Nonreciprocal electrodynamics in magnetochiral metananoparticles

昨年度までに磁気カイラル物質に働く電磁気力の定式化は完了していた．この電磁気力をナノ粒子に適用するためには，粒子を球とみなしたときの半径などの粒子の形状を考慮する必要がある．本年度はこの粒子の形状依存性を電磁気力に組み込むことに取り組んだ．粒子の形状を考慮する場合には，粒子による散乱場を考慮する必要がある．入射電磁場によって粒子に電気双極子モーメントと磁気モーメントが誘起され，それらの散乱場による補正を加える．粒子が十分小さいと仮定し，Green関数を用いて散乱場を記述した．この散乱場と入射場の和によってナノ粒子が持つ電気双極子モーメントと磁気モーメントを計算した．この際に双極子近似と準静的極限で系が記述できると仮定した．ナノ粒子がもつ双極子分極率を，ナノ粒子の半径と粒子を構成する物質の誘電率，透磁率，カイラル・パラメータで記述した．この際に，磁気光学効果と磁気カイラル効果による補正項を誘電率とカイラル・パラメータにそれぞれ繰り込んだ．最終的に，ナノ粒子の形状依存性を含んだ電磁気力の定式化を行った非相反電磁気力は，当然ながら磁気カイラル効果の大きさに比例するため，磁気カイラル効果の巨大化にも取り組んだ．巨大な磁気カイラル効果を実現するために，磁気共鳴とカイラル共鳴の2重共鳴による巨大化を試みた．YIGロッドの周囲に誘電体共振器を螺旋状に配置したメタ分子を作製，その非相反性を測定したところ従来の300倍にも達する巨大な磁気カイラル効果の発現に成功した．

昨年度までに磁気カイラル物質に働く電磁気力の定式化は完了していた．この電磁気力をナノ粒子に適用するためには，粒子を球とみなしたときの半径などの粒子の形状を考慮する必要がある．本年度はこの粒子の形状依存性を電磁気力に組み込むことに取り組んだ．粒子の形状を考慮する場合には，粒子による散乱場を考慮する必要がある．入射電磁場によって粒子に電気双極子モーメントと磁気モーメントが誘起され，それらの散乱場による補正を加える．粒子が十分小さいと仮定し，Green関数を用いて散乱場を記述した．この散乱場と入射場の和によってナノ粒子が持つ電気双極子モーメントと磁気モーメントを計算した．この際に双極子近似と準静的極限で系が記述できると仮定した．ナノ粒子がもつ双極子分極率を，ナノ粒子の半径と粒子を構成する物質の誘電率，透磁率，カイラル・パラメータで記述した．この際に，磁気光学効果と磁気カイラル効果による補正項を誘電率とカイラル・パラメータにそれぞれ繰り込んだ．最終的に，ナノ粒子の形状依存性を含んだ電磁気力の定式化を行った非相反電磁気力は，当然ながら磁気カイラル効果の大きさに比例するため，磁気カイラル効果の巨大化にも取り組んだ．巨大な磁気カイラル効果を実現するために，磁気共鳴とカイラル共鳴の2重共鳴による巨大化を試みた．YIGロッドの周囲に誘電体共振器を螺旋状に配置したメタ分子を作製，その非相反性を測定したところ従来の300倍にも達する巨大な磁気カイラル効果の発現に成功した．