Organization
Undergraduate School School of Science and Technology Professor
Title
Professor
External link
Research Areas
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Natural sciences / Semiconductors, optical and atomic physics / 量子エレクトロニス
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Nanotechnology/Materials / Optical engineering and photonics / レーザー分光学
Research History
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Meiji University Professor
2003.10
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Meiji University Associate Professor (as old post name)
1997
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アメリカ合衆国標準技術研究所（NIST） 研究員・ポスドク 客員研究員
1994 - 1997
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通信総合研究所 大学等非常勤研究員 非常勤研究員
1991.4 - 1992.3
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The University of Tokyo 助手
1987 - 1997
Professional Memberships
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日本物理学会
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応用物理学会
Committee Memberships
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文科省大学設置分科会 理学専門委員
2016 - 2017
Committee type：Government
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応用物理学会 JJAP/APEX編集委員
2012.4 - 2019.3
Committee type：Academic society
Papers
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光トラップと分光学 Reviewed
分光研究 69 ( 6 ) 204 - 207 2020
Presentations
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誘電体微粒子の表面フォノンポラリトンによる熱放射
倉田みのり,飯倉慶斗,島田佑輔,坂本慧太朗, 吉村英恭,小田島仁司,立川真樹
日本物理学会第76回年次大会 2021.3 日本物理学会
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誘電体微小球の熱放射におけるサイズ効果 Invited
立川真樹
産業計測第３６委員会温度計測分科会第８３回研究会 2022.2 日本学術振興会
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光トラップが解き明かす微小な物体からの熱放射 Invited
立川真樹,小田島仁司
レーザー学会学術講演会第40回年次大会 2020.1 レーザー学会
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ルビー微粒子からの熱放射におけるPurcell効果
高橋和裕, 竹井敦史, 井上和宏, 竹澤隼, 小田島仁司, 立川真樹
日本物理学会2018年秋季大会 2018.9 日本物理学会
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Optical trapping of ice crystals and its application in cloud physics International conference
M. Tachikawa and K. Nakao
45th Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods 2018.8 Swedish Institute of Space Physics
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Morphology-dependent thermal radiation from micron- and submicron-sized dielectric particles International conference
M. Tachikawa, H. Odashima, R. Kanamoto, H. Tajima, and R. Morino
The 26th International Conference on Atomic Physics 2018.7
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雷雲の発生機構解明のための氷晶の光トラッピング
中尾晃太郎, 原尾俊行, 立川真樹
日本物理学会2017年秋季大会 2017.9 日本物理学会
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Mie理論を用いた微粒子の熱放射スペクトルの解析
田島英樹,森野遼,井上和宏,金本理奈,小田島仁司,立川真樹
日本物理学会第72回年次大会 2017.3 日本物理学会
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誘電体微粒子の熱放射におけるモード選択性
森野遼,小林遥,園田宙志,井上和宏,鶴丸俊郎,立川真樹,小田島仁司
日本物理学会第71回年次大会 2016.3 日本物理学会
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Size-effect of thermal radiation from a dielectric microparticle Invited International conference
M. Tachikawa and H. Odashima
The 8th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms 2015.12 RIKEN
