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多重共鳴型メタマテリアルの研究

公募研究

研究領域電磁メタマテリアル
研究課題/領域番号 25109712
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪府立大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードメタマテリアル / 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 / 非相反光伝播
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (48件) (うち招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Enhanced up-conversion of entangled photons and quantum interference under localized field in nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Osaka, Nobuhiko Yokoshi, Masatoshi Nakatani, and Hajime Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 112巻 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevlett.112.133601

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Up-Converted Luminescence of a Two-Level Molecule with Population Inversion2014

    • 著者名/発表者名
      R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajiki and H. Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 9 ページ: 093401-093401

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.093401

    • NAID

      210000133237

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy transparency of an antenna-molecule coupled system by a single-photon incidence2013

    • 著者名/発表者名
      T.Yano,M.Nakatani,K.Osono and H.Ishihara
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 号: 6 ページ: 2559-2566

    • DOI

      10.1021/jp306347f

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model of the photoexcitation processes of a two-level molecule coherently coupled to an optical antenna2013

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Nakatani, Atsushi Nobuhiro, Nobuhiko Yokoshi, Hajime Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 15 号: 21 ページ: 8144-8150

    • DOI

      10.1039/c3cp43834a

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model of finite-momentum excitons driven by surface plasmons in photoexcited carbon nanotubes covered by gold metal films2013

    • 著者名/発表者名
      S.Uryu, H.Ajiki and H.Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 110 号: 25 ページ: 257401-257401

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.257401

    • NAID

      120005478527

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selection-Rule Breakdown at Plasmon-Induced Electronic Excitation of an Isolated Single-Walled Carbon Nanotube2013

    • 著者名/発表者名
      M. Takase, H. Ajiki, Y. Mizumoto, K. Komeda, M. Nara, H. Nabika, S. Yasuda, H. Ishihara, K. Murakoshi
    • 雑誌名

      Nature Photonics

      巻: 7 号: 7 ページ: 550-554

    • DOI

      10.1038/nphoton.2013.129

    • NAID

      110009755841

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 量子ドットの空間配置を取り込んだ超蛍光の理論2015

    • 著者名/発表者名
      小田切和喜、余越伸彦、石川陽、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2015年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      余越伸彦、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2015年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      畑遼介、村田直紀、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2015年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] フレキシブルな非相反的光回路理論2015

    • 著者名/発表者名
      福島宏一、中島龍也、東海林篤、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2015年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      松田拓也、矢野嵩格、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2015年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      保科政幸、余越伸彦、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2015年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      逢坂良樹、余越伸彦、中谷正俊、石原一
    • 学会等名
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二次元磁性フォトニック結晶による磁気光学効果2015

    • 著者名/発表者名
      東海林篤、福島宏一、石原一
    • 学会等名
      日本光学会ナノオプティクス研究グループ研究討論会
    • 発表場所
      山梨大学(山梨県甲府市)
    • 年月日
      2015-03-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      石原一
    • 学会等名
      「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
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都港区)
    • 年月日
      2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      保科政幸、余越伸彦、石原一
    • 学会等名
      第25回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
    • 学会等名
      第25回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      小田切和喜、余越伸彦、石川陽、石原一
    • 学会等名
      第25回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光アンテナによる分子励起過程の制御2014

    • 著者名/発表者名
      石原一
    • 学会等名
      第24回(平成26年度)日本赤外線学会研究
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府堺市)
    • 年月日
      2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      福島宏一、中島龍也、東海林篤、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 金属ナノ周期構造がもたらす電場増強特性の解析2014

    • 著者名/発表者名
      逢坂良樹、余越伸彦、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Up-Converted Photoemission Activity of a Two-Level Molecule with Population Inversion2014

    • 著者名/発表者名
      R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajiki and H. Ishihara
    • 学会等名
      Physics of Quantum Information Processing (PQIP)
    • 発表場所
      Sigma Hall Osaka University(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2014-08-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nonreciprocal manipulation of light propagation in 2D-photonic crystals with cylindrical metamaterials consisting of arrayed SWNTs with helical DC2014

