光トラッピングにおける形状誘起力場

光ピンセットの進歩と二光子重合システムの普及により、非球形粒子を作製し、トラップすることは日常的な操作になりつつある。光ビームと粒子の両方を整形することにより、光学系から力学系への運動量の流れを精密に制御することができる。しかし、そのような系のふるまいを理解し、予測することは、従来の光学的にトラップされた微小球体の場合と比べると非常に複雑である。本論文では、光学力密度の性質に基づく、概念的に新しくかつ単純な方法を報告する。我々は、この方法の実例として、受動的な力クランプとして機能する整形粒子を設計し、製作した。さらに我々は、光学的にトラップされたプローブとしてこの整形粒子を利用して、表面トポグラフィーを画像化できることを実証した。今回報告した設計基準をさらに応用すれば、生体分子の力学を調べる新しいセンサーや、光で作動させるマイクロマシンの開発にもつながる可能性がある。