超高Q微小共振器におけるモード分裂によるオンチップの単一ナノ粒子検出とサイズ測定

高分解能で個々のナノ粒子を検出しサイズを測定できることは、単一粒子の挙動を解明し、強いサイズ依存性を効果的に利用して画期的な製品を開発するために極めて重要である。今回我々は、モノリシック超高Qウィスパリングギャラリーモード微小共振器におけるモード分裂を利用して、半径30 nmまでの単一粒子をin situでリアルタイムに検出しサイズ測定したことを報告する。粒子の結合によって、ウィスパリングギャラリーモードが2つのスペクトルシフトした共鳴モードに分裂し、自己参照検出方式が実現する。この手法は、ノイズ抑制に優れ、微小デバイスにおけるシングルショット測定で正確な粒子サイズ情報の抽出を可能にする。我々の方法では、粒子のラベリングも、媒体中の粒子の存在に関するa prioriな情報も必要とせず、単一粒子分解能でナノ粒子を研究する効果的なプラットフォームが得られる。