Enhancement of optical functionalities of magnetic and dielectric materials based on meta-optics

基于元光学增强磁性和介电材料的光学功能

• 批准号: 21H04619
• 负责人: 田中 勝久
• 金额: $ 27.29万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04619/
• 关键词: メタ光学; 磁性体; 誘電体; 光機能; プラズモニクス; ミートロニクス

局在型表面プラズモン共鳴と表面格子共鳴が期待できる物質としてAl、Ag、ミー共鳴ならびにそれとフォトンとの結合が期待できる物質としてSi、TiO2、ZrO2を対象に、ナノ粒子の形状、大きさ、配列の仕方、周期を変調したナノ周期アレイを作製し、透過スペクトルの入射角依存性の測定、FDTD法を用いた数値シミュレーションにより電気・磁気双極子ならびに多極子のモードを解析した。特にSiの系では、ブラベ格子のみならず、隣接するSiナノ粒子の位置と大きさを変調した非ブラベ格子の作製に成功し、連続体における束縛状態（BIC）モードの存在を実証するとともに、ナノ粒子の配列の対称性に依存してBICモードに寄与する電気・磁気双極子の状態が異なり、モードのエネルギーに違いが生じることを見いだした。また、TiO2ナノ周期アレイをエラストマーに埋め込んだナノアンテナシールを作製し、同じ周期構造を持つ2枚のTiO2ナノアンテナシールを互いに角度を設けて貼り合わせることにより、キラリティを付与することに成功した。このようにメタ表面の特性に関しては新規な知見が得られた。メタ表面による誘電体の非線形光学効果の増幅に関しては、電場と誘電分極の関係に現れる高次の項に基づく非線形性ではなく特定の元素の多段階励起に基づく波長変換ではあるものの、希土類を添加したフッ化物ナノ粒子とナノ周期アレイの組合せによりアップコンバージョン蛍光の増幅に成功した。たとえばAlナノ周期アレイとEr3+含有蛍光体の組合せでは最大で五段階励起に基づくアップコンバージョン蛍光が観察された。新規酸化物磁性体と誘電体にかかわる成果として、2021年度も対象としたYFe2O4単結晶について研究を進め、酸素欠陥が巨視的な誘電分極の配列に影響する可能性を見いだした。また、間接型強誘電体であるAgRTiO4（Rは希土類元素）が負の熱膨張を示すことを見いだした。

A method for measuring the dependence of incident angle of a substance on Al, Ag, Ti, Al, Ti, Al, Al FDTD method is used to analyze electric and magnetic dipole and multipole. In particular, the Si system is characterized by the fact that the position and size of the Si particles in the lattice are adjusted, the operation of the lattice is successful, and the bound state (BIC) of the Si particles in the lattice is successful. The existence of the BIC particles in the Si system is proved, and the symmetry of the BIC particles in the lattice is dependent on the state of the magnetic dipole. The TiO2 periodic structure is composed of two TiO2 periodic structures. The angle between the TiO2 periodic structures is set. The characteristics of the surface are related to the new knowledge. The amplitude increase of nonlinear optical effect of dielectric in surface layer is related to the relationship between electric field and induced polarization. The amplitude increase of nonlinear optical effect of dielectric in surface layer is related to the relationship between electric field and induced polarization. The amplitude increase of nonlinear optical effect of dielectric in surface layer is related to the relationship between electric field and induced polarization. The amplitude increase of nonlinear optical effect of dielectric in surface layer is related to the relationship between electric field and induced polarization. The maximum number of phases in the matrix is 5. New regulations on magnetic materials and electromagnets have been developed. In 2021, research on YFe2O4 single crystals has been carried out. The possibility of the arrangement of electromagnets and electromagnets with large vision has been discussed. AgRTiO4 (rare earth element) is a negative thermal expansion material.

项目成果

Fribourg University(スイス)

弗里堡大学（瑞士）

シールを利用した積層ナノアンテナの作製と発光制御

使用贴纸和排放控制制造堆叠纳米天线

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉武 優;村井 俊介;田中 勝久
• 通讯作者: 田中 勝久

層状希土類フェライトの電気的・磁気的性質

层状稀土铁氧体的电学和磁学性能

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Wibawa;U.P.M. Ashik;S. Kudo;S. Asano;Y. Dohi;T. Yamamoto;Y. Kimura;X. Gao;J.-i. Hayashi;大垣拓也，岡本温貴，服部励太郎，中畔慶人，佐藤寛泰，松井康哲，太田英輔，麻田俊雄，内藤裕義，池田浩;田中勝久
• 通讯作者: 田中勝久

六方晶TmFeO3ナノ粒子の磁気的性質

六方TmFeO3纳米粒子的磁性

• 发表时间: 2021
• 作者: Santoso Pugoh;Komada Takuya;Ishimine Yugo;Taniguchi Hiromasa;Minamihata Kosuke;Goto Masahiro;Taira Toki;Kamiya Noriho;神野宏太，Kim You Jin，小西伸弥，早坂祐一郎，大多亮，田中勝久
• 通讯作者: 神野宏太，Kim You Jin，小西伸弥，早坂祐一郎，大多亮，田中勝久

Tunable Faraday rotation of ferromagnet thin film in whole visible region coupled with aluminum plasmonic arrays

整个可见光区铁磁体薄膜的可调谐法拉第旋转与铝等离子体阵列耦合

• DOI: 10.1515/nanoph-2021-0327
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nanophotonics
• 影响因子: 7.5
• 作者: Zhang Feifei;Atsumi Taisuke;Xu Xiaolun;Murai Shunsuke;Tanaka Katsuhisa
• 通讯作者: Tanaka Katsuhisa