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Cavity-QED effect in thermal radiation from a microparticle Invited International conference
H. Odashima and M. Tachikawa
The 6th International Workshop on Electrostatic Storage Devices 2015.6 RIKEN
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Optical levitation of a single microparticle for its emission spectroscopy Invited International conference
OMC 2015, Optics and Photonics International Congress 2015 2015.4
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Size dependence of radiation power thermally emitted from a microparticle International conference
Hitoshi Odashima, Kousuke Nagase, Toru Ehara, and Hiroshi Sonoda
The 24th International Conference on Atomic Physics 2014.8
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誘電体微粒子の熱放射における物質依存性
江原徹,永瀬康介,加瀬直也,園田宙志,小林遼,小田島仁司,立川真樹
日本物理学会2013年秋季大会 2013.9
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光トラップを用いたラマン分光による水の分子間相互作用の研究
山本竜也,村岡梓,立川真樹
日本物理学会2012年秋季大会 2012.9
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Raman Tweezers Spectroscopy of Supercooled Water Droplet
Maki Tachikawa, Azusa Muraoka, Hidenori Suzuki, and Yoshiki Matsuzaki Maki Tachikawa, Azusa Muraoka, Hidenori Suzuki, and Yoshiki Matsuzaki
The 23rd International Conference on Atomic Physics 2012.7
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Size effects on thermal radiation of a dielectric microparticle
Maki Tachikawa, Hitoshi Odashima, Naoya Kase, and Kousuke Nagase
The 23rd International Conference on Atomic Physics 2012.7
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超流動ヘリウム環境下におけるIn原子の電子スピン緩和
加藤裕樹,古川武,小林徹,今村慧,山口康広,Yang Xiaofei,畠山温,立川真樹,松尾由賀利
日本物理学会第67回年次大会 2012.3
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超流動ヘリウム環境を用いたAu原子のスピン偏極と核スピンの導出
松浦佑一,古川武,小林徹,加藤裕樹,山口康広,今村慧,畠山温,立川真樹,松尾由賀利
日本物理学会第67回年次大会 2012.3
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Raman spectroscopy of supercooled water droplet suspended in optical trap
Hidenori Suzuki, Yoshiki Matsuzaki, Azusa Muraoka, and Maki Tachikawa
The 6th Conference on the Physics, Chemistry, and Biology of Water 2011.10
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光トラップを用いた過冷却水滴のラマン分光II
鈴木秀知,松崎良樹,立川真樹
日本物理学会2011年秋季大会 2011.9
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誘電体微粒子の熱放射におけるサイズ効果
加瀬直也,永瀬康介,小田島仁司,立川真樹
日本物理学会2011年秋季大会 2011.9
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光トラップを用いた過冷却水滴のラマン分光
鈴木秀知,松崎良樹,吉良和高,高野慧,立川真樹
日本物理学会第66回年次大会 2011.3
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超流動ヘリウム環境を用いたAu原子の光ポンピングと二重共鳴
松浦佑一,古川武,小林徹,加藤裕樹,山口康広,今村慧,幕田将宏,畠山温,立川真樹,松尾由賀利
日本物理学会第66回年次大会 2011.3
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生体物質を用いた原子光学のための低速原子ビームの生成
池本理恵,八田泰助,秋山真二,久保島彩,立川真樹
日本物理学会第66回年次大会 2011.3
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超流動ヘリウム中でのIII族原子In, Gaの励起スペクトル
加藤裕樹,古川武,小林徹,松浦祐一,畠山温,立川真樹,松尾由賀利
日本物理学会2010年秋季大会 2010.9
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Au原子の光ポンピングに向けた紫外領域光源開発
松浦佑一, 古川武, 小林徹, 畠山温, 加藤祐樹, 立川真樹, 松尾由賀利
日本物理学会第65回年次大会 2010.3
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光トラップされた微小水滴からのラマン散乱
