可光調控染料摻雜液晶微球在光渦流光鉗下之轉動行為

  • 賴 俊延

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

光鉗,乃是利用光束作為鉗子來抓取微米等級的顆粒,只是這個抓取的力臂並不是實體化的,它是利用被抓取物的光學性質搭配強聚焦的雷射光,利用動量轉移的方式限制微粒的位置,其輸入的光場與微粒的性質變化,能使微粒的操控具有多樣的效果,由於其非接觸與非破壞式的特點,光鉗在生醫及材料科學方面皆多有應用。本論文之實驗主要目的是研究染料摻雜液晶微球內部之液晶結構於紫外光照前後有所轉變,期間分別以具有自旋角動量(spin angular momentum SAM)與具有軌道角動量(orbital angular momentum OAM)光鉗作用下研究微球轉動行為之變化。 本實驗主要使用可調製光相位的特殊元件q-plate (QP)來產生光渦流場,並將此光渦流場與光鉗技術結合,使光鉗光斑強度具環性分布且同時帶有SAM與OAM。再以此光鉗光束抓取液晶微球,而微球內乃使用摻有光敏材料(偶氮染料)之向列型液晶,在照射紫外光下,會調製微球軌道轉動速度。另外,本實驗亦使用能對微球內液晶分子產生垂直和水平配向之界面活性劑,藉以製作出雙極型與輻射對稱型之液晶微球,此兩種結構之液晶微球受紫外光調制轉動結果不同。 實驗結果顯示,在具有SAM與OAM光鉗作用下可成?將角動量轉移給微球。在照射紫外光之下,輻射對稱型液晶微球軌道轉速會有所改變,這主要是因為光致染料產生異構化,從棒狀的trans態轉變至彎曲狀的cis態,使得液晶微球從輻射對稱型變成isotropic態,這時微球軌道轉速會增加,此改變乃與光鉗具有的圓偏振分量經過具有類似q-plate效果的輻射對稱型液晶微球所間接獲得的OAM有關;此外,光照後微球轉速增加幅度還與照射強度及微球尺寸有關。實驗亦發現,上述輻射對稱型液晶微球獲得的間接OAM,在使用雙極型液晶微球時,並不存在,這表示雙極液晶微球不具備類q-plate的特性。
Date of Award2017 Sep 1
Original languageChinese
SupervisorChia-Rong Lee (Supervisor)

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可光調控染料摻雜液晶微球在光渦流光鉗下之轉動行為
俊延, 賴. (Author). 2017 Sep 1

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