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テクノロジー

姉妹光子を用いて波長の 1/380 の分解能を達成する計測手法 27

ストーリー by reo
理研や JST は擬人化解説をするべきだね 部門より

XERE 曰く、

理研と名大の研究グループは、「姉妹光子」を用いて波長の 1/380 という超高空間分解能を達成する手法を考案した (理研のプレスリリースJST のプレスリリースdoi:10.1038/nphys2044より) 。

これまでの光学的手法では観測光の波長に対して 1/10 (= 数百Å) の分解能が限界であり、それよりも細かい分解能で計測を行うためには X 線を用いる必要があった。しかし X 線での計測結果はあくまで X 線が反射・吸収された結果であり、ある波長の入射光に対して物質内の電子がどのように振る舞うか (光学応答) の計測はできなかった。

今回の手法は理研が 2007 年に実現したパラメトリック下方変換の高精度測定 (理研のプレスリリース) を利用したもの。この過程において 1 つの X 線の親光子から異なる波長の 2 つの姉妹光子に分裂し、分裂した妹光子に応答する物質の挙動を姉光子で観察することが出来る。今回の実験では Spring-8 で波長 1.12 Åの親光子から波長 1.13 Åの姉光子と波長 206 Åの妹光子を発生させ、206 Åの光に対する物質の光学応答を 1.13 Åの分解能で観測したとのこと。

これによる半導体技術に与える影響などをスラド読者諸兄に訊いてみたい。

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  • by manmos (29892) on 2011年07月25日 15時28分 (#1991800) 日記

    姉妹で「みどり」ってのは知ってますが…

    #ま、早い者勝ちということで、基本的なボケを…

  • 波長の1/10の分解能ってのは, やっぱりスクイーズド光 [jsap.or.jp]を使っているのでしょうか? このぐらいだと, なんとか不確定原理をうまくあざむいているって感じで理解できるかどうかって境界線なのですが, 今回の物だと何が何やらというかんじですね.

    ちなみに, こうした観測って量子力学的なトリックを使っているので, 古典的な物理学の範疇(今のところ液浸露光って段階)の半導体露光プロセスとは, 直接的な関係は無いと思ってよいのではないでしょうか.

    • スクイーズド状態は,共役な量のうち一方の分散を非常に押さえた状態と言うだけで,波としての性質からくる分解能の限界を上げられるわけではないんじゃないかと.
      #元々のばらつきからきていたぼやけは無くせますが.

      今回の論文で言っている1/10ってのは,表面プラズモンなどの近接場を利用した測定のことです.まあ近接場は通常の伝播していく波のように波長で制限される分解能ってのは無くなってきますからね.

      >半導体露光プロセスとは, 直接的な関係は無いと思ってよいのではないでしょうか.

      露光技術そのものに関してはそうなんですが,例えば半導体ベースのオンチップ光送受信部分の光学応答の局所構造解析のようなものだとか,(今回は光学励起+構造解析ですが)伝導電子励起+構造解析を組み合わせた局所構造解析と言った形での利用ならあり得るのではないかと.

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  • 最初何を言っているのかわからなかった。

    「“姉妹”光子を利用して波長の380分の1という超高空間分解能を達成  」
    「Visualizing the local optical response to extreme-ultraviolet radiation with a resolution of λ/380」

    という表現自体が正確でないと思います。

    観察に使っているのは「姉」光子なので 波長は1.13A(オングストローム)
    (なんでエネルギーが高い方が姉なのかなあ)なので 0.5オングストロームが観察できてあたりまえ。
    励起に用いている「妹」光子の波長を引っ張り出すのはおかしいです。

    目を引き付けるためのプレスリリースならまだしも、論文の題名としてはだめだめだと思うけどなあ。
    • JSTのプレスリリースより。

      この時、応答を調べたい光の波長に“妹”光子を選び、“姉”光子をX線に選ぶと、物質が“妹”光子に応答している様子を“姉”光子で観察することができます。“姉妹”光子は1つの“親”光子から生まれるため、“姉”光子と“妹”光子に一種の共同作業をさせることができるのです。

      ということらしいから。

      たしかにぶつけてるのはX線でも、あたかも別波長をぶつけたかのような応答が得られるのなら、別にいいんじゃないの?

