疑似単極溶媒における荷電微粒子流の確率挙動とLangevin Dynamics

伪单极溶剂中带电粒子流的随机行为和朗之万动力学

• 批准号: 18J10338
• 负责人: 名倉 諒
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10338/
• 关键词: 光圧; Brown運動; ナノ粒子; 吸光

ナノ流路内の特定の領域に対象物質を拘束する手法の一つとして知られるEntropic trapは，一方向の流動を加えることでBrown運動と外力の拮抗による確率的流動を引き起こす．本研究では，ナノ流路における新奇な分子操作技術の確立を目指し，光圧を用いた電気的拘束，Brown運動，イオン誘起流れによるナノ粒子の確率的挙動を解析する．流動するナノ粒子が光圧によって弱く拘束されるとき，粒子はBrown運動によって確率的に拘束から離脱し，下流へと輸送される．この現象は拍動的な粒子輸送手法として期待される．外力として光圧を加えたLangevin方程式を支配方程式とし，様々なレーザー出力に対して拘束から離脱する粒子数の確率密度を算出することにより，ナノ粒子の離脱の主要因を特定した．すなわち，光圧が流体抵抗よりわずかに弱い場合にはナノ粒子は流動によって押し流され，わずかに強い場合にはBrown運動によって確率的に離脱していることが明らかとなった．また，入力する光圧場として軌道角運動量を有する光渦の理論モデルに基づきナノ粒子の運動を解析したところ，光硬化性樹脂にUV光の光渦を照射した場合に見られるらせんファイバーの形成メカニズムの解明に貢献する成果を得た(R. Nagura et al., OSA Continuum, 2(2019), pp. 400-415)．光硬化の初期過程において，モノマー分散液に光が吸収され，核となるナノ粒子が生成されるとする仮説を立て，光圧の影響によりナノ粒子が描くらせん軌道からファイバーのらせん構造を考察した．その結果，ナノ粒子の直径および光硬化性樹脂の吸光係数をパラメータとしてナノ粒子の描くらせん軌道を算出することにより，吸光によって直径10 nmオーダーのナノ粒子が生成されたとすれば，先行研究の実験で得られたらせん構造の周期を再現できることが示された．

A method of restraining a target substance in a specific field in a flow path is to increase the flow rate in one direction by adding Brown motion and resisting external force. This research aims to establish novel molecular manipulation techniques for Naomi flow channels, and analyze the accurate movement of Naomi particles due to the constraints of light pressure and electricity, Brown motion, and info-induced flow. The particle flow is controlled by the light pressure, and the particle flow is controlled by the light pressure. This phenomenon is expected to be the method of particle transport. The Langevin equation governs the external force and the particle number density. The light pressure of the fluid resistance is weak, the particle flow is weak, the Brown motion is strong, the accuracy of the particle flow is high, and the light pressure of the fluid resistance is weak. The theoretical analysis of the motion of the particles in the optical vortex due to the influence of the optical pressure field on the orbital angular motion of the photocurable resin is carried out in the case where the optical vortex due to UV light is irradiated. Nagura et al., OSA Continuum, 2(2019), pp. 400-415). In the initial stage of photocuring, the dispersion absorbs light, and the particles are generated. The structure of the particles is investigated under the influence of light pressure. As a result, the diameter of the particle and the absorption coefficient of the photocurable resin were calculated. The absorption diameter of the particle was 10 nm.

项目成果

Numerical Study on Dynamical Behavior of Nanoparticles in Optical Vortex

纳米粒子在光涡旋中动力学行为的数值研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Ryo NAGURA;Tempei TSUJIMURA and Satoyuki KAWANO
• 通讯作者: Tempei TSUJIMURA and Satoyuki KAWANO

Computational Study of Nanoparticle Trapping and Releasing in Optical Force Fields near Channel Wall with Thermal Fluctuations

热涨落通道壁附近光力场中纳米颗粒捕获和释放的计算研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Ryo NAGURA;Fumika NITO;Tetsuro TSUJI;Kentaro DOI and Satoyuki KAWANO
• 通讯作者: Kentaro DOI and Satoyuki KAWANO

光圧によるナノ粒子捕捉と偶発流動現象

光压捕获纳米颗粒和意外流动现象

• 发表时间: 2018
• 作者: Y. Kakimoto ;T. Ichikawa;H. Onoshita;T. Kinpara;A. Ishiyama;S. Noguchi;宮下 健人;北村隆行;山下真司;名倉諒，辻徹郎，土井謙太郎，川野聡恭
• 通讯作者: 名倉諒，辻徹郎，土井謙太郎，川野聡恭

Theoretical Study on Nanostructure Formation by Angular Momentum Projection of Optical Vortex

光涡旋角动量投影形成纳米结构的理论研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Ryo NAGURA;Tempei TSUJIMURA;Tetsuro TSUJI;Kentaro DOI;and Satoyuki KAWANO
• 通讯作者: and Satoyuki KAWANO

Coarse-grained particle dynamics along helical orbit by an optical vortex irradiated in photocurable resins

• DOI: 10.1364/osac.2.000400
• 发表时间: 2019-02-15
• 期刊: OSA CONTINUUM
• 影响因子: 1.6
• 作者: Nagura, Ryo;Tsujimura, Tempei;Kawano, Satoyuki
• 通讯作者: Kawano, Satoyuki