居村翔一, 鈴木秀知, 松崎良樹, 立川真樹
日本物理学会第65回年次大会 2010.3
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超流動ヘリウム中での光ポンピングを用いたAu原子の偏極生成
松浦佑一, 古川武, 藤掛浩太郎, 畠山温, 小林徹, 立川真樹, 松尾由賀利
日本物理学会2009年秋季大会 2009.9
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Morphology-dependent thermal radiation from micro-particle
M. Tachikawa, H. Odashima, and K. Takehiro
International Conference on Laser Spectroscopy 2009 2009.6
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ピラミッドMOTによるCs原子のレーザー冷却
上田敏史, 石崎智也, 恵畑亮, 立川真樹
日本物理学会第64回年次大会 2009.3
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微粒子の黒体放射におけるサイズ効果
竹廣恵, 北崎隆紀, 立川真樹, 小田島仁司
日本物理学会第64回年次大会 2009.3
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ラジオメトリックフォースの測定
佐藤祐亮, 高塚千州都, 立川真樹
日本物理学会2008年秋季大会 2008.9
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発光微粒子の光トラップ
竹廣恵, 久木宮領, 清水川聡, 北崎隆紀, 立川真樹, 小田島仁司
日本物理学会2008年秋季大会 2008.9
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過冷却水滴の光トラップとその相転移Ⅱ
居村翔一, 米山夏生, 立川真樹
日本物理学会2008年秋季大会 2008.9
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過冷却水滴の光トラップとその相転移
居村翔一, 小田垣絢子, 中村仁美, 立川真樹
日本物理学会 第63回年次大会 2008.3
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対流に助けられた微粒子の光トラップ
竹廣恵,落合哲也,木暮晃成,立川真樹,小田島仁司
日本物理学会 62回年次大会 2007.9
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レーザーアブレーションにより生成したショ糖微粒子の光トラップ
落合哲也, 持田徹, 木暮晃成, 竹廣恵, 立川真樹, 小田島仁司
日本物理学会 2006.9
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EIT resonance of Cs atoms in a thin cell International conference
K. Fukuda, A. Toriyama, A. Izmailov, and M. Tachikawa
17th International Conference on Laser Spectroscopy 2005.6
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Optical trapping of ice crystals
K. Taji, M. Tachikawa, and K. Nagashima
17th International Conference on Laser Spectroscopy 2005.6
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ダイヤモンドダストの光トラップ
田地和喜, 落合哲也, 深谷浩生, 立川真樹
日本物理学会 2005年次大会 2005.3
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薄いガラスセル中の原子の位相緩和
鳥山顕宏, 福田京也, 細川瑞彦, 立川真樹
日本物理学会 2005年会 2005.3
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薄いセル中のＣｓ原子のＥＩＴ信号Ⅱ
鳥山顕宏, 福田京也, 細川瑞彦, 立川真樹
日本物理学会 2004秋季大会 2004.9
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Optical Collimation of Atomic Beam International conference
S. Hayashi, H. Murai, and M. Tachikawa
2004 Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2004.6
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Caイオン計測用半導体レーザーの絶対周波数測定
村上典靖, 福田京也, 李エイ, 伊東宏之, 細川瑞彦, 立川真樹
日本物理学会年会 2004.3
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レーザー照射によるフラーレン結晶の析出
田地和喜, 佐藤知広, 林伸一郎, 立川真樹
日本物理学会年会 2004.3
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レーザー放射圧による単結晶の3次元トラップ
工藤昭仁, 田地和喜, 立川真樹
日本物理学会年会 2004.3
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中空原子誘導路内での原子の非線形振動の解析
林伸一郎, 藤平威尚, 立川真樹
日本物理学会秋季大会 2003.9
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Dynamics of laser-guided atoms in hollow-core fiber International conference
S. Hayashi, A. Ishimizu, T. Tohei, and M. Tachikawa
16th International Conference on Laser Spectroscopy 2003.7
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中空ファイバー内のレーザー光ポテンシャル中でのＣｓ原子の運動の観測
