2022 Fiscal Year Annual Research Report
Formation of edge state and optical Tamm state inside crystalline specimen using spatial phase modulation of X-ray beam
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20K03824
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
香村 芳樹 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, チームリーダー (30270599)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
大和田 謙二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, グループリーダー (60343935)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | X線 / 局在状態生成 / トポロジー / 横滑り現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電磁波の波長程度の周期長を有する周期媒体においては、一般的に分散曲線にギャップが生じ、電磁波のブラッグ反射が起きる。この例外として、周期長が外れた厚さのレイヤーが周期媒体内にあれば、このレイヤー付近に電磁波の局在が起きることが知られている。この電磁波の局在は、分散関係のバンド構造という、バンド・トポロジーの破れに起因する現象である。この局在は、同時に、厚さ変調を起こしたレイヤーが、外の二つの周期媒体の反射鏡の中に挟まれたため生じているという描像も描ける。この局在を利用し、レイヤー部分を非常に体積の小さい共振器として利用することにより、レーザー発振を生じうる。この原理を用いて、すでに、可視光領域では、トポロジカル・レーザー発振が近年実現されている。
本研究課題は、X線領域で、バンド・トポロジーに関与する局在現象の観察を目指して計画された。X線波長程度の周期長を有する周期媒体は結晶であり、分散曲線にはギャップが生じ、その領域においてブラッグ反射が起きることが知られている。結晶中の周期的格子間距離から変調を起こした格子は、例えば、ダイヤモンド結晶(111)面の積層欠陥で具現化されている。トポグラフ像で積層欠陥が観察されていた結晶面にX線を照射し、「ブラッグ回折による界面へのＸ線の局在モード」を感度良く観察するため、ブラッグ回折成分と非回折(結晶透過)成分をＸ線横滑り現象により空間的分離する手法が有用であることを示した。
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