    • 著者名/発表者名
      K. Fukushima, T. Nakajima, A. Syouji and H. Ishihara
    • 学会等名
      SPIE, Metamaterials, Metadevices, and Metasystems 2014 "NanoScience + Engineering"
    • 発表場所
      San Diego, California(米国)
    • 年月日
      2014-08-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Induced correlation between distant molecules nearby two-dimensional metal nano block array2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Osaka, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • 学会等名
      the International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials 2014 (ICOOPMA)
    • 発表場所
      Leeds,UK(イギリス)
    • 年月日
      2014-07-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of a two-excitation state in an antenna-coupled double quantum dot2014

    • 著者名/発表者名
      N. Yokoshi and H. Ishihara
    • 学会等名
      1st Optical Manipulation Conference (OMC '14)
    • 発表場所
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-04-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical estimation of inter-molecule correlations nearby metallic nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Osaka, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • 学会等名
      1st Optical Manipulation Conference (OMC '14)
    • 発表場所
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-04-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Luminescence activity of two-level molecule with population inversion2014

    • 著者名/発表者名
      R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajik and H. Ishihara
    • 学会等名
      1st Optical Manipulation Conference (OMC '14)
    • 発表場所
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-04-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Study of crossover between Fano resonance and Rabi splitting in an antenna-molecule coupled system2014

    • 著者名/発表者名
      N. Murata, Y. Mizumoto and H. Ishihara
    • 学会等名
      1st Optical Manipulation Conference (OMC '14)
    • 発表場所
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-04-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Up-Conversion of Photon Energy by 2-Level Molecule Coupled to Highly-detuned Nano-antenna2014

    • 著者名/発表者名
      R.Hata, H.Ajiki, N.Yokoshi and H.Ishihara
    • 学会等名
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology (FIRST 2014)
    • 発表場所
      Hongo Campus of the University of Tokyo(Tokyo)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 「ヘリカル伝導を有するSWNTにおける回転ドップラー効果 ~偏光選択的光増幅と非相反的光伝搬制御~」2014

    • 著者名/発表者名
      福島宏一, 中島龍也, 東海林篤, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2014年春季大会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金属ナノ構造を介した分子間相関についての理論的解析2014

    • 著者名/発表者名
      逢坂良樹, 余越伸彦, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2014年春季大会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 非共鳴励起光による駆動 Jaynes-Cummings モデルの発光特性2014

    • 著者名/発表者名
      畑 遼介, 余越伸彦, 安食博志, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2014年春季大会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 分子配向性を考慮した金属アンテナ ー 分子結合系における光吸収 ー2014

    • 著者名/発表者名
      村田直紀, 水本義彦, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2014年春季大会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Photo-energy manipulation by antenna-molecule coupled systems2013

    • 著者名/発表者名
      H.Ishihara
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Nanophotonics / The 3rd Conference on Advances in Optoelectronics and Micro (ICNP/AOM2013)
    • 発表場所
      香港理工大学(中国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study of population control by strongly coupled oscillators2013

    • 著者名/発表者名
      R.Hata, N.Yokoshi, H.Ajiki and H.Ishihar
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Nanophotonics / The 3rd Conference on Advances in Optoelectronics and Micro (ICNP/AOM2013)
    • 発表場所
      香港理工大学(中国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Up-conversion dynamics of entangled-photons in a molecule coupled with an optical antenna2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Osaka, N.Yokoshi, M.Nakatani and H.Ishihara
    • 学会等名
      14th Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures (PLMCN2013)
    • 発表場所
      Hersonissos Crete(Greece)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 局在プラズモンが誘起する非従来型線形・非線形分子励起過程2013

