電漿子奈米結構與入射光作用產生的光力流線對奈米粒子之光漩渦捕捉

研究電漿子奈米結構與光作用產生的光漩渦機制，探討對周遭的奈米粒子的捕捉光力。光漩渦的範圍可小於光波的繞射極限，能精確地捕捉周遭奈米粒子，進行物理/化學操控。產業應用性:結合微流道晶片，做為懸浮奈米粒子的檢測，例如半導體濕式製程中清洗或蝕刻液中懸浮奈米粒子的檢測，或空氣中PM2.5的濃度檢測。學術價值:探討光漩渦對奈米粒子的捕捉及電漿子結構對光場的自旋與軌道交互作用。研究分成數值模擬與實驗兩部份: 數值模擬以多重極子多重中心展開法，輔以有限元素法。分析高斯光束照射陣列式電漿子奈米結構及周遭的介電奈米粒子的電磁場，以馬斯威爾應力張量，計算作用於奈米粒子的光力與光力矩，探討光力流線場形成的光漩渦(optical vortex)對非接觸模態捕捉影響。在奈米結構的近場處，因縱向/橫向自旋角動量密度的不均勻而形成光漩渦，研究光場自旋與軌道作用對光力與光力矩影響。探討聚體的間隙對光漩渦的影響。並考慮布朗運動干擾，以奈米粒子運動方程式計算其漂移範圍，評估各種奈米結構的光力捕捉能力。實驗以光鉗技術進行量測，利用顯微鏡之物鏡將線性或圓形偏極雷射光束，照射於聚焦離子束或電子束顯微技術製作的雙聚體、三聚體、四聚體等陣列式結構，並以暗場聚光器加上CCD及精密控制的xyz載台以觀察螢光奈米粒子的運動軌跡。探討光漩渦對捕捉奈米粒子的光力學行為，並與數值模擬結果比較。並將該技術結合微流道晶片，做為稀疏懸浮奈米粒子的檢測。

系統編號:PB10907-3541
原計畫編號:MOST109-2221-E182-061