強磁性金属間化合物を利用した磁気プラズモニック結晶による偏光状態の制御

使用铁磁金属间化合物的磁等离子晶体控制偏振态

• 批准号: 22KJ1894
• 负责人: 東野 真
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1894/
• 关键词: プラズモニクス; 磁気光学; 表面プラズモン共鳴; 格子共鳴; 金属間化合物

プラズモン共鳴による磁気光学効果の増幅が見られるか否かは、ナノ粒子を構成する材料の種類に依らない。しかし、増幅の程度と外部磁場に対する応答の鋭敏さは、材料の種類に大きく影響される。強磁性金属のナノ粒子は、小さい外部磁場で磁気光学効果を示すが、プラズモン共鳴による増幅効果が材料の光損失によって抑制されるため、現状で確認されている磁気光学効果は小さい。本研究は、適切な材料選択と光学設計によって、プラズモニック材料としての性能と強磁性の共存を実現することで、低磁場で大きな磁気光学効果を示す系の実現を目指す。具体的には、Al-Fe二元系合金で構成される磁気プラズモニック結晶を利用する。2022年度は、電磁場解析を利用したナノ構造の設計とナノ構造転写用のマスターモールド(鋳型)の作製およびAlでの試料試作を中心に行った。具体的な構造として、矩形ナノ粒子からなる周期構造(アレイ)に着目した。矩形ナノ粒子アレイは、周期と矩形ナノ粒子のアスペクト比のそれぞれの値だけでなく、その相対値によっても応答を制御できる。具体的には、周期に占めるナノ粒子の空間充填率によって、表面格子共鳴の交差の形を制御することができる。これは、電磁場解析と、試作したAl矩形ナノ粒子アレイにおいても確認できた。上記に加えて、先行研究との比較という観点から、酸化チタンナノ粒子アレイ上のNi薄膜の磁気光学効果の評価を行った。酸化チタンナノ粒子間の相互作用が、Niによって生じた周辺媒質の非対称な屈折率分布が原因で弱められた結果、磁気光学効果の増幅が殆ど見られなかった。この抑制機構は、本研究で着目しているようなナノ粒子が強磁性を担う系では発生し得ず、新たに本研究を差別化する視点を得ることができた。

The amplitude of the magneto-optical effect depends on the material of the particle. The sensitivity of the response to the external magnetic field and the degree of increase are greatly affected by the type of material. Ferromagnetic metal particles, small external magnetic field, magneto-optical effect, high amplitude resonance, light loss suppression, current status, confirmed that the magneto-optical effect is small. This study is aimed at the realization of ferromagnetism blue-shift in materials and optical design, and the realization of magneto-optical effect in low magnetic field. Specific Al-Fe binary alloy compositions are used for magnetic field crystallization. 2022 year, electromagnetic field analysis, use of the design of the structure, the structure of the writing of the structure of the production of aluminum and aluminum sample test center Specific structures, rectangular particles, periodic structures Rectangular particles have a period of time, and rectangular particles have a period of time. Specific time, period, space filling rate of particles, surface lattice resonance and shape control The analysis of electromagnetic field and the confirmation of rectangular particles In this paper, the author reviews the magnetic and optical properties of Ni thin films on the surface of particles. The interaction between particles in the acidified medium is weak, and the increase in the amplitude of the magnetic optical effect is almost obvious. The mechanism of this suppression is discussed in this paper. The ferromagnetism of particles is studied in this paper.