2016 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of synthetic gauge fields for light using magnetochiral metamaterials
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26287065
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
冨田 知志 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (90360594)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 哲也 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (90293985)
澤田 桂 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 特別研究員 (40462692)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / カイラリティ / 光学活性 / 磁気光学効果 / 磁気カイラル効果 / 人工的ゲージ場 / スピンホール効果 / メタ固体物理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度得られた「光のシュテルン・ゲルラッハ効果」、すなわちミリメートルサイズのカイラルメタ原子を用いて構築した不均一カイラルメタ物質がマイクロ波にとって「磁場」のように振る舞う現象、で得られた知見を基礎として、カイラルメタ原子を磁気カイラルメタ分子に置き換えて不均一磁気カイラルメタ物質を作製し、自由空間での10GHz帯マイクロ波の伝搬を調べた。現在実験結果を解析中であり、マイクロ波に対する人工的ゲージ場の発現が期待される。
更に磁気カイラルメタ分子の高周波での機能発現の為に、応力誘起自己巻き上げ法を用いて作製したマイクロメートルサイズの強磁性体カイラル構造を伝送線路強磁性共鳴で調べた。そして30GHz帯で単一メタ分子からの強磁性共鳴を観測することに成功した。また電磁波のみならず、電気伝導での磁気カイラル効果（磁気カイラル電気伝導）の観測を目指し、走査型電子顕微鏡中でのナノプローブ装置を用いて、磁場下での単一メタ分子の電気伝導を測定した。これらの成果は国内及び国際会議で発表し、論文投稿を済ませている。
またスペインとの共同研究で学んだ可視光領域での磁気光学エリプソメトリーの手法を用いて、マイクロ波領域での磁気光学・光学活性エリプソメトリーの実験の検討に着手した。
そして今後に向けた新しい展開として、メタ固体物理学の開拓を始めた。カイラルメタ原子を二次元にならべた二次元カイラルメタレイヤでのマイクロ波の伝搬を調べた。実験でマッピングした近接場磁場がメタレイヤの端に局在すること、そして局在範囲がメタ原子のカイラリティに応じて入れ替わることが明らかになった。この結果は電磁界シミュレーションでも再現され、マイクロ波がメタ原子で特定の方向に散乱されることを示唆している。この結果は固体での電子のスピンホール効果などとのアナロジーで大変興味深い。この成果の投稿論文を現在準備中である。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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