光励起を利用した量子ドットに対する常温液体中で可能な新しい運動操作・選別法の開発

利用光激发开发室温液体中量子点的新运动操纵和选择方法

基本信息

批准号：
22K04870
负责人：
熊倉光孝
金额：
$ 2.5万
依托单位：
University of Fukui
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 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04870/
关键词：
量子ドット泳動トラップマニピュレーション

项目摘要

我々は、数nmサイズの半導体微粒子である量子ドットの運動を、光励起と電場を組み合わせて操作する手法を確立し、その物理的メカニズムを明らかにすることを目的に研究を進めている。従来、このような中性ナノ粒子に対する運動操作は困難とされてきたが、本研究はこれを常温液体中において実現する他に類を見ない研究であり、量子ドットの選別や構造化などの重要な応用展開も期待される。本研究では、この量子ドットの運動が、均一電場と集光レーザーで操作できることを実証するとともに、その操作特性から力の発生機構の解明を試みるものである。特に、初年度である本年度は、試料溶液に均一電場を印加することができるフローチャンネルセルと、このセル中の量子ドットの密度分布をモニターするためのイメージング装置に構築に取り組んだ。それぞれについての進捗状況は以下の通りである。(1)セル内に印加する電場を3次元的に数値計算し、溶液のフローを確保しながら均一性の高い電場を印加できる電極配置を構築した。また、セル内の溶液の流速を低速域で精密に制御するため、シリンジポンプを利用したフローコントロールシステムも製作し、量子ドット溶液の導入・電場印加についての準備が整った。(2)量子ドット分布のイメージングには、N.A.= 0.4 の対物レンズを用いた蛍光顕微鏡を新たに構築した。実測した倍率は約21倍、分解能は0.7μmである。また、被写界深度を確認したところ、焦点から光軸上を10μm離れると3μm程度のボケが発生することも確認した。今後、これらのイメージング系の特性に基づいて、トラップ光や励起光に必要な特性の評価を進め、量子ドットのトラップに進む予定である。本研究2年目となる次年度は、今年度開発した装置を用いて、強電場中を低速で流れる量子ドットに対し、新たに集光ビームと励起光を導入し、焦点位置でのトラップを確認する計画である。

我们正在进行研究，旨在建立一种通过光激发和电场相结合来操纵量子点（几纳米大小的半导体粒子）运动的方法，并阐明其物理机制。传统上，操纵中性纳米粒子的运动被认为是困难的，但这项研究的独特之处在于它在室温液体中实现了这一点，也有望得到重要的应用。在这项研究中，我们将证明可以使用均匀电场和聚焦激光来操纵量子点的运动，并将尝试从操纵特性中阐明力的产生机制。特别是今年，即第一年，我们致力于构建一个可以向样品溶液施加均匀电场的流道单元，以及一个成像装置来监测该单元中量子点的密度分布。每个项目的进度状态如下。 (1)我们对电池内部施加的电场进行了三维数值计算，构建了一种电极布置，可以在保证溶液流动的同时施加高度均匀的电场。此外，为了在低速时精确控制池内溶液的流速，还制作了使用注射泵的流量控制系统，并完成了引入量子点溶液和施加电场的准备工作。 (2) 为了对量子点分布进行成像，我们使用 N.A. = 0.4 的物镜构建了一种新型荧光显微镜。实际放大倍数约为21倍，分辨率为0.7μm。我们还检查了景深，发现如果将光轴上的焦点移开10μm，就会出现约3μm的模糊。未来，我们计划根据这些成像系统的特性，评估捕获光和激发光所需的特性，并转向捕获量子点。明年，也就是这项研究的第二年，我们将使用今年开发的设备，向强电场中低速流动的量子点引入新的聚焦光束和激发光，并将其捕获在焦点位置我们计划确认这一点。