2016 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular manipulation utilizing radiation pressure
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15K13676
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
川俣 純 山口大学, 創成科学研究科, 教授 (40214689)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光ピンセット / 放射圧 / ナノシート / SHG / 光第二高調波発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光には物質を動かす力(光の放射圧)がある。本研究では、光の放射圧により、溶液や液晶、柔粘性結晶中にある分子を協奏的に同一方向に回転させられるようにすることを目的とした。そのために、●分子の同一方向への回転運動を感度良く検出する方法の確立、●光の放射圧を強く受ける分子の設計指針の導出にも取り組んだ。
当初の計画では、有機化合物の微結晶を研究対象として考えていた。しかし、サイズが揃っていて真球に近い有機微結晶を得ることが難しいことが原因で、有機化合物の種類や微結晶の大きさと、回転しやすさとの関係を系統的に結びつけることはできなかった。そこで、光学顕微鏡でも回転が観察可能な、サイズがマイクロメーターオーダーの無機ナノシートのコロイド、および無機ナノシートに有機化合物を吸着させたハイブリッドのコロイドを試料に用い、回転制御を行う事とした。
無機ナノシートは、適切な濃度でコロイドにするとリオトロピック液晶相を呈する。液晶状態にある無機ナノシートのコロイドに直線偏光のレーザー光を照射すると、無機ナノシートはレーザー光の偏光方向と平行になるように配向することがわかった。また、円偏光を作用すると、焦点付近のナノシートは、偏光の回転方向に回転することも見いだした。回転の速度は、コロイドの濃度、すなわち無機ナノシート液晶の粘性を低くすれば、また、分極率の大きな有機化合物を無機ナノシートに吸着させれば早くできることを明らかにできた。さらに、液晶相ならではの特徴として、焦点の周辺部では光による勾配力がドミノ倒し的に働き、焦点の直径に対して100倍にもおよぶ範囲にわたって、ナノシートやナノシートのハイブリッドが同心円状に配列することもわかった。
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