林伸一郎, 石水昭夫, 立川真樹
日本物理学会 2003.3
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薄いセル中のCs原子を用いたレーザー周波数安定化
木下基, 福田京也, 細川瑞彦, A. Izmailov, 立川真樹
日本物理学会 2003.3
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分子の空間捕捉のためのショ糖のレーザーアブレーション
沼本美由紀, 谷貴大, 立川真樹, 小田島仁司, 森脇喜紀, 梶田雅稔
日本物理学会 2003.3
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レーザー放射圧下の微粒子の運動
柏木宏之, 工藤昭仁, 立川真樹
日本物理学会 2002.9
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薄いセル中のセシウム原子のEIT信号II
木下基, 福田京也, 長谷川敦司, 細川瑞彦, 立川真樹
日本物理学会 2002.9
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Electromagnetically induced transparency of Cs atoms in a thin cell International conference
K. Fukuda, A. Hasegawa, and M. Tachikawa
The 18-th International Conference on Atomic Physics 2002.7
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Loss Mechanism of Electrostatically Trapped Molecules International conference
M. Kajita, H. Odashima, Y. Moriwaki, and M. Tachikawa
International Quantum Electronics Conference 2002 2002.6
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Population Relaxation of Cs Atoms in MOT International conference
A. Hasegawa, K. Fukuda, T. Suzuki, T. Kobayashi, M. Tachikawa, and M. Hosokawa
Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2002 2002.6
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中空ファイバー内のレーザー光によるＣｓ原子の誘導Ⅱ
林伸一郎, 立川真樹
日本物理学会 2002.3
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薄いセル中のセシウム原子のEIT信号
福田京也, 長谷川敦司, 立川真樹, 細川瑞彦
日本物理学会 2002.3
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薄いセル中のＣｓ原子のサブドップラースペクトル形状
大竹道香, 福田京也, 立川真樹
日本物理学会 2002.3
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トラップされたセシウム原子の過渡時間応答
鈴木隆行,長谷川敦司,吉野洋子,福田京也,立川真樹,細川瑞彦
日本物理学会 2001.9
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薄いセルを用いたCs原子の高分解能分光
大竹道加,福田京也,立川真樹
日本物理学会 2001.9
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析出微結晶のレーザー捕捉II
太田武見,吉田幸司,直井浩一,藤平威尚,立川真樹
日本物理学会 2001.9
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Dynamic Properties of Electrostatically Trapped Polar Molecules International conference
M.Kajita, H.Odashima, Y.Moriwaki, T.Suzuki, and M.Tachikawa
The 15th International Conference on Laser Spectroscopy 2001.6
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Laser trapping of alum crystal precipitating from saturated solution International conference
M. Tachikawa, T. Ota, and K. Yoshida
The 15th International Conference on Laser Spectroscopy 2001.6
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レーザー放射圧下での結晶成長
◎太田武見*(大学院生), 吉田幸司*(学部生), 吉村英恭(教授), 立川真樹(助教授)
日本物理学会 2001.3
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Laser Trapping of Precipitated Crystal
◎T. Ota*(大学院生), K. Yoshida*(学部生), M. Tachikawa(助教授)
2001.1
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Atom Billards Using Optical Dipole Force
◎S. Hayashi*(大学院生), M. Tachikawa(助教授)
2000.11
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中空ファイバー内のレーザー光によるCs原子の誘導
◎林伸一郎*(大学院生), 大竹道香*(学部生), 立川真樹(助教授)
2000.9
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電場トラップ中の回転極性分子の運動解析
◎鈴木隆行*(学部生), 梶田雅稔*(CRL・研究員), 小田島仁司*(富山大・助教授), 森脇喜紀*(分子研・助手), 立川真樹(助教授)
2000.9
