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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750042/
• 关键词: 顕微分光; 微粒子; 光共振; 表面・界面; 高速現象; レーザートラッピング; 顕微分光; 微粒子; 光共振; 表面・界面; 高速現象; レーザートラッピング

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。

诸如聚合物乳胶和微胶囊之类的微粒最近吸引了作为新功能材料的组成部分的关注，并作为运输可以放置在生物体或微区中的物质的培养基。通过这些应用，研究了测量每个微粒，表面和界面内发生的物理和化学现象的研究，并阐明反应机制及其动态特性变得越来越重要。在这项研究中，我们使用微米级的微粒粒子开发了一种全新的方法，用于对具有高灵敏度和精度的单个细颗粒进行光谱测量，这些微粒可以由于表面张力作为一种光谐振器而获得高球体。该方法基于这种现象，即当光激发球形细颗粒中的材料并发出时，会产生和共鸣。这是一种通过观察谐振的波长和Q值来精确分析良好粒子界面附近的材料状态的技术，由于折射率和吸收而敏感地改变。分析了使用光学显微镜，激发脉冲光源的原型系统，光谱测量设备和用于控制的计算机，分析了细染料掺杂的聚合物颗粒的界面，证明了该技术的有效性。此外，可以通过使用高强度脉冲激发在细颗粒中诱导激光振荡，并开发了一种方法来使用这种脉冲振荡光对细颗粒进行超高速度现象的时间分辨测量。此外，通过引入利用光的辐射压力的激光诱捕技术，我们还试图自由操纵细颗粒，控制细颗粒之间或细颗粒与其他物质之间的相对位置，以及由物理科学引起的各种现象的动态光谱，例如与高空间分辨率相互作用。