グリーン関数法に基づいた局在電磁場制御に関する研究

Publicly Offered Research

Project Area	Strong Photons-Molecules Coupling Fields for Chemical Reactions
Project/Area Number	21020004
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	中島龍也東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (70281962)
Project Period (FY)	2009 – 2010
Project Status	Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help	¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000) Fiscal Year 2010: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000) Fiscal Year 2009: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords	グリーン関数 / 局在電磁場 / プラズモニクス
Research Abstract	金や銀などの貴金属ナノ粒子に適当な波長の光を照射すると,表面プラズモン励起が生じて,電場を回折限界よりも遙かに小さい領域に局在化させることが可能となる.貴金属ナノ粒子を層状に周期配置した系でも,各層の表面近傍に指数関数的に局在した電場が生じるが,用いる金属の種類,格子形状,格子定数,及び粒子サイズ等の制御によって,この表面電場はコントロール可能である.これらの系では、粒子サイズが対象となる電磁波の波長よりもかなり小さいので,粒子を周波数依存性を持つ短距離散乱体として扱え,グリーン関数の正則化により粒子サイズ依存性を理論に取り込める.それを踏まえ,我々はこのナノ粒子系の配置最適化問題,特に電場増強の観点からの共鳴幅(複素エネルギーの虚部)の制御を追究した.金属ナノ粒子を層状に周期配置した系に対しては,複数のパラメータを最適化する必要があるため,理論的定式化はシンプルかつ堅固なものであることが要求される.よって,電子状態計算におけるKKR法に基づく大高のアプローチに,低速電子回折法におけるKambeの手法を組み込み,計算の高速性と信頼度の高さの両立を追究した.我々の計算結果には,複素エネルギー固有値の虚部の絶対値が小さく縦成分を主体とするモードが,p偏光の光を入射した際の局在増強電場の主成分であることが明示されている.