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析出微結晶のレーザー捕捉
◎太田武見*(大学院生), 吉田幸司*(学部生), 立川真樹(助教授)
2000.9
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薄いセル中のCs原子のサブドップラースペクトル
古川学,福田京也,林伸一郎,立川真樹
日本物理学会 1999.3
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Synchronization in Laser Chaos International conference
M. Tachikawa
ATR conference on Laser Chaos 1998.10
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レーザーにおけるカオスの同期現象 Invited
立川真樹
応用物理学会シンポジウム 1998.9
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薄いセルによる原子の高分解能分光
林伸一郎, 福田京也, 立川真樹
応用物理学会 1998.9
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2モードCO2レーザーにおける不安定性とカオス
◎谷井一者*, 清水忠雄*(教授), 藤平威尚*(助手), 菅原俊樹*(大学院生), 立川真樹(助教授)
1998.3
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レーザー系におけるカオスの同期現象
1998.3
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Extension of FIR Laser Spectroscopy to Higher Frequencies
◎M.Tachikawa(助教授), H.Odashima*(助教授), L.R.Zink*, K.M.Evenson*
1997.9
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Hydrazine:the forgotten FIR lasing gas
◎E.Vasconcellos*(教授), S.C.Zerbetto*(大学院生), L.R.Zink*, K.M.Evenson*, M.Tachikawa(助教授)
1997.7
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Tunable far-infrared spectroscopy in the 6 to 8 THz region
◎H.Odashima*(助教授), L.R.Zink*, K.M.Evenson*, M.Tachikawa(助教授)
1997.7
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New far-infrared laser lines from N2O laser pumped hydrazine and frequency measurements
◎E.Vasconcellos*(教授), L.R.Zink*, K.M.Evenson*, M.Tachikawa(助教授)
1997.7
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Hysteresis loop in parameter-variable phase space of a bimode CO2 laser with a saturable absorber
◎T.Shimizu*(教授), 研究員K.Tanii*, T.Tohei*(助手), M.Tachikawa(助教授)
1997.7
Research Projects
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光トラップを利用した氷晶の衝突帯電機構の解明
Grant number：20K03822 2020.4 - 2023.3
日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究(C) 基盤研究(C)
立川 真樹, 長島 和茂
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\4420000 （ Direct Cost: \3400000 、 Indirect Cost：\1020000 ）
雷は最も身近な自然現象の一つだが、実はその発生機構は根本的なところがまだ解明されていない。雷雲の中では、氷の粒子同士が互いに衝突することによって静電気を帯び、雷雲の下部には負の電荷が上部には正の電荷が蓄積する。こうして蓄積した電気が空気の絶縁を破って地面や雲内に放電したものが雷である。しかし、同じ物質である氷同士の衝突で正・負の電荷が生じる理由、また、正・負の電荷が生じたとしても、符号によって上下反対方向に運ばれる理由が明らかになっていない。
本研究では、光トラップによって氷の微結晶を空中に静止させ、光の放射圧で加速した氷晶を衝突させて帯電の様子をその場観測する。衝突する氷晶の形状・衝突速度等を厳密に指定した実験から帯電の極性を決める属性を明らかにし、百年来の課題である雷雲の電荷分離機構の理解を前進させることが本研究の目的である。
2020年度の研究により、ほとんどの場合に、光トラップ内で衝突した氷晶同士は合体してしまうことが明らかになった。環境の温度を-５℃から-35℃まで変化させてもこの状況は変わらない。実際の雲中に比べて、氷晶の衝突速度が１桁以上小さいことが衝突後分離せずに合体してしまう要因と考えられる。
そこで2021年度は、衝突速度を上昇させるための光学系を検討するために、単一のガウスビームによる雲粒の加速特性を測定した。雲粒は光の放射圧と空気抵抗を受けて運動し、放射圧が最も強くなるガウスビームの焦点より少し下流で最大速度に達することが、実験と運動方程式によるシミュレーションから明らかになった。今後、この基礎データをもとにあらたな光学系を設計する必要がある。 -
Monochromatic thermal radiation from a dielectric microparticle
Grant number：17K05603 2017.4 - 2020.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Tachikawa Maki
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\3600000 （ Direct Cost: \3600000 ）
This research project aims to clarify the size effects of thermal radiation from a dielectric microparticle.
