誌名: Advances in Physics: X 巻: 6（1） ページ: 1885991
  • DOI: 10.1080/23746149.2021.1885991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical force mapping at the single-nanometre scale (2021)
  • 著者名/発表者名: J. Yamanishi, H. Yamane, Y. Naitoh, Y. J. Li, N. Yokoshi, T. Kameyama, S. Koyama, T. Torimoto, H. Ishihara and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 3865
  • DOI: 10.1038/s41467-021-24136-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule laser nanospectroscopy with micro-electron volt energy resolution (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Imada, M. Imai-Imada, K. Miwa, H. Yamane, T. Iwasa, Y. Tanaka, N. Toriumi, K. Kimura, N. Yokoshi, A. Muranaka, M. Uchiyama, T. Taketsugu, Y. K. Kato, H. Ishihara and Y. Kim
  • 雑誌名: Science 巻: 373（6550） ページ: 95-98
  • DOI: 10.1126/science.abg8790
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Resolution Measurement of Molecular Internal Polarization Structure by Photoinduced Force Microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Yamane, N. Yokoshi and H. Ishihara
  • 雑誌名: Applied Science 巻: 11 ページ: 6937
  • DOI: 10.3390/app11156937
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formulation of resonant optical force based on the microscopic structure of chiral molecules (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Horai, H. Eguchi, T. Iida and H. Ishihara
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 29（23） ページ: 38824-38840
  • DOI: 10.1364/OE.440352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study on modeling and sorting of real Chiral molecules by using resonant optical force (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Horai, H. Eguchi, T. Iida and H. Ishihara
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11926 ページ: 11926Ｍ
  • DOI: 10.1117/12.2616124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomous vibration of a luminescent thin film arising from luminescence-induced optical force (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Arahari and H. Ishihara
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11926 ページ: 1192615
  • DOI: 10.1117/12.2616172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromagnetic near-field responses of a chiral molecule on a metal surface (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Yoneji, N. Yokoshi and H. Ishihara
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11926 ページ: 119260S
  • DOI: 10.1117/12.2616154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Orbit Angular-Momentum Transfer from a Nanogap Surface Plasmon to a Trapped Nanodiamond (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, K. Sudo, Y. Sunaba, C. Pin, S. Ishida, K. Sasaki
  • 雑誌名: Nano Letters. 巻: 21（14） ページ: 6268-6273
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Sensitive and Spatially Homogeneous Surface-Enhanced Raman Scattering Substrate under Plasmon-Nanocavity Coupling (2021)
  • 著者名/発表者名: X. Zang, X. Shi, T. Oshikiri, K. Ueno, Y. Sunaba, K. Sasaki, H. Misawa
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 125（36） ページ: 19880-19886
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c05788
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Extrinsic Chirality by Interference between Two Plasmonic Modes on an Achiral Rectangular Nanostructure (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Oshikiri, Q. Sun, H. Yamada, S. Zu, K. Sasaki, H. Misawa
  • 雑誌名: ACS nano 巻: 15（10） ページ: 16802-16810
  • DOI: 10.1021/acsnano.1c07137
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chirogenesis and Amplification of Molecular Chirality Using Optical Vortices (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Sakamoto, N. Uemura, R. Saito, H. Shimobayashi, Y. Yoshida, T. Mino, T. Omatsu
  • 雑誌名: Angewandte Chemie 巻: 133（23） ページ: 12929-12933
  • DOI: 10.1002/ange.202103382.
  • 査読あり
• [学会発表] Multipolar Lattice Resonances in Plasmonic Crystal Cavity (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Sasaki
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Optical Microcavities and Their Applications (WOMA2022)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Versatile-wavelength optical vortex solid-state lasers and their applications (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Omatsu
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 金属ナノ構造近傍のsuperchiral fieldによる単一キラル分子のエナンチオ選択的な光圧捕捉の理論 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山根秀勝、余越伸彦、石原一、岡寿樹
  • 学会等名: 日本物理学会・2022年春季大会
• [学会発表] 複数ナノ粒子群に対する一般化Optical Bindingとナノ粒子配列への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 垰幸宏、横山知大、石原一
  • 学会等名: 第69回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] キラルな金ナノ微粒子に働く光勾配力の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山西絢介、Ahn Hyo-Yong、山根秀勝、橋谷田俊、石原一、Nam Ki Tae、岡本裕巳
  • 学会等名: 第69回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] キラル勾配力による単一分子のエナンチオ選択的な光圧捕 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山根秀勝、余越伸彦、石原一、岡 寿樹
  • 学会等名: 第69回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 発光誘起オプトメカニカルシステム (2022)
  • 著者名/発表者名: 荒張秀樹、石原一
  • 学会等名: 第69回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 光誘起力顕微鏡法によるナノスケールでの光圧マッピング (2022)
  • 著者名/発表者名: 山西絢介、山根秀勝、余越伸彦、鳥本司、石原一、菅原康弘
  • 学会等名: 第69回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Theoretical Study on Modeling and Sorting of Real Chiral Molecules by Using Resonant Optical Force (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Horai, H. Eguchi, T. Iida and H. Ishihara
  • 学会等名: The 8th Optical Manipulation Conference (OMC’ 21)
  • 国際学会
• [学会発表] Autonomous vibration of a luminescent thin film arising from luminescence-induced optical force (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Arahari and H. Ishihara
