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物理:電子渦ビームの生成と応用

Nature 467, 7313 doi: 10.1038/nature09366

渦ビーム(位相特異点をもつビームとしても知られる)は、らせん状に回る波面からなり、伝播方向の周りに角運動量が生じる。光子渦ビームは、マイクロメートルサイズの粒子を操作する光ピンセット、角運動量を与えるマイクロモーター、光や電波での情報伝送におけるチャネル容量の改善、天体物理学などへの応用に広く利用されている。ごく最近、電子の渦ビームが実験により実現された。今回我々は、透過電子顕微鏡において汎用的なホログラフィック再構成法を利用して、渦電子ビームを生成したことを報告する。この方法は、従来の電子顕微鏡で渦電子ビームを生成する、再現性のある手法である。また、電子エネルギー損失分光法に渦電子ビームを用いてどのように材料の磁性状態を検出し、その特性を説明できる可能性があるかも示す。今回の結果は、電子渦ビームが特にナノ材料の分析や操作といった新しい応用に有望であり、容易に生成可能であることを示している。

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