エバネッセント円偏光によりキラルなナノ粒子の選択的輸送に成功 ~キラル分子の非接触光学分離技術の確立に向けた重要な一歩~

2026-04-24 東京理科大学,分子科学研究所

東京理科大学と分子科学研究所の研究グループは、エバネッセント円偏光を用いてナノ光ファイバー上でキラルなナノ粒子を選択的に輸送することに成功した。対向伝搬する2つの光で非キラルな力を打ち消し、キラリティに依存する光圧のみを抽出することで、円偏光の切り替えだけで粒子の移動方向や速度を制御できることを実証した。さらに、サイズや形状にばらつきのある粒子群でも有効性を確認し、ナノスケールでのエナンチオマー分離の実現可能性を示した。従来困難だった微弱な光圧の利用を克服した本手法は、非接触でのキラル分子分離技術の確立に向けた重要な進展であり、創薬や化学合成分野への応用が期待される。

エバネッセント円偏光によりキラルなナノ粒子の選択的輸送に成功 ~キラル分子の非接触光学分離技術の確立に向けた重要な一歩~
図: ナノ光ファイバー上のナノ粒子のエバネッセント光による輸送実験。
(左)ファイバーの片側から円偏光を入射した場合のナノ粒子の位置と速度の変化。
(右)ファイバーの両側から直線偏光と円偏光を入射した場合のナノ粒子の位置と速度の変化。

<関連情報>

ナノファイバーのエバネッセント場におけるナノ粒子のキラリティ選択的光輸送 Chirality-selective optical transport of nanoparticles in the evanescent field of a nanofibre

Georgiy Tkachenko,Akiyoshi Suda,Hyo-Yong Ahn,Yamato Iida,Ichiro Kurihara,Koki Saito,In Han Ha,Yining Xuan,Ki Tae Nam,Hiromi Okamoto & Mark Sadgrove
Nature Communications  Published:16 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-71585-8

Abstract

Selective optical manipulation of nanoparticles according to their chirality is a challenge due to the relatively small size of the chirality-dependent optical force. Here, we introduce the evanescent field of optical nanofibres as a promising tool for such manipulation. Using circularly polarised fibre modes, we demonstrate strongly chirality-selective optical transport of a chiral nanoparticle. Our experiments, backed by simulations, show that right- and left-handed circularly polarised modes produce clearly distinct velocities of optically trapped chiral nanoparticles along the nanofibre. Furthermore, using a counterpropagating mode configuration, the non-chiral component of the optical force can be cancelled, yielding selective forward and backward transport. The chiral optical force was found to be significant even for particle ensembles with natural variations in size and form, implementing optical separation of chiral enantiomers at the scale of 100 nm. Further development towards waveguide-assisted enantioselective manipulation approaching the molecular scale can be envisaged.

1701物理及び化学
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