微粒子の光共振現象を利用した動的分光法の開発

利用微粒的光学共振现象开发动态光谱

基本信息

批准号：
05750042
负责人：
笹木敬司
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高分子ラテックス、マイクロカプセルなどの微粒子は、新しい機能材料の構成要素として、また、生体内や微小領域に置ける物質輸送の媒体として最近注目されているが、これらの応用に伴い、微粒子一個一個の内部や表面・界面で起こる物理化学現象を計測して反応機構やその動的特性を明らかにする研究の重要性が高まっている。本研究では、表面張力により高い真球度が得られるマイクロメートルオーダーの微粒子を一種の光共振器として利用し、高感度・高精度に単一微粒子の分光計測を行う全く新しい手法を開発した。本手法は、球形微粒子内の物質を光励起し発行させると表面波が発生して共鳴する現象に基づくもので、屈折率や吸収によって敏感に変化する共振波長やQ値を観測して微粒子界面近傍の物質状態を精密に解析する手法である。光学顕微鏡、励起用パルス光源、分光測定装置、および制御用のコンピュータを組み合わせて試作したシステムにより、色素をドープしたポリマー微粒子界面の解析を行い、本手法の有効性を示した。また、高強度のパルス励起により微粒子内でレーザー発振を誘起することが可能であり、このパルス発振光を用いて微粒子における超高速現象の時間分解測定を行う手法を開発した。さらに、光の放射圧を利用したレーザートラッピング技術を導入して微粒子を自在に操ることにより、微粒子間あるいは微粒子と他の物質との相対的な位置を制御して、エネルギー移動などの物理科学的相互作用による種々の現象を高空間分解能で動的分光計測することも試みた。

聚合物乳胶和微胶囊等细颗粒最近作为新型功能材料的成分以及作为在生物体和微观区域中运输物质的介质而引起人们的关注，这些研究测量内部、表面和界面上发生的物理化学现象以阐明反应机制。它们的动态特性变得越来越重要。在这项研究中，我们开发了一种全新的方法，通过使用微米级颗粒作为一种光学谐振器，通过表面张力实现高球形度，以高灵敏度和高精度对单颗粒进行光谱测量。该方法基于以下现象：当球形颗粒内部的物质受到光激发和发射时，会产生表面波并发生共振，并观察到根据折射率和吸收而敏感变化的共振波长和 Q 值。并在粒子界面附近进行检测，这是一种精确分析物质状态的方法。使用结合了光学显微镜、激发脉冲光源、光谱仪和控制计算机的原型系统，我们分析了染料掺杂聚合物颗粒的界面，并证明了该方法的有效性。此外，可以通过高强度脉冲激发在微粒内引发激光振荡，并且我们开发了一种使用这种脉冲振荡光对微粒中超快现象进行时间分辨测量的方法。此外，通过引入利用光的辐射压力自由操纵微粒的激光捕获技术，我们可以控制微粒之间或微粒与其他物质之间的相对位置，从而使我们能够改进能量转移等物理科学。我们还尝试了动态光谱。以高空间分辨率测量由相互作用引起的各种现象。