新奇物性開拓に向けた真空中の超低温ナノ粒子系の実現

在真空中实现超低温纳米粒子系统以开发新的物理特性

• 批准号: 15H06199
• 负责人: 相川 清隆
• 金额: $ 0.92万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-08-28 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15H06199/
• 关键词: ナノ粒子

本研究の目的は、ナノサイズの固体試料を真空中にレーザーで捕捉し、その内部温度を超低温まで冷却する新しいタイプの冷凍機を実現することにある。今までにないこのような技術を創出するため、本研究ではまず真空槽とその中に入射するレーザー光を分配する光学系、およびナノ粒子を観測するための光学系からなるプロトタイプの装置を製作した。従来研究では、ナノ粒子の材質としてシリカ(SiO2)を用いたものがほとんどであったが、本研究では粒子内部の温度を評価するために、フォトルミネッセンス分光のしやすいバンドギャップの小さな材質からなる粒子を扱う。この場合、トラップ光の波長がバンドギャップと近くなり、トラップ光を散乱しやすくなることから、トラップ可能であるかどうか未知であったが、本研究により、シリカではない5つの材質のナノ粒子をトラップできることを初めて示した。これにより、装置として様々な材質の粒子を扱えることを示すと共に、フォトルミネッセンス分光による粒子内部の温度測定という目的にむけた重要な基盤が得られたことになる。また、本研究を進める中で、ナノ粒子の安定した捕捉には、入射ビームをミラーで打ち返す必要があることを見いだした。これは、打ち返しにより光格子が形成されてトラップ光の作り出すポテンシャルが4倍の深さになると共に、粒子がトラップ光の散乱により一方向から受ける力をほぼ除去できるためであると考えられる。光格子という従来研究にない特徴の結果、複数の粒子が光格子の異なる位置に別々に捕捉されることを見いだしたこれらの結果を踏まえ、ナノ粒子の内部状態の冷却の予備段階として不可欠な重心運動の冷却に向けて、その鍵となるナノ粒子の運動の直接観察に成功した。

The purpose of this study is to capture the solid sample in a vacuum. The internal temperature is very low and the cooling is new. Today's までにないこのようなTechnologyするため、This research is based on the incident するレーザー light in the vacuum tank とその中にをDistribution of optical system, およびナノparticle を観measurement of optics system of からなるプロトタイプのdevices and production of した. In this study, the material of the particles, SiO2, was used, and the material inside the particles was used.のTemperatureをreview価するために、フォトルミネッセンスSpectralのしやすいバンドギャップの小さな Material からなるParticle を扱う. The occasion, the wavelength of the light,トラップ光を scattered しやすくなることから、トラップpossibleであるかどうかUnknown であったが、This research により、シリカではない5つのmaterialのナノparticlesをトラップできることを初めてshowsした.これにより, device として様々な material のparticle をえることをshow すと公に, フォトルミネッセThe temperature inside the spectroscopic particle is measured, and the purpose is to measure the temperature inside the particle.また、This study is about entering and exiting, and the particle stabilization and capture are necessary, and the incident and return are necessary.これは、beat the ちしによりlattice がform the されてトラップ光の为り出すポテンシャルが4 times the depth さになるとThe particle light is scattered and scattered in one direction, and the force is removed in one direction. The result of studying the special characteristics of the light grid and the differences between the complex particles and the light gridなるpositionにbie々にcaptureされることを见いだしたこれらのresultをstepまえ, the internal state of the particle is cooled and the preliminary stage is not allowed to be cooled by the movement of the center of gravity, and the movement of the particle is directly observed successfully.

项目成果

Towards understanding the collisional dynamics of cold nanoparticles

理解冷纳米粒子的碰撞动力学

• 发表时间: 2016
• 作者: Naoto Watanabe;Junghwan Kim;keisuke Ide;Hiramatsu Hidenori;Hideo Hosono;and Toshio Kamiya:;Kiyotaka Aikawa
• 通讯作者: Kiyotaka Aikawa

ナノ粒子組成分析選別装置及びナノ粒子組成分析選別方法

纳米粒子成分分析筛选装置及纳米粒子成分分析筛选方法

• 发表时间: 2015