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浮遊微粒子の光による冷却技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K17841
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅰ
原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関大阪大学

研究代表者

蓑輪 陽介  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50609691)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード光トラップ / イオントラップ / 冷却 / 微粒子 / 光浮遊 / 光冷却 / 光物性 / 光ピンセット / 量子エレクトロニクス
研究成果の概要

浮遊状態にあるナノメートル・マイクロメートルサイズの微粒子の、重心運動のエネルギーを低減すること、また微粒子から熱を奪うこと、本研究ではこれら2つの異なる冷却技術の開発に取り組んだ。まず、舞台となる浮遊微粒子を真空中に用意するための実験系を構築した。さらに、適切な冷却が可能な材料開発にも取り組み、設計通りのサイズの微粒子を多数作製可能であることを実証した。また、これら作製した微粒子が発光することも確認した。この結果は、冷却実現への大きなマイルストーンである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、微粒子を浮遊させるために、相補的な性質をもつ2つの異なる手法を開発した。一方は光トラップと呼ばれる手法で、もう一方はパウルトラップと呼ばれる手法である。これらは大きなサイズの粒子や、逆に小さな原子分子を対象としては盛んに研究されてきたが、本研究のようなナノメートル・マイクロメートルサイズの微粒子を真空中に浮遊させるために研究した例は少なく、学術的に新しい知見を得ることができた。また、冷却に適した材料開発にも取り組んでおり、サイズの制御が可能であること、発光すること、などを実証できた。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件)

  • [国際共同研究] ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Single-particle photoluminescence from cadmium selenide quantum dots fabricated via laser ablation in superfluid helium2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa*; Tatsuro Suzuki; Kenji Setoura; Syoji Ito; Hiroshi Miyasaka; Masaaki Ashida
    • 雑誌名

      Journal of Nanophotonics

      巻: 13 号: 01 ページ: 12506-12506

    • DOI

      10.1117/1.jnp.13.012506

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of cadmium selenide quantum dots with laser ablation in superfluid helium2018

    • 著者名/発表者名
      Minowa Yosuke、suzuki tatsuro、setoura kenji、ito syoji、miyasaka hiroshi、ashida masaaki
    • 雑誌名

      Proceedings Volume 10712, Optical Manipulation Conference

      巻: 10712 ページ: 17-17

    • DOI

      10.1117/12.2319016

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ tuning of whispering gallery modes of levitated silica microspheres2017

    • 著者名/発表者名
      Minowa Yosuke、Toyota Yusuke、Ashida Masaaki
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B

      巻: 34 号: 6 ページ: C20-C20

    • DOI

      10.1364/josab.34.000c20

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inner structure of ZnO microspheres fabricated via laser ablation in superfluid helium2017

    • 著者名/発表者名
      Minowa Yosuke、Oguni Yuya、Ashida Masaaki
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 号: 9 ページ: 10449-10449

    • DOI

      10.1364/oe.25.010449

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical fabrication and trapping of superconducting nanoparticles in superfluid helium2017

    • 著者名/発表者名
      Ashida Masaaki、Minowa Yosuke、Kumakura Mitsutaka, Takahashi Yuta, Matsushima Fusakazu, Moriwaki Yoshiki
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 103471 ページ: 10347-10347

    • DOI

      10.1117/12.2273278

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of semiconductor microspheres with laser ablation in superfluid helium2017

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa, Yuya Oguni, Masaaki Ashida
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 10252, Optical Manipulation Conference

      巻: 10252 ページ: 10252-10252

    • DOI

      10.1117/12.2274888

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Superconducting Micro Particles by Laser Ablation in Superfluid Helium2017

    • 著者名/発表者名
      Ashida Masaaki、Minowa Yosuke、Kumakura Mitsutaka、Takahashi Yuta、Matsushima Fusakazu、Moriwaki Yoshiki
    • 雑誌名

      OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2017)

