| 研究課題/領域番号 |
20K14380
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
黒澤 裕之 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 助教 (20708367)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 磁性 / カイラリティ / メタマテリアル / 磁気カイラル効果 / ナノ粒子 / 非相反 / 光マニピュレーション / 光ピンセット |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、磁性とカイラリティを同時に有するメタナノ粒子に注目する。このような系では磁気カイラル効果という偏光無依存かつ方向依存性を持つ特異な光学応答が実現する。まず、メタナノ粒子を双極子と近似し、それに働く電磁気力を理論計算することで、その電磁応答を明らかにする。更に、波長と同程度のサイズの粒子に対する散乱理論であるMie理論を磁性とカイラリティを同時に有する系に拡張した理論の構築を行う。
このような研究を通じて、熱を担う赤外線を一方向だけに逃すような高機能材料開発に向けた基礎理論を構築する。
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| 研究実績の概要 |
昨年度までに磁気カイラル・ナノ粒子を双極子近似した場合の理論構築が完了していたので，理論の妥当性を数値計算により検証した．検証するナノ粒子として，磁性とカイラリティが空間的に一様に分布しているナノ粒子と，磁性ナノ粒子にカイラル物質がコーティングされたコアシェル型ナノ粒子の2つの系について，ナノ粒子に働く電磁気力を有限要素法による数値計算により計算した．磁気カイラル効果による非相反電磁気力を計算するためには，電磁気力の中から相反成分を取り除く必要がある．そのために，ナノ粒子の左右から平面波を入射することで相反成分を相殺し，非相反電磁気力だけがナノ粒子に働くように数値計算配置を設定した．計算された非相反電磁気力は，磁性とカイラリティの反転操作に伴いその極性が反転した．磁性またはカイラリティが存在しない場合には，非相反電磁気力は消失した．この特性は，計算された非相反電磁気力が磁性とカイラリティの反転操作に対して奇であり，磁気カイラル効果に起因していることを示している．また，一様なナノ粒子でもコアシェルナノ粒子でも同様の特性を示しており，どちらの系でも磁気カイラル効果による非相反電磁気力が生じることが分かった．ナノ粒子に働く電磁気力の大きさについては，10^(-32) N/mW程度と極めて微弱であることが分かった．以上の結果は論文にまとめ，執筆が完了している状態である．
この大きさを増強するためには，双極子近似ではなく，Mie共鳴や多重極共鳴を利用することが考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
数値計算による理論の妥当性の検証に予想以上に時間を費やしてしまったため．
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| 今後の研究の推進方策 |
計算の問題は解決したため，残りの期間でMie共鳴を用いた場合の理論構築を行う．
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