光の最小単位、光子１個が見える「光子顕微鏡」－産総研が開発

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  ㊧光子顕微鏡の試作機

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  ㊨光子顕微鏡で撮影した画像（ともに産総研提供）

産業技術総合研究所物理計測標準研究部門量子光計測研究グループの福田大治研究グループ長と丹羽一樹主任研究員は５日、光子１個を見ることのできる「光子顕微鏡」を開発したと発表した。光ファイバーで極めて弱い光を集め、超電導光センサーで波長や個数を数える。可視光に加え赤外光、紫外光も計測可能。生体や細胞の観察などに応用していく。

超電導光センサーは１００ミリケルビン（マイナス２７３・０５度Ｃ）に冷やされており、光子が当たると一時的に超電導状態が壊れる。この瞬間の電気抵抗の変化から光子のエネルギーを見積もり、光子の波長を識別する。波長２００ナノ―２０００ナノメートル（ナノは１０億分の１）の光子を計測可能。光ファイバーの先端に集光レンズをつけ、試料表面上を走査して画像を撮る。

実験では１画素当たり平均２０個程度の光子を検出して画像を作成できた。光強度に換算すると０・１６フェムトワット（フェムトは１０００兆分の１）に相当し、世界初の成果だという。

光子１個１個を観測できれば、同時に複数の物質を分けて計量可能。細胞の自家蛍光観察や化学物質の蛍光分析など、微弱な光の観察に応用する。超電導光センサーの検出部を複数並べて、動画撮影の実現を目指す。