Development of novel optical manipulation systems based on the design of environment and luminescence

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本課題では、以下のように発光光圧技術の実現を明瞭に示すための典型的かつ具体的研究課題を取り上げている。[1]誘導放出による光圧発生の実証と発光ナノ粒子の選別を通した発光線狭線化。[2] 金属基板上のペロブスカイト薄膜の発光によるオプトメカニクス機構の実証。[3]極低温下でのμeVオーダーの超精密発光線選別とナノ粒子集団の超蛍光光圧の観測。これらのそれぞれにおいて以下のような成果があった。[1]NV 中心を持つダイヤより遙かに細い線幅、かつ大きな振動子強度を持つSiV 中心を一つレベルで含有するナノダイヤの作製に成功し、これを水中で「吸収光圧」で選択的に輸送し、SiV含有ダイヤの濃縮、及び発光線幅の狭線化が確認出来た。単一発光中心含有ナノダイヤの初めての光圧輸送の成功である。誘導放出を用いた光圧発生の実証への大きな足がかりとなった。[2] 超低振動冷凍機で熱雑音を究極的に抑え、機械的振動と発光特性の計測が可能な測定系を構築した。また、ペロブスカイトによる膜状機械振動子と鏡面基板からなる光共振器構造を形成し、発光強度の大幅な増大とピークシフトを確認した。これにより、薄膜の発光振動計測が可能であることが確認できた。これにより二次元材料を架橋して高精度な機械的共振測定を行う技術が整った。[3] 超流動ヘリウム中で微粒子を捕捉・操作する要素技術を開発し、ナノ微粒子の光トラップに成功した。また、超蛍光状態にある粒子に対する光圧を記述する理論の定式化に始めて成功した。これにより、超流動ヘリウム中でナノ粒子の発光線の超精密選別を行い、また極低温下での超精密な発光光圧操作や超蛍光による光圧の観測を行う準備が整った。