熱プラズモニック効果を用いた微小気泡の生成とその周辺に発生する対流の制御

摘要

ごく少量の流体（マイクロ流体）を扱う研究分野は"microfluidics"と呼ばれ，この100年ほどの間に急速に発展してきた。特に最近では，一細胞分析やDNAの塩基配列決定や合成など，マイクロ流体中で生体分子を一つ一つ操作•分析する研究が重要視されている。しかしこれらの研究の根幹となるマイクロ流体を輸送•攪拌する技術は未だに改善の余地を残している。高さや幅が数十nmから数百μm程度の狭い流路（ナノ•マイクロ流路）の中では粘性が支配的となるため，水などの液体を攪拌するのは容易ではない。%Gold nanoparticles absorb light efficiently at their resonant frequency and convert it to heat within several picoseconds, which is called "thermoplasmonic effect." Its highly localized heat generation under laser irradiation enables us to generate a microbubble in water. Around the microbubble, rapid Marangoni flow is induced because of the steep temperature gradient around the laser spot on the gold nanoisland film. This thermoplasmonic Marangoni flow is well-controlled by the laser spot position, laser power, and dissolved gasses in water, which is found to be useful for particle accumulation, sorting, focusing, and mixing in microfluid.