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クジャク、モルフォチョウ、ネオンテトラなど自然界には驚くほどの輝きを示す生物がいる。この輝くような色は、光吸収が関係した色素や顔料などの「普通の色」とは異なり、ミクロなナノ構造と光が複雑に絡み合ってつくられる構造による発色、すなわち、「構造色」である。本研究では、これまでにモルフォチョウなど、自然界の構造色の研究で培った方法論と成果を発展させ、更に多くのフォトニクス技術を用い、蝶の鱗粉や鳥の羽根の発色の仕組みを探求していく。
本年度は、特に構造のもつ階層性に着目した研究を行った。一般に、構造色はさまざまな階層をもった構造と光との相互作用であるため、測定領域の大きさを変化させながら測定することが必須となる。そのため、通常の光学測定の他、顕微鏡下での測定、単一構造体に対する測定などを行った。また、モルフォチョウを試料として、翅の反射特性を効率よく測定するため、試料への光の入射角度と検出角を独立に掃引できる装置を製作し、2つの角度を独立なパラメータとする反射パターンマッピングを行った。数種類のモルフォチョウの翅を試料として計測したところ、種に特異的な反射パターンが見られることが分かった。このパターンの物理的な意味を調べるため、干渉と回折効果を取り入れた物理モデルの作製とFDTD法を用いた電磁場計算を行い、その仕組みを明らかにした。このような翅全体の反射特性の測定結果と、モルフォチョウの翅に見られる特異な微細構造との関係を明らかにするため、FDTD計算を行い、ミクロとマクロな応答に対する整合性を考える中から、階層構造をもつ意味について考察を現在行っている。
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