Investigation of the nonlinear relaxation of electrophoresis phenomenon by ultra-high sensitive laser using self-mixing laser

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粒子径がnmの粒子の電気泳動現象では、粒子周囲のイオンの追従特性を反映した非線形効果が伴うため、泳動速度の時間依存性がべき乗則に従うことが予言されている。しかし、この時間依存性を観測するには高光感度、高時間分解能の光散乱計測手法が必須であり、未だ観測結果は報告されていない。我々はこれまで、固体レーザーを用いて微弱散乱光を高感度で検出するオリジナルの自己光混合効果の研究を展開してきた。この手法では、レーザー光を試料に照射することで生じる散乱光をレーザーに帰還させると、散乱帰還光と発振光が干渉し、発振レーザー光が強度変調される。変調された発振レーザー光には試料の情報が重畳されており、レーザー光を検出器で観測することで試料の状態が評価できる。この自己光混合法を用いて、コロイド分散液(粒子径330 nm)の泳動速度の時間依存性が観測できた。観測された泳動速度の時間依存性は指数関数から逸脱し、べき乗則を示した。しかし、粒子径1μm以下では、散乱光強度は粒子径の減少と共に急激に減少するため、既存の自己光混合法では粒子径が10 nm以下の粒子の泳動現象の実時間観測ができない。そこで本研究は、自己光混合法の高光感度化を達成し、粒子径が0.1 nm～1μmの粒子の電気泳動現象の実時間観測を行い、泳動現象の全容を明らかにすることを目的とする。本年度の研究では、自己光混合法の高光感度化を推進した。具体的には、1.計測原理の確認、2.ルビーレーザのセットアップ、3.変調速度の時間依存性の取得と解析を行った。また、オリジナルの手法で、ガウス形状のルビーレーザ光の発振を達成した。次年度は、このCW発振を達成し、自己光混合法の超高感度化を達成する。