| Project/Area Number |
22K19003
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Oshikiri Tomoya 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (60704567)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 超螺旋光 / プラズモン / キラリティ / 角運動量 / ホットエレクトロン / 近接場 / 光－物質相互作用 / ホットキャリア |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、円偏光を近傍に閉じ込めて変調可能なプラズモンナノ構造を設計し、その近接場の性質を物質との光化学的相互作用を介して系統的に理解し、新規なナノ光反応場を創製することを目的とし、種々の金属ナノ構造の近接場のキラリティ発現原理を明らかにし、それがプラズモンホットキャリアや分子へと作用する挙動を光学計測、光電気科学計測、物質分析手段を用いて解析し、系統的に明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
We conducted a detailed investigation into optical chirality in the near field using advanced electromagnetic field simulation. By comparing the characteristics of optical chirality with experimentally measurable enhanced electric-field distribution and its spectrum, we gained valuable insights about the chirality in the near-field. Our innovative approach involves the mode coupling of plasmons exhibited by metal nanostructures with the optical resonator for light-matter interaction in nanospace. Exploiting the quantum coherence phenomenon that arises from the coupling of multiple plasmon particles with an optical cavity, we have successfully implemented a new photochemical reaction field. Notably, our work has resulted in the alignment of plasmonic nanoparticles under coherent interaction, leading to a significant enhancement of their chiroptical response.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の成果により、量子コヒーレンスが近接場・遠方場における光のキラリティを誘起可能な新たな方法論を提案し、さらに内部量子収率の増大、ラマン散乱現象の均一化など、従来とは異なる様式で物質と相互作用することを明らかにした。
さらに、近接場キラリティの方法論として、近接場におけるoptical chiralityを数値シミュレーション的に求め、実験的に計測可能な電場増強と照合する方法論を提案した。
これらの新たな方法論は、従来手法では極めて小さかった円偏光と物質との相互作用を増大させ、新たな光物質科学へと展開可能であると期待される。
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