일본 도쿄 농공대학의 우메다 노리히로 교수, 대학원생의 와타나베 다이스케씨는 빛을 사용하여 마이크로미터 크기의 미소한 소용돌이를 만드는 데에 최초로 성공했다. 이 크기에서는 액체의 소용돌이는 생기기 어려우나 수저에 가라앉은 입자군에 정반대의 두 방향으로부터 빛을 비추어 입자군을 원주방향으로 움직임으로써 소용돌이가 생겼다. 비접촉, 비파괴로 소용돌이를 만드는 것이 특징으로, 세포의 회전제어 등의 다양한 응용을 예상된다.



수 밀리미터 각 이하의 크기에 집적된 화학분석장치 「마이크로ＴＡＳ（타스）」의 교반 메커니즘으로서 사용하면 화학물질이나 디옥시리보핵산(ＤＮＡ) 등을 신속히 분석할 수 있다. 수저에서 거의 전부 반사(전반사)하는 각도로 빛을 입사시킨 경우, 실제는 빛이 수백나노미터 정도의 극히 얼마 안 되는 두께로, 수저보다 위로 배어 나온다. 배어 나온 빛이 수저에 가라앉은 입자에 비추면 그 일부는 입자를 움직이는 에너지가 된다. 이번에 이 현상을 이용했다.



실험에서는 유리제 프리즘 위에 water hole을 만들어 물보다 약간 무거운 직경 ２０마이크로미터의 라텍스 입자를 가라앉혔다. 그 다음, 수저에서 전반사하는 각도로 방향이 정반대인 ２지점으로부터 각각, ３００밀리와트의 근적외광을 조사했다. 한 개의 빛은 ３９７×３００마이크로미터의 타원상으로 느리게 좁혀 들어가며, 입자 수십개의 저면에 동시에 비춘다. 이로써 입자군은 일정한 방향으로 움직이기 시작하는데 또 한 개의 빛을 약간 떨어진 경사진 위치에 비춤으로써 입자군의 움직임이 원주방향이 되도록 했다. 생긴 소용돌이는 타원형으로 최대 ２５０×１５０마이크로미터이다. 최고 매분 １２회전하고, ３―４분 지속했다. 소용돌이의 주변에는 입자가 없어져 도넛 모양의 공간이 형성되어 있었다. 소용돌이의 좌우 회전은 빛의 입사방향에 따라 선택할 수 있다. 또한 빛을 비추는 것을 중지하면 소용돌이는 물의 저항으로 곧바로 멈춘다.



앞으로는 직경 １마이크로미터의 입자를 사용하여 직경 １０마이크로미터의 소용돌이를 만드는 것이 당면한 목표로 "계면활성제를 사용하여 소용돌이가 보다 부드럽게 회전하도록 하고 싶다"고 우메다 교수는 밝혔다.


(원문)

http://www1.kisti.re.kr:9100/contents/servlet/board.util.DownloadServlet?f=/upload/bclee4/light1.htm
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