| 研究概要 |
本研究の目的は
(1)ナノメートルオーダーに先鋭化された光ファイバーの先端あるいはカーボンナノチューブ先端のような物質のナノ領域に局在した光と物質系(電子系と格子系)が相互作用する系を量子論的な枠組みの下に統一的に記述すること,
(2)通常の伝搬光では不可能な協同現象発現を予測し,それを用いたナノ構造形成のメカニズムと動的過程を明らかにすること,
(3)非断熱過程も考慮に入れて、単一原子・分子の状態と位置を操作することにより、サイズと生成位置を制御したナノメートルオーダーの(量子効果が期待される)ドットあるいはクラスターを作製するメカニズムの解明と新しい方法を提案し,新技術の創製を目指す実験へ指針を与えられる理論モデルを構築すること,
の3点である.今年度は,昨年度と同様に光とフォノンの空間局在性に着目して,電子励起を繰り込んだ光場(以後光子と呼ぶ)と格子振動が相互作用する擬一次元系の量子論的な定式化を行い,ナノ領域の光応答を求める研究を行った.その結果,今年および来年度の研究目標としていた以下の知見が得られた.
(a)1次元鎖系にドープされた不純物によるフォノンモードと光子との相互作用に反エルミート演算子によるカノニカル変換を行うことにより,光子が隣接サイトに移動するホッピング定数がフォノンとの相互作用によりサイトに依存すること,および不純物サイトと端点で大きく歪むこと,
(b)光子-フォノン相互作用定数とサイト依存のホッピング定数の大小により,1次元鎖系における光子の振る舞いが大きく異なること,特に両者が同程度の場合にのみ不純物サイト間を光子が移動し,不純物サイトあるいは端点に光子が局在すること,その空間局在に幅が生じること,
(c)近接場光を用いた分子の解離によるナノ構造作製の実験を解析し,我々のモデル,すなわちコヒーレントフォノンの衣を着た局在光子の分子への移動(ホッピング)による分子振動励起アシストを介した光反応により,実験結果を矛盾なく説明できること
が明らかになった.
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