2020 Fiscal Year Annual Research Report
光駆動マイクロマシンによる単一量子ドットに働く光圧計測法の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Nano-Material Manipulation and Structural Order Control with Optical Forces |
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| Project/Area Number |
19H04670
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 嘉人 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (50533733)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光圧 / 微弱力計測 / キラルナノ構造 / g値 / 光トルク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光トラップしたマイクロプラットフォーム（MPF）を用いて、ナノ粒子に働く光圧・光トルクを計測する方法の開発を引き続き行った。具体的には、MPFの作製プロセス、特に薄膜形成プロセスの真空度等を見直すことでサンプル成功率を、当初の10%から100%近くに向上させた。また、MPFの界面で働く光圧や内部多重反射による影響がナノ粒子に働く光圧の精密計測において致命的なノイズになることを突き止め、この問題を解決するためにMPFと周辺媒質の屈折率をマッチングしてMPFの光捕捉・位置計測をできるようにした。これまで用いてきたMPFのパターンマッチングによる位置測定から、MPFに埋め込んだ４つの金ナノ粒子からの散乱光の非点収差による3次元位置測定に変更することで分解能を大幅に向上させた。これにより、MPFの位置(x, y, z)と回転(θx, θy, θz)の3次元測定を行うことで、~1.5fNと~2.0fNnmの感度・分解能でナノ粒子に働く光圧(Fx, Fy, Fz)と光トルク(Tθx, Tθy, Tθz)を計測できることを明らかにした。
本手法を用いて新学術領域で活発に議論されているキラルナノ物質に働く光圧・光トルクを明らかにするため、2本の金ナノロッドから構成される3次元キラルナノ構造を10nmの空間分解能で距離を制御して作製するプロセス（電子線ビームリソグラフィの２重露光とドライエッチング）を開発した。ナノロッド間の距離とねじれ角度を最適化することで、自然界の分子の1000倍大きい1.03のg値(キラリティーの指標)を実験と理論により実現した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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