  • 学会等名: The 8th Optical Manipulation Conference (OMC’ 21)
  • 国際学会
• [学会発表] Electromagnetic near-field responses of a chiral molecule on a metal surfac (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Yoneji, N. Yokoshi and H. Ishihara
  • 学会等名: The 8th Optical Manipulation Conference (OMC’ 21)
  • 国際学会
• [学会発表] Theory of Single Molecular Near field Circular Dichroism by Photo-induce Force Microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara, H. Yamane and N. Yokoshi
  • 学会等名: the 11th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Giant enhancement of chiral selective many-body correlation among emitters coupled with spirally stacked metal structures (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Shiraki, N. Yokoshi and H. Ishihara
  • 学会等名: the 11th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META2021)
  • 国際学会
• [学会発表] Interaction of optical vortex and matter systems: from microscopic to macroscopic regimes and linkage between them (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara
  • 学会等名: The 40th JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Optical manipulation based on linear and nonlinear resonant optical responses (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Proposed scheme of light-induced nanoparticle concentration using cyclic microfluidic channels (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Wada and H. Ishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会
• [学会発表] Chiral selective many-body correlation among quantum emitters in chiral metallic structures (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Shiraki N. Yokoshi and H. Ishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会
• [学会発表] Theoretical study on the sorting of nano-crystals composed of chiral molecules (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Horai, H. Eguchi, T. Iida and H. Ishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of the optically forbidden transition excitation beyond the long-wavelength approximation by photoinduced force microscopy: A theoretical study (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Yamane N. Yokoshi and H. Ishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会
• [学会発表] Optical manipulation of multiple particles by angular momentum transfer from a circular polarized focal laser (2021)
  • 著者名/発表者名: Y. Tao, T. Yokoyama and H. Ishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会
• [学会発表] Size separation of quantum dots with Ag-based plasmonic thin layer chromatography (2021)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeda, N. Yamaguchi, K. Akiyoshi, T. Kameyama, T. Shoji, Y. Tsuboi, H. Ishihara and T. Torimoto
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会
• [学会発表] Optical sorting of nanoparticles according to quantum mechanical properties (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Sasaki, H. Fujiwara, K. Yamauchi, T. Wada and H. Ishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会
• [学会発表] Optomechanical system driven by the luminescence of thin film (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Arahari and H. Ishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2021 : A Creative Vision for the Future
  • 国際学会
• [学会発表] Optical vortex induced forward transfer (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Omatsu
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics, Optical Trapping and Optical Micromanipulation XVIII
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] キラル分子の共鳴光圧のサイズ依存性と選別手法の理論研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 蓬莱貴大、石原一
  • 学会等名: 第82回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 複数の円偏光集光ビーム照射による安定な金属ナノ粒子の配列形成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 垰幸宏、横山知大、石原一
  • 学会等名: 第82回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 光誘起力顕微鏡による光圧分光マッピング (2021)
  • 著者名/発表者名: 山西絢介、山根秀勝、余越伸彦、鳥本司、石原一、菅原康弘
  • 学会等名: 第82回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 局在プラズモン場と相互作用する単一分子に働く光圧の定量的理論解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山根秀勝、余越伸彦、岡寿樹、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2021年秋季大会
• [学会発表] キラル選択的増強を示す超蛍光における量子発光体近傍での偏光分布 (2021)
  • 著者名/発表者名: 白木啓文、余越伸彦、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2021年秋季大会
• [学会発表] 薄膜における発光誘起振動運動の励起光による制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒張秀樹、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2021年秋季大会
• [学会発表] 金属構造体上のキラル分子の近接場電場・磁場応答 (2021)
  • 著者名/発表者名: 米地真輝、余越伸彦、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2021年秋季大会
• [学会発表] キラル場における量子発光体のキラル選択的超蛍光の機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 白木啓文、余越伸彦、石原一
  • 学会等名: 第32回光物性研究会
• [学会発表] 局在プラズモン場による単一キラル分子の光圧選別の理論解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山根秀勝、余越伸彦、石原一
  • 学会等名: 第32回光物性研究会
• [学会発表] 電子的共鳴条件下にある薄膜の発光が誘起するオプトメカニカル振動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒張秀樹、石原一
  • 学会等名: 第32回光物性研究会
• [図書] 研究室紹介「大阪大学大学院基礎工学研究科物質創成専攻未来物質領域 ナノ光物性研究室」 (2021)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 総ページ数: 60-63
  • 出版者: 光アライアンス
• [図書] Light-Nanomatter Chiral Interaction in Optical Force Effects (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara, M. Hoshina, H. Yamane and N. Yokoshi
  • 総ページ数: -
  • 出版者: Springer
• [図書] 光圧 ―物質制御のための新しい光利用― (2021)
  • 著者名/発表者名: 石原一、芦田昌明
  • 総ページ数: -
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 光の力でナノ粒子を選別・分離する──高品質な医薬品，高感度なバイオセンサーの開発に貢献 (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤原英樹、石原一、笹木敬司
  • 総ページ数: 53-56
  • 出版者: 月刊化学
• [備考] 新学術領域「光圧によるナノ物質操作と秩序の創生」
  • URL: http://optical-manipulation.jp/index.html