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真空浮遊ナノ粒子で超高感度力センシングを実現
November 28, 2013, Barcelona--ICFO、ICREA、Romain Quidant教授のPlasmonナノオプティクスグループとETHのLukas Novotny教授の研究グループは、ナノメカニカル共振器を用いてこれまでて最高の力感度を達成した。
機械共振器の設計と製造における最近の進歩にもかかわらず、今日までのところ、支持材との物理的な接触を通じた環境結合によってQファクタは制約を受けている。この制約を克服するために、今回の成果では、締め付けロスがないように、真空中に光学的に浮遊させた物体を利用することを提案した。
ICFOの研究チームは、高真空条件でナノ粒子を光学的に浮遊させ、ナノメカニカルやマイクロメカニカルシステムでこれまでに観察された中で最高のQファクタを計測した。超高Qファクタと多量の微小なナノ粒子とを組み合わせることで、室温で前例のない力感度が得られる。このシステムは、非常に感度が高いので、ナノ粒子と残りの空気分子との衝突から来る弱い力が同システムを非線形領域に推し進める。この研究は、超高Qファクタナノ共振器が本来非線形的に振る舞うことを初めて実証した。
この新しいタイプのナノメカニカル共振器は、超高感度力センシングへの新たな道を開くものであり、量子物理学の実験的研究を利するものである、と研究チームは説明している。
機械共振器の設計と製造における最近の進歩にもかかわらず、今日までのところ、支持材との物理的な接触を通じた環境結合によってQファクタは制約を受けている。この制約を克服するために、今回の成果では、締め付けロスがないように、真空中に光学的に浮遊させた物体を利用することを提案した。
ICFOの研究チームは、高真空条件でナノ粒子を光学的に浮遊させ、ナノメカニカルやマイクロメカニカルシステムでこれまでに観察された中で最高のQファクタを計測した。超高Qファクタと多量の微小なナノ粒子とを組み合わせることで、室温で前例のない力感度が得られる。このシステムは、非常に感度が高いので、ナノ粒子と残りの空気分子との衝突から来る弱い力が同システムを非線形領域に推し進める。この研究は、超高Qファクタナノ共振器が本来非線形的に振る舞うことを初めて実証した。
この新しいタイプのナノメカニカル共振器は、超高感度力センシングへの新たな道を開くものであり、量子物理学の実験的研究を利するものである、と研究チームは説明している。