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工学

2025.01.23

リアルなナノ粒子を自在に操作できる世界最小TVゲーム 情報空間と物理空間をつなぐ複合現実ディスプレイを開発

名古屋大学大学院工学研究科の星野 隆行 教授らの研究グループは、弘前大学大学院理工学研究科の一戸 嘉允 大学院生との共同研究で、ナノスケールの力場呈示ディスプレイを新たに開発し、情報空間とナノ物理空間をリアルタイムにつなぐ「ナノ複合現実」を実証しました。
研究グループでは、これまで低加速電子線を用いた微細操作の研究により、バーチャル電極ディスプレイの技術開発を進め生体分子操作の研究に取り組んできました(2021年8月弘前大学プレスリリース)。
本研究では、ナノサイズに集束した電子線を高速走査することにより、ディスプレイ面に電場と光学像の動的パターンを生成して、ナノ粒子との間に働く力場をリアルタイムに制御することに成功しました。この力場呈示ディスプレイを用いて、情報空間とナノ物質空間をリアルタイムにつなぐ「ナノ複合現実」を実証し、ナノ世界で自由自在に操ることができる「世界最小のシューティングゲーム」をデモンストレーションしました(紹介動画参照)。この技術を応用することで、ナノ物質に情報空間を重ね合わせる分子・コンピュータ・インタフェースへの発展が期待されます。
本研究成果は、2025年1月8日付で学術雑誌『Japanese Journal of Applied Physics』電子版に掲載されました。

 
〈研究紹介動画〉

 

【ポイント】

・情報空間とナノ物理空間をリアルタイムにつなぐ「ナノ複合現実注1)」」を実証した。
・ナノキャラクターと現実のナノ粒子が同じ空間で相互作用する世界最小のゲームを実現。
・力場呈示ディスプレイの原理は、集束電子線注2)の高速走査により電場と光学像を動的パターンとして生成し、ナノ粒子との静電相互作用により力場として作用させる原理である。

 

◆詳細(プレスリリース本文)はこちら

 

【用語説明】

注1)複合現実: 
人工現実感(VR)技術の派生技術であり、現実の物理空間とコンピュータ上の情報空間の間を物理的につなぐ技術。 情報空間から物理空間に干渉でき、同時に物理空間で起きたことが情報空間に反映されることで、あたかも両空間の境目がなくなり、現実の存在とデータ上の存在が同じ環境にいるように感じることができる技術である。
注2)電子線: 
負の電荷をもつ電子を高電圧をかけて加速し、ナノスケールまで細く集束させた荷電粒子ビーム。電子顕微鏡や半導体製造など極微細構造の観察や加工に使われるナノテクノロジー技術。

 

【論文情報】

雑誌名:Japanese Journal of Applied Physics
論文タイトル:Electron-beam induced electro-force field display for dynamical biomanipulation system
著者:Kain Ichinohe(弘前大学), Ken Sasaki(名古屋大学), Takayuki Hoshino(名古屋大学)   
DOI: 10.35848/1347-4065/ada707
URL: https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1347-4065/ada707

 

【研究代表者】

大学院工学研究科 星野 隆行 教授

https://sites.google.com/view/hoshino-lab/