      --
      1を聞いて0を知れ!
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  • by Anonymous Coward on 2011年07月25日 15時29分 (#1991801)

    理研や JST は擬人化解説をするべきだね部門より

    ハンコ絵師がアップを始める頃?

  • by Anonymous Coward on 2011年07月25日 15時57分 (#1991824)

    Spring-8の放射光によるX線レーザー?を利用したみたいだけど
    簡単に利用できる設備じゃないよね。

    • 共同利用施設なので、申請すれば比較的簡単に使わせてもらえると思いますよ。

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      • by Anonymous Coward
        国内割り当ての競争率は高いみたいですよ、あそこ。
        東工大のある研究室で後一歩ってところまで実験進んだんだけど枠使いきっちゃってて、
        急遽枠持ってる所探して台湾の大学と共同研究ということにして、その枠使わせてもらって最後まで実験して論文出せたってのが2chの科学+の記事になってました。
        • そりゃ、「簡単に」っていっても、ヨネスケのようにいきなり押しかけて晩ご飯もらったりはできませんよ…。

          まずそれなりのバジェットを用意して協力研究機関に入れてもらって、(国によっては、研究所から共同研究者である旨のレターをもらってビザをとって……)って所からしなくても利用できるって意味でした。

          親コメント
        • by Anonymous Coward

          さすがに急に使うのは難しい。
          ビームライン持ってるところ(保持してる企業だとか、理研だとか)に頼まないとなかなか。頼めば結構何とかなるけど。
          #そういうところに知り合い作っとくとお得。

          SPring-8に限らず、この手の大型施設は半年とか1年前に次期の割り当てを申請する。で、この普通の施設利用だと採択率6-7割だから、そんなに競争率が高いわけじゃない。
          もちろん、倍率がいくらだろうとつまらない(というかわざわざビームライン使う必要性の薄い)テーマは蹴られるけど。

        • by Anonymous Coward
          たしかSP8全体の共有BLの競争率は2倍に行かないくらいかな? 緊急性があれば予備枠もあります。
          ただ、今年は筑波のPFが地震で止まったのでほとんどそちらの人たちに割り振られたようですが。
          今回利用しているのはBL19LXU、理研の専用ラインですが、装置的には他の所でもできるのではないでしょうか。

          #XFEL発振をたれこもうと思いつつ忘れていたAC

    • by Anonymous Coward

      X線自由電子レーザーなどではない普通の放射光光源なんで、それほど特殊ってわけでもありません(高輝度化はされてるけど)。
      昔に比べると放射光施設も数が増えてますし利用もいろいろ増えてるんで、まあ普通の大型実験設備みたいなもんです。
      #通常の四軸なんかに比べれば特殊ですが。

  • by Anonymous Coward on 2011年07月25日 16時45分 (#1991872)
    というところがミソなのでしょうかね?

    分解能というと、今回の条件でのサンプリング定理に相当するものが
    計算できそうな気がするんですよね。でも自信は無し(笑)。
    • by Anonymous Coward on 2011年07月25日 16時56分 (#1991882)

      >○○倍関係にない

      というか、レンジが大きく異なります。
      一方は100eVで極端紫外域(これが光学的な応答を引き起こす)、もう一方が11keVでX線領域(こちらで構造をモニタする)です。
      今回の実験だと、PDCで相関を持ったこの二つの光子が同時に発生しますので、前者が構造を歪めながら、同時にその歪んだ構造を後者で検出することが可能になります。そのため、光学応答による構造変化が直接検出できる、と。
      #単なる同時照射だと、光吸収で歪んだり(しかも少数派)再放出で元に戻ったりが乱雑に混じった領域を、X線で平均化しながら見ることになってしまう。
      #また、発生する二つの光子の位相に相関があることも重要になります。

      親コメント
      • by Anonymous Coward
        > 相関を持ったこの二つの光子
        > snip
        > 発生する二つの光子の位相に相関があることも重要

        こっちの方が重要なのかな、というのがようやくわかりました。orz
  • by Anonymous Coward on 2011年07月26日 4時19分 (#1992161)

    「光」が女性名詞だから?

    まあ「分裂した弟を観察する兄」とかいう言い回しは、この季節少々暑苦しく感じるが。

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