極低温で光ピンセットを実現 ~非常に低い温度下でも微粒子を遠隔操作可能な技術~

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2022-01-21 大阪大学,名古屋大学,科学技術振興機構

ポイント
  • 超流動ヘリウムという特異かつ非常に低い温度環境中で、光ピンセット技術により微粒子の捕捉を実現した。
  • これまで光ピンセット技術は、常温付近でしか行われてこなかったが、複数の実験技術を統合することで、世界で初めて1.4ケルビン(マイナス271.75度)という非常に低い温度下で、光ピンセット技術が適用可能であることを実証した。
  • 光ピンセット技術は、医学・生物・化学・物理など幅広い分野ですでに使われている。今回の研究により、この光ピンセット技術が極低温という新しいフロンティアに開かれる。また、今回実証された光ピンセット技術を用いることで、光を用いて超流動ヘリウム中の量子化された渦(量子渦)を操作する応用研究も期待される。

大阪大学 大学院基礎工学研究科の蓑輪 陽介 助教、芦田 昌明 教授らの研究グループは、名古屋大学 大学院工学研究科の亀山 達矢 准教授、鳥本 司 教授らと共同で、極低温下(1.4ケルビン=マイナス271.75度)での光ピンセットによる微粒子の捕捉を世界で初めて実現しました。光ピンセットとは、レーザー光を用いて微粒子を捕捉・固定する技術です。これまで微粒子の光ピンセット技術は、常温付近でしか行われておらず、異なる温度領域への適用が課題となっていました。

今回、蓑輪 陽介 助教らの研究グループは、複数の実験手法を統合することにより、世界で初めて、光ピンセット技術が極低温という環境に適用可能であることを証明しました。これにより、医学・生物・化学・物理で幅広く利用されてきた光ピンセット技術の低温環境への新たな展開が期待されます。

本研究成果は、米国科学誌「Optica」に、2022年1月21日(金)(日本時間)に公開されます。

本研究は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 個人型研究(さきがけ)「革新的光科学技術を駆使した最先端科学の創出」研究領域(研究総括:田中 耕一郎)における研究課題「光トラップ技術による量子流体力学の開拓」(課題番号:JPMJPR1909、研究者:蓑輪 陽介)の一環として行われました。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Optical trapping of solid nanoparticles in superfluid helium”
DOI:10.1364/OPTICA.447557
<お問い合わせ先>

<研究に関すること>
蓑輪 陽介(ミノワ ヨウスケ)
大阪大学 大学院基礎工学研究科 助教

<JST事業に関すること>
嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ

<報道担当>
大阪大学 大学院基礎工学研究科 庶務係
名古屋大学 管理部 総務課 広報室
科学技術振興機構 広報課

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