多数の光の渦を物質に転写して可視化することに成功！ ～物質中での渦の生成、消滅、操作の新展開～

多数の光の渦を物質に転写して可視化することに成功！～物質中での渦の生成、消滅、操作の新展開～

2025年12月 3日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科応用物理学専攻　教授　小野円佳

【概要】

千葉大学大学院工学研究院の尾松孝茂教授、千葉大学分子キラリティー研究センターの平山颯紀特任助教と、東北大学大学院工学研究科の小野円佳教授、木崎和郎助教、赵君婕 (Zhao Junjie) 学振外国人特別研究員と北海道大学電子科学研究所の田口敦清准教授の研究チームは、光の波面に複数の渦が同時に存在する多重光渦注^注1,2)を物质に転写して构造として可视化することに成功しました。また光のスピン角运动量と轨道角运动量のベクトル合成(光のスピン轨道相互作用^注3))の効果により、涡の大きさや位置が大きく変化することを见出しました。

この結果は、一つの光で多数の微小物質を同時に捕捉?輸送?回転?操作できる光マニピュレーション注4)の新たな技術として、渦の物理学、キラリティー化学など、非常に幅広い分野での応用が期待されます。本研究成果は、2025年11月18日に、学術誌Nanophotonicsで公開されました。

図1多重光涡で记録されたレリーフとコンピューターシミレーション解析により求めた涡。

【用语解説】

注1）光涡（ひかりうず）：光の波面（波の进行方向に対して垂直な等位相面）が、螺旋阶段のようにねじれた光のこと。波面の中心部に光が全くない暗点（位相特异点と呼ばれる波面の涡）があり、ドーナツ型の光强度分布を持っている。また、螺旋波面のねじれに由来して「轨道角运动量」という物理量を持つことが知られている。

注2）多重光涡（たじゅうひかりうず）：异なるねじれの回数（次数）を持つ光涡を合成してできた光で、一つの光の波面の中に复数の位相特异点（波面の涡）を同时に含んでいる光。

注3）光のスピン轨道相互作用：光は、螺旋波面に由来する「轨道角运动量」と、螺旋电场である円偏光に由来する「スピン角运动量」という2种类の回転の性质（角运动量）を持っている。これら2つが互いに强めあったり弱めあったりする现象を「光のスピン轨道相互作用」と呼ぶ。

【论文情报】

タイトル：Surface relief formation with light possessing multiple vortices
著者：Junjie Zhao, Kazuro Kizaki, Atsushi Taguchi, Madoka Ono, Soki Hirayama, Takashige Omatsu
雑誌名：狈补苍辞辫丑辞迟辞苍颈肠蝉
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