Optical cooling of nanoparticles in hybrid trap

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18KK0387
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Minowa Yosuke 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (50609691)
• Project Period (FY): 2019 – 2022
• Keywords: ナノ粒子 / 浮揚オプトメカニクス / フィードバック冷却

Outline of Final Research Achievements

Systems based on nano/microparticles trapped and levitated in a vacuum using light or electric fields are attracting attention as one of the ideal mechanical oscillators without clamping. By targeting such levitated systems, it is possible to control their motion by measuring the motion of their center of mass and providing feedback based on the measurement results. In this study, we proposed and demonstrated a new, versatile, and simple method for measuring the center-of-mass motion. Furthermore, we showed that it is actually possible to cool the center-of-mass motion using the proposed measurement method.

Free Research Field

光物理・量子エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界的に立ち上がりつつある、真空中の浮遊微粒子システムにおいて、トラップするための手法によらずに適用可能な、重心運動測定技術を提案した。この測定技術はシンプルでありながら、リアルタイム性が確保されており、実際に重心運動の冷却にも利用可能である。また、この手法はCMOSカメラによる画像取得とマイクロコントローラによる画像解析に基づくものであり、顕微鏡システムなど、別の技術への応用も可能であると期待される。