光を使った新しい物質操作の扉を開く！光ホプフィオンの3次元構造を可視化

光ホプフィオンの可視化に成功した研究が、物質科学と物理学の新たな展開を促しています。本記事では、千葉大学を中心とする研究チームが行った成果とその意義について詳しく紹介します。

研究の背景

近年、光ホプフィオンという物質の特性が注目を集めています。ホプフィオンは、3次元空間においてスピンが絡み合い、独特の結び目構造を形成することで、安定した物性を示します。主に不揮発性メモリのキャリアとして期待されているこの物質は、物性物理学や情報科学において重要な役割を果たしています。この研究の目的は、光の特殊な渦状構造である光ホプフィオンを利用して、物質中に新たな渦構造を創出できるかを探ることです。

研究成果の概要

千葉大学分子キラリティー研究センターの尾松教授、Srinivasa Rao Allam特任講師、そしてアメリカのデューク大学のLitchinitser教授らを含む研究チームは、光ホプフィオンを使用してアゾポリマーに3次元の渦構造を転写する実験に成功しました。この研究では、532ナノメートルのレーザーを用いて光ホプフィオンを生成し、アゾポリマー膜に照射。すると、膜の表面には光ホプフィオンの偏光の入れ子構造を表現した半月状の凹凸が形成されました。

光ホプフィオンの生成プロセス

実験では、光ホプフィオンを右回りと左回りの円偏光を持つビームを組み合わせることで生成しました。生成した光ホプフィオンを集光器を使用してアゾポリマー上に照射し、照射した位置に応じた複雑なレリーフ構造を形成しました。この成果により、従来の光の使い方を超えた新たな物質操作の可能性が広がっています。

物質科学への影響

光ホプフィオンを使った物質の操作は、特に通信やデータストレージにおいて大きな役割を果たすと考えられています。生成されたレリーフ構造は、3次元の偏光を有効に活用することで、今後は超高密度の光データストレージにも応用できる可能性があります。

この研究結果は、2024年11月9日に学術誌ACS Photonicsに掲載され、物理学や材料科学における重要な知見を提供しています。研究チームは今後、異なる材料での実験も行い、新しい光ホプフィオンの生成方法を探求していく計画です。