2014 Fiscal Year Research-status Report
自己組織化液晶マイクロドロップレットの新規光学機能探索
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26820111
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
松井 龍之介 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80452225)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 液晶 / フォトニック・ナノジェット / 共焦点顕微鏡 / メタマテリアル / Dyakonov表面波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液晶が自己組織化的に形成する液晶マイクロドロップレットにおける新規光学効果の探索を目的に、数値シミュレーションならびに実験の両面より検証を進めている。液晶マイクロシリンダーによれば、光の波長程度に収束されたフォトニック・ナノジェット（PNJ）が得られ、さらには液晶の光学異方性を反映した特異な偏光特性を示すことをFDTD電磁界シミュレーションによりこれまで明らかにしてきた。液晶によればその動的制御も可能になると期待される。その実験的な観測を目標に、共焦点顕微システムの構築に取り組んできた。ビームの２次元走査のためのガルバノミラーペアや、集光点の１軸走査のための対物レンズに装着可能なピエゾ素子を導入し、LabVIEWにて自動制御可能な光学系の構築を進めている。
一方で、等方性媒質と異方性媒質など対称性の異なる誘電体の界面に存在する表面波として、Dyakonov表面波の存在が知られている。伝搬損失を受けない表面波としてセンシングデバイスなどへの応用の高いポテンシャルを有しているものの、その存在条件は厳しく典型的なネマチック液晶における存在角は１度程度と狭い。Dyakonov表面波の存在条件の緩和を目的として、様々なメタマテリアルの採用が提案されてきたが、いずれも素子作製は容易ではなく現実的なアプローチとは言い難い。そこで本研究では、より現実的なDyakonov表面波の支持媒質として、金属ナノ粒子を分散した液晶メタマテリアル（nanoparticle dispersed liquid crystal: NDLC）の採用を提案し、理論的な検証を進めてきた。NDLCの実効誘電率の解析には、異方性媒質の解析のために拡張されたMaxwell-Garnett有効媒質近似を採用した。数％程度の銀ナノ微粒子の添加によりDyakonov表面波の存在条件が大幅に緩和されることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ガルバノミラーおよびピエゾ素子を採用した共焦点顕微システムの構築と、LabVIEWによるその自動制御プログラムの整備はほぼ完了している。また、当初予定に無かったDyakonov表面波関連の研究を立ち上げ、理論面での検証が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
レーザー光源やアバランシェ・フォトダイオードなどの高感度受光器を導入し、共焦点顕微システムを完成させフォトニック・ナノジェットの観測実験に取り組む。特に、電圧印加時におけるフォトニック・ナノジェット形状の変化を明らかにする。Dyakonov表面波の観測実験のための光学系を構築する。また、金属ナノ微粒子を分散させた液晶メタマテリアルの作製に取り組む。
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