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物質中で発生する電荷の揺らぎは、固体素子において通常ノイズとして邪魔者扱いされるが、物質の秩序形成や相変化の根幹を担うことがしばしばある。本研究では、光応答における非平衡・非線形現象という固体物理学の基礎的でかつ重要な課題に関して、現象の空間構造・周波数スペクトルという視点からの研究を目的とした。具体的には、ナノスケールの局所的な光照射を基にした計測システムを創出し、無機・有機デバイスにおける揺らぎ・非線形光応答の探求に応用する。この研究から、非平衡・非線形現象における特徴的なダイナミクスやその発現の背後にある微視的メカニズムを解明することを目指した。
今年度はグラフェンの赤外応答の量子サイズ効果、プラズモニック構造におけるプラズモンの伝搬を主な研究対象とした。
グラフェンに関しては、光応答の空間イメージングから、グラフェン特有の赤外応答を観測することができた。この応答強度はグラフェンのサイズ（次元）に応じた周波数依存性を示すため、閉じ込め効果が背景にあることが分かった。
プラズモニック構造については、光照射によってプラズモン由来の電界分布に明暗のパターンが出現することを観測した。電磁界シミュレーションの結果とよく一致することから、プラズモン伝搬のダイナミクスを可視化できていることを確認した。また、ナノ領域における周波数スペクトル測定により、プラズモン共鳴に基づくピーク構造を観測し、このスペクトル形状から理論的に予想される周波数との一致を見い出した。また、回転対称性を有する別の構造体に対しても同様の測定を行い、回転対称性を反映した特徴的な光電界・位相パターンを観測した。
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