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Optical force spectroscopy

光力谱

基本信息

批准号：
22K18978
负责人：
笹木敬司
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18978/
关键词：
光圧単一ナノ粒子超高感度吸収分光運動量

项目摘要

ナノキャピラリー光導波路を用いた光圧共鳴吸収スペクトロスコピーシステムを構築している。ナノキャピラリーは、ガラスキャピラリーに熱をかけて延伸することにより、長さが数mm、外径が光波長程度、内径が数100 nmまで細くしたものである。これはpL～fLの試料溶液を入れるセルであるとともに、回折限界まで集光した高強度な光を長距離均一にシングルモード伝搬させる光導波路の機能を持つ。このナノキャピラリーにナノ粒子を分散した溶液を注入し、端面からレーザー光を入射して単一ナノ粒子の吸収による光圧（共鳴吸収力）を発生させ、粒子の並進運動から吸収断面積を定量解析する手法である。本手法により種々のナノ粒子について単一分子レベルの吸収断面積の定量解析やナノ粒子をの分離選別輸送が実現できる。１）ナノキャピラリーの伝搬モードと共鳴吸収力の理論解析：ナノキャピラリー光導波路にレーザー光を導入したときの伝搬モードや偏光特性、運動量解析、共鳴吸収力を詳細に解析し、最適なナノキャピラリーの設計および光圧粒子運動の流体力学・熱運動解析による計測感度・吸収解析精度を精査した。また、角運動量変換を伴う共鳴吸収過程におけるスピン・軌道角運動量の転写・保存・変換特性について理論解析した。２）光圧共鳴吸収スペクトロスコピーシステムの構築と性能評価：設計したナノキャピラリーを高精度に作製し、加減圧装置により微量試料溶液を精密に注入するとともに、半導体レーザーの角運動量を制御して入射させ、超高感度CCDカメラを搭載した光学顕微鏡を用いてナノ粒子の散乱から並進・回転運動をnm精度で解析するシステムを構築した。また、ナノファイバーを用いたナノ粒子光圧選別輸送の実験に成功している。さらぶ、共鳴吸収スペクトルや過渡吸収ダイナミクスの測定に挑戦している。

The ナノキャピラリナノキャピラリ optical wavepath を is constructed by the <s:1> た optical compression resonance absorption スペトロスコピトロスコピシステムをシステムをシステムをるるる. ナノキャピラリーは, ガラスキャピラリーに hot をかけて extension することにより, long さが mm, outside diameter degree, the number of inner がが wavelength of 100 nm まで fine くしたものである. これは pL ~ fL のを into the sample solution れるセルであるとともに, inflexion limit まで concentrated した high strength light なを long uniform にシングルモード伝 move させる optical wave function of road のをつ. このナノキャピラリーにナをノ particles dispersed しをた solution injection し, end face からレーザーを incidence して単 a ナのノ particles suction 収による light 圧 (resonance absorption 収) を発 raw させ, particle の hand movement から収 absorption area を quantitative analytic する gimmick である. This technique により kind 々のナノ particle について単 a molecular レベルの収 absorption area の quantitative analytic やナノ particle をの separation choose don't conveying が be presently できる. 1) ナノキャピラリナノキャピラリ伝伝 move モドとドと theoretical analysis of resonant suction force <e:1> : ナノキャピラリー optical wave road にレーザー light を import したときの伝 move モードや polarization characteristics, exercise parsing, resonance absorption 収を detailed analytical しに, optimum なナノキャピラリーの design および light 圧 particle motion の fluid mechanics, thermal motion resolution による measuring sensitivity, suction 収 analytical precision を fine check した. また and Angle of the workout - change をう resonance absorption 収 process におけるスピン, orbital angular exercise の planning to write, save, and variations in properties について theory analytical した. 2) Optical compression resonance absorption スペトロスコピトロスコピシステムシステム <s:1> construction と performance evaluation 価 : Design したナノキャピラリーをし the high-precision に cropping, add and subtract 圧 device によりを trace sample solution precision に injection するとともに, semiconductor レーザーの Angle exercise を suppression して incident させ, ultra high sensitivity CCD カメラを carry した optical 顕 micromirror を with いてナのノ particles scattered から hand in hand, back to the planning movement を nm accuracy analytical すでる Youdaoplaceholder0 builds た. Youdaoplaceholder0, ナノファバババをを the <s:1> experiment of optical compression separation and conveying of <s:1> たナノ particles に was successfully completed にてるるるるる. さらぶ, resonance absorption 収スペクトルや transition suction 収ダイナミクスの determination に pick 戦している.