運動するフォトニック結晶と光および物質との相互作用

点击翻译按钮获取中文摘要

誘電率の異なる物質からなる人工周期構造(フォトニック結晶)はその内外での特異な光学特性によって、新奇な光学デバイスや光電子デバイスの実現を可能にする。そのため、それらの応用を目指した研究が全世界で盛んにおこなわれている。本研究ではそのようなフォトニック結晶の新たな可能性を深るべく、等速運動や局所的に振動するフォトニック結晶に対して、光や荷電粒子がどのような応答を示すかを理論的、数値的に調べた。等速運動する場合には準静的な扱いから出発し、荷電粒子の運動に対する反跳について解析した。これは、電子線を物質に対して走査したときに得られる電子エネルギー損失分光の誘電関数理論と密接に関係しており、従来単純な幾何学形状のものに限定されていたこの理論をフォトニック結晶に拡張したことにもなっている。この成果については近日中に論文投稿予定である。また局所的に振動するフォトニック結晶からの光散乱の理論を定式化し、自己組織化によってできる3次元フォトニック結晶の代表例であるコロイド結晶に対して、数値シミュレーションを行った。その結果、理想的には10の6乗程度のラマン散乱の増強度が得られることがわかった。これらの結果については実験との共同研究と含めて、論文2報にまとめた(うち1報はまだ投稿中)。