Photofunctional Near-Field Fano Resonances in Multilayer Systems and Their Applications

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05307
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Hayashi Shinji 神戸大学, 工学研究科, 名誉教授 (50107348)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 稔 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00273798)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: Fano共鳴 / 多層膜 / ATR分光 / 蛍光分光 / フォトクロミック分子 / 蛍光分子 / 局所電場 / 導波路

Outline of Final Research Achievements

Normally, optical Fano responses in nanostructures are fixed by their structures and it is difficult to control them by external perturbations. Adding the functionality to the resonances is also difficult. In the present work, doping photochromic molecules and fluorescent molecules into Fano-resonant multilayer structures, we have succeeded in controlling the Fano resonances by external light irradiation. We also succeeded in generating the Fano line shapes in fluorescence spectra. The photo-functional Fano resonances achieved in this work can be applied to develop new types of optical devices.

Free Research Field

光工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来のFano共鳴の研究では、遠距離場光学応答に重点が置かれており、局所場や近接場の振舞いに関しては、深く追求されてこなかった。多層膜系のFano共鳴に光機能性を付与する研究を遂行するうちに、多層膜構造内部での局所場の振舞いが、Ｆano共鳴形状を生み出す上で本質的な役割を果たしていることが明らかになってきた。このことは、学術的に重要であるのみならず、局所場や近接場のみで動作する、従来には存在しない新しいタイプの光学デバイスの設計指針を与えるもので、今後様々な光応用技術につながることが期待できる。