    • 著者名/発表者名
      石原 一
    • 学会等名
      第4回プラズモニック化学シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-Efficient Two-Photon Up-Conversion in an Antenna-Molecule Complex System2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Osaka, N.Yokoshi, M.Nakatani and H.Ishihara
    • 学会等名
      The 10th Conference on Lasers and Electro-optics Pacific Rim, and The 18th Opto Electronics and Communications Conference/Pbotonics in Switcbing 2013 (CLEO-PR & OECC/PS 2013)
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center(Kyoto)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Control of Population Dynamics by Three-body Selfconsistent Interplay2013

    • 著者名/発表者名
      R.Hata, N.Yokoshi, H.Ajiki and H.Ishihara
    • 学会等名
      The 10th Conference on Lasers and Electro-optics Pacific Rim, and The 18th Opto Electronics and Communications Conference/Pbotonics in Switcbing 2013 (CLEO-PR & OECC/PS 2013)
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center(Kyoto)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Population Dynamics of Two-Level System with an Auxiliary System Driven with Coupled-Mode Frequency2013

    • 著者名/発表者名
      R.Hata, N.Yokoshi, H.Ajiki and H.Ishihara
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference ASEPS3 The third Asia-Europe Physics Summit (APPC12)
    • 発表場所
      International Conference Halls(Chiba)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金属アンテナ - 2重量子ドット結合系における断熱的非線形励起2013

    • 著者名/発表者名
      余越伸彦, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 結合モード駆動時における補助系に接続された二準位系の非線形光学応答2013

    • 著者名/発表者名
      畑 遼介, 余越伸彦, 安食博志, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 磁性フォトニック結晶による非相反的光伝搬制御の理論III2013

    • 著者名/発表者名
      福島宏一, 中島龍也, 東海林篤, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] グリーン関数法による任意形状金属 ー 分子結合系の励起確率の解析 ー2013

    • 著者名/発表者名
      陣駒勇佑, 余越伸彦, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金属アンテナ - 分子結合系におけるエネルギー透過とラビ分裂の関係についての考察2013

    • 著者名/発表者名
      村田直紀, 水本義彦, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ構造のプラズモン共鳴を用いたカーボンナノチューブの光励起2013

    • 著者名/発表者名
      瓜生誠司, 安食博志, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 局在プラズモン励起における単層カーボンナノチューブの電子遷移選択則の破れ:実験2013

    • 著者名/発表者名
      村越 敬, 高瀬 舞, 安食博志, 保田 諭, 水本義彦, 石原 一
    • 学会等名
      日本物理学会・2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 局在プラズモン励起における単層カーボンナノチューブの電子遷移選択則の破れ:理論2013

    • 著者名/発表者名
      石原 一, 水本義彦, 安食博志, 高瀬 舞, 保田 諭, 村越 敬
    • 学会等名
      日本物理学会・2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 吸えない光を吸わせる方法 - 単一分子で起こる光学禁制遷移 -2013

    • 著者名/発表者名
      石原 一
    • 学会等名
      高分子学会・高分子同友会
    • 発表場所
      (社)高分子学会・高分子同友会
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction between excitons and surface plasmons in carbon nanotubes with gold nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      S.Uryu, H.Ajiki and H.Ishihara
    • 学会等名
      The International Conference on Small Science (ICSS 2013)
    • 発表場所
      Las Vegas(USA)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 任意形状金属近傍における分子のポピュレーション解析2013

    • 著者名/発表者名
      陣駒勇佑, 余越伸彦, 石原 一
    • 学会等名
      第24回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金属アンテナ - 分子結合系におけるエネルギー透過とRabi分裂の関係についての考察2013

    • 著者名/発表者名
      村田直紀, 石原 一
    • 学会等名
      第24回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高効率な2光子上方変換を実現する複合量子系の設計指針2013

    • 著者名/発表者名
      逢坂良樹, 余越伸彦, 中谷正俊, 石原 一
    • 学会等名
      第24回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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