2016 Fiscal Year Annual Research Report
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16H06017
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
赤松 大輔 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物理計測標準研究部門, 主任研究員 (90549883)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / レーザー冷却 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は極低温原子集団とミクロな物質の間で、どのような衝突課程が起こるか、その衝突レート・吸着レート等について詳しく調べる事である。
昨年度は、まず超高真空中にナノ粒子をトラップする真空装置の設計・組み立てを行った。排気時間を極力短くするため、なるべく体積が小さくなり排気スピードが上がるよう工夫した。
本研究ではSiナノ粒子の捕獲を目的としているが、予備実験として研究実績の多いSiO2ナノ粒子を用いた。SiO2ナノ粒子の溶液をエタノールで希釈し、市販の噴霧器によりナノ粒子を真空中に導入した。ナノ粒子を真空容器中に導入後、1030nmのYbYAGレーザーにより光トラップする事に成功した。トラップに必要なパワーはおよそ50mW程度であった。いくつかの噴霧器を試し、最も効率的にナノ粒子を光トラップに導入できる条件を見出した。大気中での光トラップの寿命は数時間以上であった。ナノ粒子によるトラップ光の散乱光をモニターする事により、大気圧中におけるナノ粒子のブラウン運動をリアルタイムに観察する事に成功した。さらに、ゆっくりとした排気を行う事で100Pa程度でも光トラップする事に成功した。この時、ナノ粒子が光トラップ中を調和振動する様子も観察する事に成功した。100Pa程度の真空度でも１時間程度の光トラップは可能であった。また、当初、想定していたような噴霧器による真空槽の汚染は観測されなかった。
来年度以降の予定であるセシウムの磁気光学トラップのための光源開発にも着手する事が出来た。また、来年度使用予定の高真空用高NA単レンズの設計も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度の最も重要な部分は、いかにしてナノ粒子を真空装置の中に導入するか、という事であったが、市販の噴霧器を用いることで実現でき、効率的にナノ粒子を光トラップする事に成功した。想定以上に簡単な方法で解決できたため、当初の計画以上に研究が進展し、低圧における光トラップの実験も行う事が出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、より低圧でのナノ粒子の光トラップを目標とする。そのために、超高真空中対応の特注レンズを使用する予定である。また、外乱の影響を受けにくくするため、光強度のコントロールによるナノ粒子の重心運動制御を行う予定である。
さらに、本研究の目的であるナノ粒子と冷却原子系の相互作用に関しても、理論的な側面からシミュレーションを行う予定である。
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