오사카부립대학(학장 다쓰미사 마사히로) LAC-SYS연구소의 팀(오사카부립대학대학원 이학계 연구과 부소장)은 지바대학(학장 도쿠쿠 츠요시) 대학원 공학연구원/분자 키랄리티 연구센터의 오마츠 타카시게 교수·센터장과의 공동연구에서 빛 소용돌이 아래에서의 나노입자의 공전운동이 빛의 스핀에 의해 가속·감속되는 새로운 원리를 규명했다.
▣ 전통적인 연구로 알려진 것
• 빛 소용돌이는 궤도 각운동량을 갖고, 트랩한 물체를 태양 주위를 돌아다니는 지구처럼 공전운동시키고, 또 원편광의 빛은 스핀각운동량을 갖고, 트랩한 물체를 그 자리에서 자전시킨다.
• 큰 물체를 빛 소용돌이로 트랩하면 물체는 그 자리에서 자전하고, 궤도 각운동량은 자전운동을 유도한다.
▣ 이번의 새로운 발견
스핀 각운동량을 갖는 원편광의 빛에 의해 입자의 공전운동을 가속·변조하는 입자조작의 새로운 원리를 발견
▣ 앞으로의 전망
물질의 광조작기술의 한층 더 고도화에 공헌이 기대된다. 예를 들면 빛으로 입자를 깨끗이 배열하는 기술이나 빛의 힘을 이용한 레이저 가공기술 등에 응용 가능
개요
예를 들면 유원지에 있는 컵 놀이기구는 스테이지 위에서 컵이 공전하는 것과 동시에, 각각의 컵 자체도 자전하지만 자전이 공전의 속도에 영향을 미치는 일은 없습니다. 한편 빛으로 작은 입자를 조작할 때 그러한 이상한 현상이 발생할 수 있습니다.
빛으로 물체를 움직일 수 있는 것은 이미 상식이 되어 있으며 본 연구에서는 빛 소용돌이라 불리는 소용돌이를 감는 광선 아래에서 공전운동하는 나노입자 집단의 속도를 광자의 스핀에 의해 가속·변조할 수 있는 새로운 원리를 이론적으로 규명했습니다. 이 성과는 물질의 광조작기술을 보다 고도로 하는 것이며, 예를 들어 빛으로 입자를 깨끗이 배열하는 기술이나 빛의 힘을 이용한 레이저 가공기술 등의 발전에 공헌할 것으로 기대됩니다.
본 연구 성과는 미국화학회(ACS)의 과학논문잡지 'Nano Letters'에서 공개되었습니다.
논문 제목
Interparticle-Interaction-Mediated Anomalous Acceleration of Nanoparticles under Light-field with Coupled Orbital and Spin Angular Momentum
출처 참조 번역
- Wikipedia
- 光のスピンが光渦によるナノ粒子の公転運動を加速する新原理を解明！
https://www.osakafu-u.ac.jp/press-release/pr20190705/
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