2018 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental development of the principle of photonic chromatography
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16K04972
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
庄司 暁 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20437370)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光放射圧 / 光クロマトグラフィ / カーボンナノチューブ / サイズ効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マイクロ流路と光導波路を組み合わせ、ナノ材料の光駆動・分離の原理の確認と光クロマトグラフィ技術の基礎実験を行う。具体的には、以下に示す５つを大きな課題として研究を行う。（１）ガラスの加熱延伸加工によるマイクロ流路光導波路構造の作製（２）チューブ型光導波路へのレーザー光の導波と光放射圧の確認（３）導波光によって励起されたエバネッセント場による導波路内部の粒子の駆動（４）光放射圧の強さと波長依存性の評価（５）波長選択的粒子抽出システムの構築。
平成30年度は、微粒子分散水溶液を、レーザー光の圧力によって駆動する実験を引き続き行った。本研究で提案する手法を用いて、同じ体積で、形状の異なる（扁平率が異なる）回転楕円体様のマイクロ／サブマイクロ微粒子を光圧を用いて分離した。球形／回転楕円体の形状の粒子にかかる放射圧と、配向方向の依存性、アスペクト比依存性、サイズ依存性などを理論解析し、実験結果で得た分離能の評価を行った。また、ガラスチューブの中で分離した微粒子を抽出する手法を実験的に検証した。そのためのガラスチューブの加工法に改良を加え、これまでよりも微細で長いガラスチューブを連続的に加熱延伸加工するシステムを構築した。平成29年度に着手した、PDMS製マイクロ流路と光圧を組み合わせた微粒子の分離・抽出システムを作製した。流路中を微粒子を分散液の流れに乗せて輸送しながらレーザー光を用いて粒子に圧力を加えた。印加された圧力の違いによって微粒子を分離し、異なる流路に導入することに成功した。サイズの異なるマイクロ微粒子のほか、蛍光色素染色微粒子などを用いて、微粒子の光圧選別を行った。これらの実験成果は、2019年2月にサンフランシスコで開催されたPhotonics West 2019国際会議で発表した。
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