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2014 Fiscal Year Annual Research Report

多重共鳴型メタマテリアルの研究

Publicly Offered Research

Project AreaElectromagnetic Metamaterials
Project/Area Number 25109712
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

石原 一  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60273611)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywordsメタマテリアル / プラズモン / WGM / ナノギャップ / コットン・ムートン効果 / 磁性誘電体 / 非相反光電播
Outline of Annual Research Achievements

26年度は次の研究実績があった。
(1)光アンテナと三準位分子が相互作用し、その結合系が量子干渉してエネルギー透過が起こる条件で禁制遷移を経由した二光子上方変換が極めて高効率に起こることを明らかにした。特に、次の二点の知見が重要であった。すなわち、このような上方変換が、簡単なレンズを用いれば太陽光程度の強度でも起こり得ることが明らかになった。また、具体的な金属構造を想定した離散双極子近似を用いた数値計算によって、実験で再現可能な現実的系でそのような現象が起こり得ることを明らかにした。
(2)上述の数値計算で想定した、金属アンテナー分子結合系が複数配置された場合の相関効果を調べた。その結果、波長程度に離れていても配置の向きに依存して強い相関が生じることが明らかになった。
(3)ウィスパリング・ギャレリー・モード(WGM)共鳴を有する磁性誘電体が配列した際の非相反的光伝播を調べてきたが、26年度は、磁性誘電体が多量に配列した系の光学応答が、その規則性によらず計算できる数値手法が完成した。その結果、誘電率非対角項が虚部である場合の光のエッジモードの存在と、実部である場合の非相反的光学応答の存在を、数値計算から明らかにすることが出来た。また、カーボンナノチューブなどのカイラル電流を用いて実際に誘電率非対角項の実部を実現できることが理論的に明らかになり、上記、非相反的光学応答が実現する実際の系を提案することが出来た。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (25 results)

All 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (23 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Enhanced up-conversion of entangled photons and quantum interference under localized field in nanostructures2014

    • Author(s)
      Y. Osaka, N. Yokoshi, M. Nakatani and H. Ishihara
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 112 Pages: 133601(1-5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.112.133601

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Up-Converted Luminescence of a Two-Level Molecule with Population Inversion2014

    • Author(s)
      R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajiki and H. Ishihara
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 83 Pages: 093401(1-4)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.83.093401

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 量子ドットの空間配置を取り込んだ超蛍光の理論2015

    • Author(s)
      小田切和喜、余越伸彦、石川陽、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2015年春季大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-24
  • [Presentation] 二重量子ドットにおける光学禁制励起と量子状態生成2015

    • Author(s)
      余越伸彦、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2015年春季大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-23
  • [Presentation] 光アンテナ 分子結合系におけるFano共鳴からRabi分裂への分子発光特性の変化2015

    • Author(s)
      畑遼介、村田直紀、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2015年春季大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-23
  • [Presentation] フレキシブルな非相反的光回路理論2015

    • Author(s)
      福島宏一、中島龍也、東海林篤、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2015年春季大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-21
  • [Presentation] 量子干渉効果による金属-誘電体多層薄膜構造のエネルギー透過現象2015

    • Author(s)
      松田拓也、矢野嵩格、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2015年春季大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-21
  • [Presentation] 金属光アンテナ 分子結合系を利用した微弱光励起による分子反転分布の形成2015

    • Author(s)
      保科政幸、余越伸彦、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2015年春季大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-21
  • [Presentation] 局在増強電場下での量子干渉効果と高効率2光子上方変換2015

    • Author(s)
      逢坂良樹、余越伸彦、中谷正俊、石原一
    • Organizer
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-13
  • [Presentation] 二次元磁性フォトニック結晶による磁気光学効果2015

    • Author(s)
      東海林篤、福島宏一、石原一
    • Organizer
      日本光学会ナノオプティクス研究グループ研究討論会
    • Place of Presentation
      山梨大学(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2015-03-04
  • [Presentation] 光アンテナ効果による分子励起過程の制御と新奇光機能の創出2014

