毎分600億回転するナノローターを開発、真空の謎解明に利用

パデュー大学、北京大学、清華大学、量子物質科学共同イノベーションセンター(北京)などの研究チームは、ナノ粒子を毎分600億回という超高速で回転させる技術を開発したと発表した。人工物としてはこれまでで最も高速で回転するナノスケールのローターであるとしている。量子力学における真空の性質などを調べるための実験ツールとして利用できるという。研究論文は「Physical Review Letters」に掲載された。

レーザーによる光ピンセットの技術を用いて、170nm径サイズのシリカからなるダンベル型ナノ粒子を真空中に浮かべ、これを振動または回転させた。直線偏光しているレーザー光を用いるとナノ粒子は振動し、円偏光のレーザー光を用いるとナノ粒子を回転させることができる。

空中で振動するダンベル型ナノ粒子は、一種のトーションバランス(ねじり秤)として機能する。トーションバランスは微小なモーメントの測定に適しており、1798年に英国の科学者ヘンリー・キャヴェンディッシュが行った万有引力定数と地球の密度を測定する実験で使われたことでも知られる。

キャヴェンディッシュのトーションバランスは、両端に鉛球のついた天秤棒を細いワイヤーで吊り下げてバランスさせた装置であった。

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パデュー大学研究チームのTongcang Li氏とJonghoon Ahn氏 (出所:パデュー大学、写真：Vincent Walter)
https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/images/001l.jpg

(左)直線偏光のレーザー光によってダンベル型ナノ粒子が変位角θで振動。
(右)円偏光のレーザー光によってダンベル型ナノ粒子が回転 (出所:パデュー大学)
https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/images/002l.jpg

https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/