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ハイブリッドトラップされた微粒子の光冷却

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0387
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))

配分区分基金
研究分野 物性Ⅰ
研究機関大阪大学

研究代表者

蓑輪 陽介  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (50609691)

研究期間 (年度) 2019 – 2022
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
キーワードナノ粒子 / 浮揚オプトメカニクス / フィードバック冷却 / 浮揚エレクトロメカニクス / Paul trap / 微粒子 / イオントラップ / 光トラップ / オプトメカニクス
研究成果の概要

光や電場などを用いて、真空中に捕捉され浮遊した状態にある微粒子に基づくシステムは、支持物のない理想的な機械振動子の一つとして注目されている。このような浮遊した微粒子を対象として、その重心運動を測定し、その測定結果をフィードバックすることで、運動を制御する事が可能となる。本研究では、汎用かつシンプルな新たな運動の測定手法を提案・実証した。さらにこの測定手法を用いることで、重心運動の冷却が実際に可能であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] ユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン(英国)2019

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 光を用いた量子渦・量子流体研究の新展開2023

    • 著者名/発表者名
      蓑輪 陽介
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 78 号: 4 ページ: 204-208

    • DOI

      10.11316/butsuri.78.4_204

    • ISSN
      0029-0181, 2423-8872
    • 年月日
      2023-04-05
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imaging-based feedback cooling of a levitated nanoparticle2022

    • 著者名/発表者名
      Minowa Y.、Kato K.、Ueno S.、Penny T. W.、Pontin A.、Ashida M.、Barker P. F.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 93 号: 7 ページ: 075109-075109

    • DOI

      10.1063/5.0095614

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visualization of quantized vortex reconnection enabled by laser ablation2022

    • 著者名/発表者名
      Minowa Yosuke、Aoyagi Shota、Inui Sosuke、Nakagawa Tomo、Asaka Gamu、Tsubota Makoto、Ashida Masaaki
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 18

    • DOI

      10.1126/sciadv.abn1143

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical trapping of nanoparticles in superfluid helium2022

    • 著者名/発表者名
      Minowa Yosuke、Geng Xi、Kokado Keisuke、Sato Kentaro、Kameyama Tatsuya、Torimoto Tsukasa、Ashida Masaaki
    • 雑誌名

      Optica

      巻: 9 号: 1 ページ: 139-144

    • DOI

      10.1364/optica.447557

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] レーザーアブレーションを用いた量子渦の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      蓑輪陽介
    • 学会等名
      第7回超高速光エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子渦の可視化とダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      蓑輪陽介
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第43回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 孤立したSiO2マイクロ微小球の光学的・弾性的性質の評価2022

    • 著者名/発表者名
      尾松浩太朗,蓑輪陽介,芦田昌明
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 真空下でPaulトラップにより捕捉されたシリカマイクロ微小球の運動解析2022

    • 著者名/発表者名
      江口晃平,蓑輪陽介,芦田昌明
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 超流動ヘリウム中での近赤外レーザーを用いたシリコン微粒子の光トラップ2022

    • 著者名/発表者名
      安井裕貴,蓑輪陽介,芦田昌明
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Optical tweezers in superfluid helium2022

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa
    • 学会等名
      The 15th Asia Pacific Physics Conference (APPC15)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Feedback cooling and cryogenic optical trapping2022

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa
    • 学会等名
      1st Levinet conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cryogenic optical tweezers in superfluid helium (cancelled due to flight disruption)2022

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa
    • 学会等名
      Quantum Engineering of Levitated Systems
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical trapping of silicon nanoparticles in superfluid helium2022

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa
    • 学会等名
      Optical Manipulation and Structured Materials Conference (OMC 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cryogenic optical tweezers and more2022

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Minowa
    • 学会等名
      Macroscopic Quantum Machines
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Paulトラップ中に浮遊した帯電ナノ粒子のフィードバック冷却2021

    • 著者名/発表者名
      加藤慶祐, 蓑輪陽介, Peter Barker3 芦田昌明
    • 学会等名
      第32回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] イオントラップされたナノ微粒子の冷却に向けたリアルタイム画像処理2020

    • 著者名/発表者名
      加藤慶祐, 蓑輪陽介, Peter Barker, 芦田昌明
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-02-06   更新日: 2025-01-30  

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