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本研究課題では、光学的キラリティとスピン制御との融合を図ることで、空間および時間反転対称性に係る新たな物理現象の発現ならびに革新的光デバイスの実現を目標として研究開発を実施した。具体的には、伝導電子を介した反強磁性結合とフォトニックバンド構造を組み合わせることで、磁性／非磁性状態の疑似的アレンジが可能な光共振器を構築するとともに、プラズモン近接場による局所キラル電磁場の導入によって高度かつ多彩な偏光制御を可能とする疑似メタマテリアルの創製を目的とした。そして、その成果をもとに、超高感度キラル分子計測など高性能バイオ化学センサとしての実用化を目指して研究に取り組んだ。
最終年度は、磁気プラズモニクスに関する研究において新たに見出した物理現象「磁化状態に依存した反射光強度の変調」が、サブ波長サイズの磁区構造でのｐ／ｓ偏光変換をともなった相殺的磁気光学干渉に起因することを理論的に確認し、国際論文(Scientific Reports)に掲載された。さらに、本物理現象に反強磁性結合によるスピン制御機能を組み込むことで、疑似的な磁性／非磁性状態を利用した「磁気メタサーフェス」として機能することを実証した。ここで、上記の光波制御デバイスを含めて磁気光学効果を利用した光機能デバイスの実用化には、良好な磁気特性を有する磁性体／誘電体複合材料が不可欠である。最終年度は、CoPt磁性膜の垂直磁気特性の向上にCr-Oシード層が有効であることも見出すことができ、日本金属学会誌に掲載された。
上記を含めて研究期間全体で得られた成果は現在、スピンエレクトロニクスの基本デバイスの一つである磁気メモリ(MRAM)への展開を進めており、多彩かつ高度な光波(振幅/偏光/位相)制御を可能とする「光スピン融合型-光波制御デバイス」の開発を目指した新たな研究テーマの発案に繋がっている。
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