強力な短UV渦を生成する新方法

March, 4, 2020, Moscow--Skoltech 教授 Sergey Rykovanovを含む国際研究グループは、強力な「ねじれ」パルスを生成する方法を発見した。研究グループが発見した渦は、新しい材料の研究に役立つ。研究成果は、Nature Communicationsに発表された。

電磁波は、エネルギーと運動量を運び、光圧を発揮することが知られている。これは、1900年にロシアの物理学者、Pyotr Lebedevが実験的に証明した。ほとんど知られていない事実は、電磁波は、角運動量も持つ、すなわち物体を捩じることである。角運動量(捩じる能力)は、2つの方法で伝えられる。まず、物体を楕円または円偏光電磁波で照射して回転モーメントを起こし、Sadovsky効果を生成する。2番目に、「渦巻」波構造、つまり軌道角運動量(OAM)を持つ電磁波で物質を捩じる。そのような能力をもつ可視光またはIR域の電子パルスは、すでに通信に用いられており、光通信ネットワークのデータ転送能力を高めている。UV域で強いOAMパルスを生成することは、かなり難しい。解決すれば、それは空間的(数10ナノメートル)、時間的(数100アト秒)スケールで新しい材料の探求と開発に新たな可能性を開く。そのような高分解能可視化は、材料の特性研究と予測に使用できる。

研究グループは、強い短UV OAMパルス生成の簡単な方法を提案した。

「数学モデリングによりわれわれが獲得した“UV 渦”をパルスに適用することができる。捩じれ波面とともにわれわれのパルスは、数100アト秒の時間幅を持つ。比較のために、電子は数100アト秒程度の範囲で水素原子に一つの“変革”をもたらした」とSergey Rykovanov教授は説明している。

研究グループは、UV渦効果の現実的な3Dシミュレーションを確実にするために世界で､またロシアで最も強力なスーパーコンピュータを使った。これには、昨年Skoltechに導入されたZhoresスーパーコンピュータも含まれる。

現在、チームは渦探索実験を準備している。
　強力なアト秒UV渦は、様々な材料や凝縮物質で電子運動力学の研究で新開地を開くと研究者は考えている。
(詳細は､https://www.skoltech.ru)