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2024-07-11 19:00:19
特殊なレーザー（赤）は電子（青）をらせん状に曲げることができる
博士。 Yiqi Fang、コンスタンツ大学
レーザーの助けにより、電子は質量と電荷の螺旋状の波に変換されました。
「カイラリティ、つまり利き手は、私たちの宇宙の興味深い、そしてまだ部分的に謎めいた特徴です」と、 ピーター・バウム ドイツのコンスタンツ大学で、コイルやL字型のブロックのようなキラルな物体は左手型か右手型のいずれかの形をとりますが、円や直線のような非キラルな物体は左手型か右手型かのどちらかの形をとりません。多くの分子や物質は 自然にキラルな、そしてそれが右利きか左利きかによって、その機能は変わります。しかし、バウム氏とその同僚は、非常に小さく基本的なもの、つまり単一の電子にキラリティーを付加する方法を考案しました。
電子は量子物体なので、 粒子のような挙動と波のような挙動実験によって異なるが、この実験では、研究者らは電子の波状性を利用した。まず、極めて高速な電子パルスを生成し、これを薄いセラミック膜に通して、粒子が特殊なレーザービームに当たるようにした。ビームは渦巻状の形状をしていた。 光の渦 その結果、同様の形状の電磁場が運ばれ、この電磁場は 波動関数つまり、そこを通過する各電子の波動特性です。
最後に、研究者たちはこれらの操作された電子を検出し、それぞれの質量と電荷の「期待値」を計算しました。これは、両方の特性がゼロでない量で測定される可能性が最も高い空間の場所です。これらの空間領域は、左巻きまたは右巻きが明確に示された 3 次元コイルの形状を形成しました。
ベン・マクモラン オレゴン大学の研究者は、キラル電子コイルを作る実験に以前から取り組んでおり、今回の新しい研究は「電子を形作る最先端の技術を非常に高度に進歩させたもの」だと述べている。研究チームはらせん状の電子を正確に制御できることを実証しており、これは画像化や既存材料の制御などの用途で粒子を使用する上で極めて重要になると同氏は述べている。
バウム氏とその同僚は、左巻きの電子コイルを右巻きの金ナノ構造に照射すると、左巻きの構造に照射した場合とは異なる跳弾パターンが生じることをすでに確認している。これにより、このようなコイルを使用して、化合物や電子機器のキラルな部分に選択的に影響を及ぼす可能性が開かれる。
研究室でこれらの奇妙な電子を作ったバウム氏は、今ではそれが自然界で独立して発生する可能性があるかどうかに興味を持っているという。「私たちはこうした可能性を探り始めています。」
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#レーザーは電子を質量と電荷のコイルに変えるのに役立つ