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2014 年度 実績報告書

アンテナ-ナノ構造量子結合系における新奇非線形光励起過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25610077
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
キーワード金属アンテナ / 量子ドット / ナノギャップ / 超蛍光 / エネルギー透過
研究実績の概要

26年度は以下の研究実績があった。
(1)任意形状の金属構造による光アンテナと分子が相互作用する系に対して、反転分布が生じる程度の強い非線形応答を、分子のマスター方程式と金属構造を含むGreen関数と背景場を求める離散双極子近似を融合させることにより成功し、二準位分子のみならず、三準位分子まで含めて反転分布生成条件を調べた。その結果、典型的色素分子において、金属ナノギャップ近辺では通常の場合に比べ数桁弱い光で十分な反転分布が得られることが明らかになり、さらにその場所依存性や、周波数依存性などを詳細に調べた。
(2)金属アンテナと分子の結合系を結合振動子モデルで表す手法においては、アンテナの非線形性を取り入れるため、三準位系としたモデルに対して計算を行い、金属構造が実験で報告される程度の非線形性を示す場合にも反転分布が得られることを明らかにした。さらに分子の数を複数にする計算手法を開発し、アンテナと結合した系の超蛍光発光の計算準備を整えた。
(3)量子ドットが空間的に広がって配置して光の異なる位相点に存在する場合の超蛍光の計算手法を開発し、自由空間で広がって配置された場合と、共振器中で広がって配置された場合の計算を実際に行い、前者では有意な超蛍光が、また後者では非常に増強された超蛍光が発現することを明らかにした。この結果と上記(1)(2)で得られた結果を総合し、金属アンテナー分子結合系での超蛍光発生の可能性を、実験における試料配置の具体的提案を含めた形で示すことが出来たと言える。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 3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
      Y. Osaka, N. Yokoshi, M. Nakatani and H. Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 112 ページ: 133601(1-5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.112.133601

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [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 Physical Society of Japan

      巻: 83 ページ: 093401(1-4)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.83.093401

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [学会発表] 非マルコフ的環境下での励起エネルギー移動における色素間量子相関の影響2015

    • 著者名/発表者名
      平吹拓也、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
  • [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
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-13
  • [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
    • 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
  • [学会発表] 励起エネルギー移動における色素間量子相関の影響2014

    • 著者名/発表者名
      平吹拓也、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
  • [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
  • [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
  • [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
    • 招待講演
  • [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
  • [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
  • [学会発表] 光合成励起エネルギー移動における色素間の量子相関の効果2014

    • 著者名/発表者名
      平吹拓也、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
  • [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
  • [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
  • [学会発表] 金属アンテナを利用した分子の高効率非線形励起2014

    • 著者名/発表者名
      余越伸彦
    • 学会等名
      第5回電気学会光エネルギー応用技術調査専門委員会
    • 発表場所
      大阪産業大学 (大阪市北区)
    • 年月日
      2014-06-24
    • 招待講演
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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

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公開日: 2016-06-01  

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