2020 Fiscal Year Research-status Report
Photofunctional Near-Field Fano Resonances in Multilayer Systems and Their Applications
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19K05307
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
林 真至 神戸大学, 工学研究科, 名誉教授 (50107348)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 稔 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00273798)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Fano共鳴 / 多層膜 / 平面導波路 / 局所電場 / 蛍光分光 / 結合モード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在までの研究で、多層膜系で出現するFano共鳴の根源は、ブロードな共鳴を示す平面導波路内での局所電場がFano共鳴の挙動を示すことにあることが示唆されてきた。通常、導波路内の局所電場の振舞いは、電磁気理論計算によって推測されるのみで、直接実験で観測することはできない。昨年度は、この弱点を克服するため、導波路層に蛍光色素をドープし、導波路内の局所電場によって励起される色素からの発光スペクトルを観測することにより、局所電場を直接的にモニターできることを示した。今年度は、この技術をさらに発展させ実験を継続するとともに、局所電場の振舞いをさらに詳しく理論解析した。その結果、以下のような成果が得られた。
１．蛍光測定による局所電場の直接観察：多層膜系のFano共鳴は、ブロードな導波モードとシャープな導波モードの結合により達成される。２つの導波路に異なる発光波長を持つ蛍光色素をドープし、異なる波長で発光をモニターすることにより、２つの導波路の局所電場を別々に追跡することに成功した。この方法を用いて、モード間結合の強さを系統的に変化させ、Fano挙動の変化、さらには結合モードと局所場との関係性を明らかにすることができた。今回観測された、発光スペクトルの特異な形状は、種々のセンサーや、増強分光等に応用が可能である。
２．導波路層内の電場解析：ブロードな共鳴を示す導波路層内の電場分布を詳細に検討した結果、導波路層内の位置によって異なるFano形状が実現されていることが判明した。さらに、異なるFano形状を層の全体に渡って積分した結果もFano形状になることが分かった。これは、ミクロとマクロ両方のスケールでFano形状が実現されていることを物語っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、蛍光測定による近接場モニターとFano共鳴発光スペクトルの実現、Fano共鳴の光制御の実現を目指していたが、両者ともに今年度までに実現できている。電磁気理論による解析も進展しており、順調に推移していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに得られている成果をさらに深化、精密化させるとともに、新しい試みに挑戦したい。現在までは、角度スキャンATR法を用いて実験を行って来たが、波長スキャンATR測定も導入する。さらに、角度スキャンと波長スキャンを組み合わせることにより、導波モードの分散関係を直接観測することにも挑戦する。これらを通じて、多層膜によるFano共鳴の新たな光機能性をさらに引き出したい。
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| Causes of Carryover |
当初国内及び国際会議出席のための出張旅費の使用を予定していたが、コロナ感染の世界的拡大のため、会議が中止あるいはオンライン開催となり、支出の必要が無くなった。次年度は、本研究課題の最終年度にあたり、物品費を有効に使用するとともに、コロナ感染が収まっておれば、積極的に国際会議等にも参加し、旅費も使用したい。
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