2003 Fiscal Year Annual Research Report
電子系を閉じ込めたナノ構造物質と共鳴光の力学的相互作用の理論
Project/Area Number |
03J03933
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
飯田 琢也 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)
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Keywords | ナノ物質 / 光マニピュレーション / 原子トラップ / 励起子 / 共鳴 / レーザー / 量子力学 / クロマトグラフィー |
Research Abstract |
研究代表者らは前年度まで、電子的共鳴光を単一のナノ物質に照射した場合の応答場を微視的光学応答理論により計算し、得られた場をマクスウェルの応力テンソルに代入してナノ物質が受ける力の性質を調べてきた。またこの結果に基づき、個々のナノ微粒子の量子力学的個性を利用した新しいタイプの光マニピュレーションを提案してきた。本年度は、(1)研究代表者らの理論的方法がどれぐらい小さな物質まで適用できるかの検討(2)超流動液体ヘリウム中で実証実験を行うための考察(3)単一の共鳴準位を持つ任意形状のナノ物質に光が及ぼす力を計算できる数値計算技法の開発を新規購入した計算機を用いて行った。(1)の作業によってミクロからマクロまで適用可能な輻射力の解析的表式の導出に成功し、その表式がサイズの小さな極限でCohen-Tannoudjiらが導出した原子に対する表式と一致することを確認した。さらに、後者には現れなかった、付加的な項が存在し、サイズの大きなナノ物質の場合にはこれが重要な役割を果たす条件があることを明らかにした(DPC '03にて発表)。また、(2)では現実的な光源に近い条件を想定し、超流動液体ヘリウム中で拡散の効果がある場合でも、ナノオーダーでサイズ分布する微粒子をマクロなオーダーで空間分離できることを示し、伊藤研究室との共同研究を開始した。一方、(3)の作業により開発された手法により、ナノ物質に共鳴光が及ぼす力の形状依存性を調べた。その結果、形状に応じて異なる偏光の入射光が及ぼす力の性質が大きく変化することが分かった。さらに、共鳴光を照射された複数のナノ物質が存在する場合にそれらの間に生じる力学的相互作用が、条件によって引力・斥力になるという特異な振る舞いをすることも明らかにした(日本物理学会第59回年次大会、第51回応用物理学関係連合講演会、QD2004、IQEC 2004にて発表予定)。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] Takuya Iida, Hajime Ishihara: "A New Type of Optical Manipulation of Nanoscale Objects"QELS Technical Digest(2003). QWA7 (2003)
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[Publications] Takuya Iida, Hajime Ishihara: "Theory of the Optical Manipulation of Semiconductor Quantum Dots Confining Exactions"Physica Status Solidi (b). Vol238・No.2. 241-245 (2003)
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[Publications] Takuya Iida, Hajime Ishihara: "Radiation Force Induced by Resonant Light : from Atom to Nanoparticle"Jouranal of Luminescence. (発表予定)(未定). (2004)
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[Publications] Takuya Iida, Hajime Ishihara: "Mechanical Interaction between Nano Objects Induced by Resonant Light"IQEC Technical Digest(2004). IWG2 (2004)