Mie scattering theory predicts that thermal radiation becomes monochromatic on the surface phonon-polariton resonance when the emitting body shrinks into the submicron range. We first tried to observe IR spectrum of an optically trapped single particle, but our spectrometer was not sensitive enough to detect its weak signal. Switching to FTIR spectroscopy of particle ensembles, we have confirmed that submicron particles of silica and alumina thermally emit in the frequency range where thermal radiation from bulk materials is strongly restricted. Since surface phonon polaritons generally appear in the forbidden band, these FTIR spectra support the Mie theory. We also observed the Purcell effect, an enhancement of spontaneous emission of atoms inside a cavity, in thermal radiation spectrum of an optically trapped ruby microparticle. -
Size effects in thermal radiation from a microparticle
Grant number：26400420 2014.4 - 2017.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Tachikawa Maki
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\4940000 （ Direct Cost: \3800000 、 Indirect Cost：\1140000 ）
Our original method of laser trapping has enabled emission spectroscopy of a high-temperature microparticle to clarify the size effects of thermal radiation.
The thermal emission spectrum of a micron-sized particle critically depends on the size and shape of the emitter via the cavity QED effect. In the case of a sphere, spontaneous emission is enhanced at frequencies resonant with specific whispering gallery modes of the spherical resonator. The observed spectral profiles are reproduced by calculations based on the Mie scattering theory and a semi-classical rate-equation model, which leads to a precise determination of optical constants of extremely hot materials. The Mie theory predicts that thermal radiation becomes monochromatic at the surface phonon-polariton resonance as the emitting body shrinks to submicron regime. Search for the mid-infrared spectrum is in progress. -
Atom optical element synthesized by biomaterials
Grant number：23540469 2011.4 - 2014.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
TACHIKAWA Maki, YOSHIMURA Hideyuki
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\5200000 （ Direct Cost: \4000000 、 Indirect Cost：\1200000 ）
Atom optics deals with optical phenomena of atomic beams, such as diffraction and interference, caused by the wave nature of matter. Diffraction gratings in optics have lattice constants of the order of microns. Correspondingly, those in atom optics require periodic structures of the order of nanometers since de Broglie wavelengths of atoms are extremely short. Our final goal is to develop an atom-optical grating with a 2-dimensional magnetic nanoparticle array synthesized and organized by biomaterials. The periodic Zeeman potential produced by the magnetic nanoparticles works as a reflective grating for atoms with spins. Towards the atom scattering experiment, we constructed a slow and coherent Cs beam source using laser cooling and trapping techniques. We also developed a new method of producing a 2-dimensional single crystal of ferritins, each of which contains a Fe3O4 nanoparticle.
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Study of water solidification using optical trap
Grant number：19340112 2007.4 - 2010.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
TACHIKAWA Maki
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\19110000 （ Direct Cost: \14700000 、 Indirect Cost：\4410000 ）
Optical trapping, a technique of particle levitation using radiation pressure forces, was applied to suspend water droplets and ice crystals in air, and their phase transitions or growth processes were observed. Levitation allows supercooled water to crystallize in a well-controlled situation avoiding the effect of contact to solid surfaces. Morphology change of a water droplet induced by the solidification was detected from its Mie scattering pattern of the trapping laser beams. Raman spectra show that the local structure of the molecular network critically depends on the temperature under supercooled conditions. We also developed a quite stable optical trap assisted by an upward air current.
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Experimental study of quantum chaos using atom optics technique
Grant number：16540360 2004.4 - 2007.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
TACHIKAWA Maki, SHIMADA Tokuzo, ODASHIMA Hitoshi
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\3800000 （ Direct Cost: \3800000 ）
The project aims to solve the problem of quantum chaos using electromagnetically manipulated atoms. Summarized below are the outcomes of our research carried out toward this goal.
1. We predicted that classical motion of atoms trapped in a magnetic potential becomes chaotic when the magnetic field is periodically modulated. Rb atoms were once laser-cooled to 10 μ K, then parametrically heated on the video-tape atom chip. The observed spectrum is well reproduced by numerical simulations based on Newton's equations of motion, showing that atoms behave as classical particles. We numerically demonstrated cooling or heating of the atom cloud without changing their internal energy. These researches were carried out in cooperation with Center for Cold Matter, Imperial College London.