      巻: - ページ: STh1J.4-STh1J.4

    • DOI

      10.1364/cleo_si.2017.sth1j.4

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 極限環境における光トラッピング ,2019

    • 著者名/発表者名
      蓑輪 陽介, 耿 溪, 小門 慶祐,芦田 昌明,
    • 学会等名
      新学術領域研究「光圧ナノ」第3回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] レーザー光による超流動ヘリウム中の量子渦の可視化と制御,2019

    • 著者名/発表者名
      蓑輪陽介, 耿溪, 小門慶祐, 芦田昌明,
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 微粒子の四重極直線型イオントラップによる浮遊・捕捉および光学的測定,2019

    • 著者名/発表者名
      上野翔生, 蓑輪陽介, 芦田昌明,
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Optical trapping of dielectric particles in superfluid helium2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa, Xi Geng, Masaaki Ashida,
    • 学会等名
      Optical Trapping and Optical Micromanipulation XV
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Semiconductor quantum dots fabricated via laser ablation in superfluid helium2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa, Tatsuro Suzuki, Kenji Setoura, Syoji Ito, Hiroshi Miyasaka, Masaaki Ashida
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of inner structure and optical properties of semiconductor microspheres2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Tatemoto, Yosuke Minowa, Masaaki Ashida
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical trapping of sub-micro particles in superfluid helium2018

    • 著者名/発表者名
      Xi Geng, Yosuke Minowa, Masaaki Ashida
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Cadmium Selenide Quantum Dots with Laser Ablation in Superfluid Helium2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa, T. Suzuki, K. Setoura, S. Ito, H. Miyasaka, M. Ashida
    • 学会等名
      The 5th Optical Manipulation Conference (OMC'18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超流動ヘリウム中での光トラップと量子渦の可視化,2018

    • 著者名/発表者名
      蓑輪陽介, 耿溪, 芦田昌明,
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超流動ヘリウム下におけるプラズモン共鳴トラッピング,2018

    • 著者名/発表者名
      小門 慶祐, 蓑輪 陽介, 瀬戸浦 健仁, 伊都 将司, 宮坂 博, 石田 周太朗, 笹木 敬司, 芦田 昌明,
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ分光による固体酸化物イオン伝導体のミクロポテン シャル評価法の確立,2018

    • 著者名/発表者名
      森本智英, 永井正也, 蓑輪陽介, 芦田昌明, 横谷洋一郎, 奥山勇治, 可児幸宗,
    • 学会等名
      第44回固体イオニクス討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] レーザーアブレーションによって作製した半導体微小球の内部構造とその光学的特性,2018

    • 著者名/発表者名
      建本晃宏, 蓑輪陽介, 芦田昌明,
    • 学会等名
      第29回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超流動ヘリウムにおける光を用いた量子渦の可視化及び操作,2018

    • 著者名/発表者名
      耿 溪, 蓑輪陽介, 芦田昌明,
    • 学会等名
      第29回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 逆ミセル法によるCdSサブマイクロ微粒子の作製とその光学評価,2018

    • 著者名/発表者名
      倉本翔平, 蓑輪陽介, 芦田昌明,
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of semiconductor microspheres with laser ablation in superfluid helium2017

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa, Yuya Oguni, Masaaki Ashida,
    • 学会等名
      The 4th Optical Manipulation Conference (OMC'17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Superconducting Micro Particles by Laser Ablation in Superfluid Helium2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Ashida, Yosuke Minowa, Mitsutaka Kumakura, Yuta Takahashi, Fusakazu Matsushima, and Yoshiki Moriwaki,
    • 学会等名
      CLEO 2017 (San Jose Convention Center, USA)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微粒子の表面イオントラップ2017

    • 著者名/発表者名
      蓑輪陽介, 芦田昌明
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体マイクロ微小球の内部構造と光学特性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      建本晃宏, 小國友也, 蓑輪陽介, 芦田昌明
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超流動ヘリウムにおける微粒子の光トラップ2017

    • 著者名/発表者名
      耿溪, 蓑輪陽介, 芦田昌明
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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