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

限制电子系统和谐振光的纳米结构材料之间的机械相互作用理论

• 批准号: 03J03933
• 负责人: 飯田 琢也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J03933/
• 关键词: ナノ物質; 光マニピュレーション; 原子トラップ; 励起子; レーザー; 量子ドット; 量子力学; クロマトグラフィー; 共鳴

近年、ナノサイエンス・ナノテクノロジーにおいてナノ物質の空間的配置や運動を高精度に制御することは重要な課題とされている。研究代表者らは、微視的(量子力学的)光学応答理論に基づき、電子的共鳴光をナノ物質に照射した場合にナノ物質が受ける輻射力の性質についての研究を行いナノ物質の光操作の可能性を探ってきた。本年度は、(1)前年度に独自に開発した数値計算技法を用いて2つのナノ物質が共鳴光照射条件下で受ける力についての詳細な研究(2)前年度に導出に成功した解析的表式の応用による複数のナノ物質が共鳴光から受ける輻射力の解析的表式の導出を行った。(1)の作業によって、ナノ物質内のポラリトン(電子系が光と結合した状態)が別のナノ物質中のポラリトンと光を介して結合し水素分子の量子力学的状態と似たポラリトニック分子と呼ばれる状態を形成し、この状態の結合・反結合状態を光励起することで引力・斥力が生じることが明らかになった。また、(2)の作業によって、(1)の数値計算手法では困難であった、さらに多数のナノ物質が存在する場合やさらに広い範囲に渡って任意の配置でナノ物質が分布する場合も取り扱える手法の開発に成功した。現在、この新手法を用いた研究の第1歩として、ナノ物質の配置によって変化するポラリトニック分子の性質と輻射力の関係を探っている。その結果、(1)で扱っていたような対称な配置の場合には光励起できなかった光学的に禁制な状態でも配置によっては励起可能となり、条件によっては1つのナノ物質が受ける輻射力の数百倍もの引力・斥力が生じることが明らかになった。また、ナノ物質間の距離が光の波長と同程度離れている場合でも、条件によっては運動を制御するのに十分な力が生じることも明らかにした。(日本物理学会第60回年次大会、EQEC2005にて発表予定)。

近年来，在纳米科学和纳米技术中控制纳米材料的空间排列和运动一直是一个重要问题。基于微观（量子机械）光学响应的​​理论，研究人员研究了纳米材料对纳米材料的辐射时所接受的辐射力的性质，并探索了纳米材料光持持光的可能性。今年，我们进行了（1）对两种纳米材料在上一年独立开发的数值计算技术下在谐振光照射条件下获得的力的详细研究，以及（2）通过在上一年中成功地将多种纳米材料从共鸣表中获得的辐射表获得的辐射力的分析表表达式。据透露，在纳米材料与另一纳米材料的纳米材料结合中，偏振子（电子系统与光线绑定到光线的状态）通过光与极化子结合，形成了一种称为北极分子的状态，类似于氢分子的量子机械状态，并在这种状态下在这种状态下产生了有吸引力的和抑制的状态。此外，由于（2）中的工作，我们成功地开发了一种可以处理存在许多纳米材料或纳米材料以任意布置分布在更较大范围内的方法，而纳米材料则在（1）中的数值计算方法上很难做到。目前，作为使用这种新方法的研究的第一步，我们正在研究根据纳米材料的排列而变化的极化分子和辐射力的性质之间的关系。结果，据表明，在对称排列的情况下，如（1）中，即使在无法进行光激发的光学禁止状态下，也可以根据排列来实现激发，并取决于条件，取决于有吸引力的和排斥力，比辐射力大几百倍，而辐射力是一个nananomatorial hatanomatialial hatemialial hatemialial hatemialial hatemialial sective的。还揭示了即使纳米材料之间的距离与光的波长相距甚远，也可以在某些条件下产生足够的力来控制运动。 （演讲将在日本物理学会第60届年度会议上举行，EQEC 2005）。

项目成果

Takuya Iida, Hajime Ishihara: "Radiation Force Induced by Resonant Light : from Atom to Nanoparticle"Jouranal of Luminescence. (発表予定)(未定). (2004)

Takuy​​a Iida、Hajime Ishihara：“共振光引起的辐射力​​：从原子到纳米粒子”发光杂志（预定）（待公布）。

ナノ物質の操作方法およびその利用

操纵纳米材料的方法及其用途

• 发表时间: 2004

Takuya Iida, Hajime Ishihara: "A New Type of Optical Manipulation of Nanoscale Objects"QELS Technical Digest(2003). QWA7 (2003)

Takuy​​a Iida、Hajime Ishihara：“纳米级物体的新型光学操纵”QELS 技术文摘（2003 年）。

Optically-induced mechanical interaction between semiconductor quantum dots under an electronic resonance condition

电子共振条件下半导体量子点之间的光致机械相互作用

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physica E 26
• 作者: S.Fujiwara;M.Hashimoto;T.Itoh;H.Nakamura;長田 俊人;K.Kobayashi;T.Osada;E.Ohmichi;N.Hanasaki;N.Hanasaki;T.Osada;E.Ohmichi;M. Nagira;K. Shimada;X. Y. Cui;K. Terai;Mitsuharu Higashiguchi;T. Saitoh;S. Kaneyoshi;N. Tobita;Y. Miura;J. F. Douglas;Y. Takata;M. Higashiguchi;X. Y. Cui;M. Nagira;Shin-ichi Fujimori;H. Iwasawa;M. Arita;M. Arita;T. Hirahara;T. Kinoshita;H.Negishi;S.Negishi;K.Shimada;R.Eguchi;S-i.Fujimori;K.Shimada;X.Y.Cui;M.Higashiguchi;Y.Miura;M.Sawada;S.Negishi;Y.T.Cui;T.Yokoya;島田賢也;K.Shimada;M.Higashiguchi;A.Ino;K.Yaji;Y.Takata;K.Mimura;Y.Takeda;H.Iwasawa;X.Y.Cui;R.Eguchi;H.Shiozawa;T.Saitoh;K.Iori;K.Shimada;Y.Takata;H.Iwasawa;M.Higashiguchi;島田賢也;K. Shimada;島田賢也;K. Shimada;K. Shimada (Edited by S. Hufner)共著;M.Ashida;K.Inaba;T.Iida;K.Miyajima;T.Iida
• 通讯作者: T.Iida

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)

Takuy​​a Iida、Hajime Ishihara：“限制极限的半导体量子点的光学操纵理论”Physica Status Solidi (b) Vol238・No.2 (2003)。