2022 Fiscal Year Annual Research Report
Berry phase optics using magneto-electric metasurfaces
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20H02556
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
冨田 知志 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 准教授 (90360594)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒澤 裕之 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 助教 (20708367)
中西 俊博 京都大学, 工学研究科, 講師 (30362461)
澤田 桂 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 研究員 (40462692)
上田 哲也 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (90293985)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / メタ表面 / 光学活性 / 磁気光学効果 / 磁気カイラル効果 / 光学的電気磁気効果 / クーンモデル / 場の理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、位相勾配メタ表面と磁性を組み合わせて、電気磁気（ME）効果を用いた光の非相反現象を室温で実現することを目的としている。スプリットリング共振器とフェライト磁石を組み合わせた位相勾配MEメタ表面を用いて、マイクロ波に対するローレンツ力を実証する。次に近赤外光領域での熱輻射制御が可能な動的調光窓「スマートウインドウ」の実現を目指す。理論と実験が手を携えてベリー位相光学による普遍的理解に到達することで、数学と連携した新たな科学へ展開することができる。
最終第3年次は、これまでの成果を受けて、位相勾配MEメタ表面の作製の検討、およびマイクロ波測定系の構築を上田（京都工芸繊維大学）と中西（京都大学）と共に行った。実験は継続中である。また黒澤（京都工芸繊維大学）によって新たに着想された誘電体-磁性体ハイブリッドメタ分子が、ME効果と類似の光の非相反現象である磁気カイラル効果を示すことを実験的に明らかにした。またクンマー局面など代数幾何学との協奏を基に、ベリー位相光学の観点から複異方性メタ表面の理論検討を澤田（理化学研究所）と共に行った。カイラリティによる光学活性のトイモデルであるクーンモデルの詳細な再検討を行い、実際のカイラルメタマテリアルやカイラルメタ表面において光学活性が起こるメタニズムを再検討して整理した。それを元にクーンモデルを拡張し、磁気カイラル効果やME効果を説明することができた。さらに場の理論を用いて光と物質の相互作用の分類を進めることができた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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