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Formation and process clarification of temperature-shrinkable twisted wire by optical vortex

光涡旋温缩绞线的成型及工艺阐明

基本信息

批准号：
22K04772
负责人：
豊田耕平
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、光渦と金属イオン添加ハイドロゲルを組み合わせ、ツイストワイヤという新奇カイラル構造体を形成することを目的としている。温度応答性ゲルを用いた物性制御素子として、ツイストワイヤの形成プロセスとハイドロゲル物性の関係評価を行い、自在に捩じれピッチや屈折率を制御できる温度伸縮ツイストワイヤ開発を目指している。光還元反応を用いた金属析出を行い、光渦を用いて捩じれ構造を持ったツイストワイヤを作成し、その物性を計測することで、新奇カイラルソフトマテリアルの創成を目指す。本助成期間では、NIPAMの温度変調特性の測定と、ゲル内部に形成される構造体の形状と過程について、時間更新型のビーム伝搬法を開発しシミュレーションを行った。NIPAMの温度変調特性については、ホットプレート上で温度を上昇させた結果の直径変化を計測し、７０度で６０％程度までゲルサイズが非線形的に減少することが分かった。一方で光透過率は温度が上がると低下し、サイズと透過率のバランスを考える必要があることがわかった。さらに時間更新型のビーム伝搬法を用いて、金螺旋構造形成の過程を確認した。このビーム伝搬法では、光の入力に応じて屈折率が変化し、導波路が形成された。この導波路上に再度光を入力することで、光の導波経路が変化するように設計した。その結果、光渦が入射してから約2秒で、焦点部分での導波路がねじれることが確認された。さらに、そのねじれ方向は光渦の軌道角運動量に応答していることが明らかになった。これらの結果から、温度変調型ハイドロゲルによる金螺旋構造の形成に関する研究を、理論面と実験面の両面から進めることができることが示唆された。

In this study, the formation of novel structures was studied by adding light vortex and metal particles. temperature response property control element, temperature response property control element The optical element is used for metal precipitation, and the optical vortex is used for metal structure formation, and the optical properties are measured. The temperature variation characteristics of NIPAM, the shape and process of structure formation, and the development of time-dependent structure transformation method are studied. The temperature variation characteristics of NIPAM are measured at 70 ° C and 60%, respectively. On one side, the light transmittance rises and falls due to temperature, and it is necessary to check the light transmittance and transmittance. The process of gold spiral structure formation was confirmed by the application of time renewal method. The transmission of light and light into the system, the change in refractive index, the formation of waveguide. The optical waveguide is designed to re-enter the optical waveguide. As a result, the light vortex is incident for about 2 seconds, and the waveguide in the focal part is confirmed. The direction of the vortex is different from the orbital angular motion of the vortex. The results of this study show that the formation of gold spiral structure is related to the temperature change of the surface.