    • Author(s)
      石原一
    • Organizer
      「メタマテリアル 第187委員会」平成26年度第3回委員総会・研究会
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京都港区)
    • Year and Date
      2014-12-19
    • Invited
  • [Presentation] 金属光アンテナと結合した3準位分子のポピュレーション解析2014

    • Author(s)
      保科政幸、余越伸彦、石原一
    • Organizer
      第25回光物性研究会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2014-12-13
  • [Presentation] 非調和光アンテナ系と結合した二準位分子の励起過程と発光特性2014

    • Author(s)
      畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
    • Organizer
      第25回光物性研究会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2014-12-13
  • [Presentation] 遅延効果を取り入れた多粒子系における超蛍光の解析2014

    • Author(s)
      小田切和喜、余越伸彦、石川陽、石原一
    • Organizer
      第25回光物性研究会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2014-12-12
  • [Presentation] 光アンテナによる分子励起過程の制御2014

    • Author(s)
      石原一
    • Organizer
      第24回(平成26年度)日本赤外線学会研究
    • Place of Presentation
      大阪府立大学(大阪府堺市)
    • Year and Date
      2014-11-27
    • Invited
  • [Presentation] カイラル電流を有したSWNTによる非相反的光伝搬制御の理論2014

    • Author(s)
      福島宏一、中島龍也、東海林篤、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] 金属ナノ周期構造がもたらす電場増強特性の解析2014

    • Author(s)
      逢坂良樹、余越伸彦、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] アンテナ 分子結合系のエネルギー透過現象における出力特性2014

    • Author(s)
      畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
    • Organizer
      日本物理学会・2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] Up-Converted Photoemission Activity of a Two-Level Molecule with Population Inversion2014

    • Author(s)
      R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajiki and H. Ishihara
    • Organizer
      Physics of Quantum Information Processing (PQIP)
    • Place of Presentation
      Sigma Hall Osaka University(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2014-08-26
  • [Presentation] Nonreciprocal manipulation of light propagation in 2D-photonic crystals with cylindrical metamaterials consisting of arrayed SWNTs with helical DC2014

    • Author(s)
      K. Fukushima, T. Nakajima, A. Syouji and H. Ishihara
    • Organizer
      SPIE, Metamaterials, Metadevices, and Metasystems 2014 "NanoScience + Engineering"
    • Place of Presentation
      San Diego, California(米国)
    • Year and Date
      2014-08-20
  • [Presentation] Induced correlation between distant molecules nearby two-dimensional metal nano block array2014

    • Author(s)
      Y. Osaka, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • Organizer
      the International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials 2014 (ICOOPMA)
    • Place of Presentation
      Leeds,UK(イギリス)
    • Year and Date
      2014-07-28
  • [Presentation] Preparation of a two-excitation state in an antenna-coupled double quantum dot2014

    • Author(s)
      N. Yokoshi and H. Ishihara
    • Organizer
      1st Optical Manipulation Conference (OMC '14)
    • Place of Presentation
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-23
  • [Presentation] Theoretical estimation of inter-molecule correlations nearby metallic nanostructures2014

    • Author(s)
      Y. Osaka, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • Organizer
      1st Optical Manipulation Conference (OMC '14)
    • Place of Presentation
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-23
  • [Presentation] Luminescence activity of two-level molecule with population inversion2014

    • Author(s)
      R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajik and H. Ishihara
    • Organizer
      1st Optical Manipulation Conference (OMC '14)
    • Place of Presentation
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-23
  • [Presentation] Study of crossover between Fano resonance and Rabi splitting in an antenna-molecule coupled system2014

    • Author(s)
      N. Murata, Y. Mizumoto and H. Ishihara
    • Organizer
      1st Optical Manipulation Conference (OMC '14)
    • Place of Presentation
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-23

URL: 

Published: 2016-06-01  

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