2. The transverse motion of atoms optically guided in a hollow-core fiber becomes chaotic when the light intensity is periodically modulated. For laser-cooling of the incident atoms, we stabilized the frequency of the newly introduced diode laser. Construction of a magneto-optical trap is now in progress. We have also developed a novel method of frequency stabilization that uses electromagnetically induced transparency.
3. Two types of optical traps, both of which use counter propagating laser beams, were developed for micro-sized particles. Laser trapping of hexagonal ice crystals was demonstrated for the first time. In the CO_2 laser trap, air flow counteracts gravity and prolongs the trap time.
4. Based on the shooting method, we developed a novel algorithm to search periodic orbits of a non-integrable system. Its feasibility was tested on the anisotropic Kepler problem and a hydrogen atom in electromagnetic fields. CPU time was remarkably saved. -
Trapping of Molecules through Stark Effect
Grant number：12440114 2000.4 - 2003.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
TACHIKAWA Maki, ODASHIMA Hitoshi, KAJITA Masatoshi, MORIWAKI Yoshiki
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\13000000 （ Direct Cost: \13000000 ）
The techniques of conventional laser cooling and trapping are not effective for molecules because the interaction between electromagnetic fields and molecules are usually very weak. The goal of this research project is to develop a 3-dimensional trapping for molecules by use of static electric fields or strong laser radiation. Outcomes of our research are summarized as follows.
1. We theoretically investigated dynamics of linear polar molecules in static quadrupole electric fields and their collision process. Classical analysis shows that molecules rotating in a specific direction experience a restoring force toward the center of the field distribution, being 3-dimensionally trapped. The trapping lifetime was formulated in terms of the Majorana transition. We also proposed a method of decelerating molecules with a ring electrode.
2. The optical dipole force was used to trap small crystals precipitated from saturated solution. It has been demonstrated that the mechanical force influences dynamics of crystal growth in supersaturated alum solution and produces spherical polycrystals. Precipitated crystals are spatially distributed by their size because of the difference in the gradient force acting on them.
3. Laser ablation of molecular crystal was carried out to produce gaseous molecules inside a far-off-resonant optical dipole force trap. Our method is unique in that the trapping laser also works as an ablation light source. The laser ionization and detection of molecules trapped in the focus of CO_2 laser beam are now in progress. -
State-Selected Molecular Beam Produced by Laser Manipulation
Grant number：10640391 1998.4 - 2000.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
TACHIKAWA Maki
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\3500000 （ Direct Cost: \3500000 ）
The objective of this research is to develop a method that realizes quantum-state selected atomic (molecular) beams. We utilize the atom-guiding technique in which atoms are channeled through a laser-induced dipole-force potential well in a hollow fiber.
The outcomes of the two-year project are summarized as follows.
(1) We constructed a vacuum chamber consisting of a Cs atomic beam source, a glass capillary mount, and an ion detection system.
(2) In order to frequency-stabilize the guiding laser, we developed a novel sub-Doppler spectroscopy that uses a thin vapor cell.
(3) Decelerating an incident atomic beam increases the guiding efficiency of the optical potential. As a preliminary experiment, we laser-cooled a Rb atomic beam and reduced its most probable velocity to half of the thermal one.
(4) Tow methods were tested in the ionization detection of Cs atoms ; the surface ionization by a Pt hot wire and the laser induced ionization. We found that Cs atoms pumped to the 6PィイD23/2ィエD2 state are ionized by absorbing a single 532-nm photon from a Nd : YAG laser. In our experimental setup, the surface ionization method give much better S/N than the laser-induced ionization method.
(5) Laser-guiding experiment was carried out on Cs DィイD22ィエD2 line. The number of Cs atoms ejecting from the capillary increased when the guiding laser was incident. However, this effect can not be attributed to the optical potencial because the guiding efficiency does not depend on the laser frequency.
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