色素会合体による長距離伝搬性光学モードの形成

本研究の目的は、分子レベルで配列・配向制御が可能であるラングミュア・ブロジェット(LB)法を用いて色素分子の会合体からなる極めて薄い光学薄膜伝搬層を作製し、プリズムカップラーで発生させたエバネッセント光により色素会合体層に非局在性の集団エキシトンモードを励起し、その光学モードの特性について調べることにある。前年度と今年度前半までに、色素会合体による集団エキシトンモードの発生に適した薄膜試料の物性調査を行い、集団エキシトンモードの発生条件を探る上で重要な色素会合体膜の複素屈折率応答について詳しく調べ、吸収帯付近で生じる屈折率の異常分散に関する知見を得た。一方、集団エキシトンモードの発生・検出する実験装置を構築した。前年度までにモード励起光導入部と制御計測部の製作を完了しているので、今年度は検出部とその制御系の設計・製作を行った。構築した実験装置を用いて色素会合体の集団エキシトンモードの発生やその伝搬性に関する実験を行った。その結果、色素会合体の集団エキシトンモードの発生と見られる、強い共鳴吸収が不安定ながらも観測された。しかし、その界面光学モードの周囲媒質への浸出度が想定以上に小さく、そのため、プローブによる検出が実質的に困難であった。長距離伝搬性光学モードの特性について、実験条件と比較しながら数値シミュレーションを並行して行った。長距離伝搬性の光学モードの発生には、活性層や誘電体媒質の複素屈折率条件だけでなく、励起・伝搬する薄膜構造やその厚さに対しても十分考慮しなければならないことが判明した。

本研究の目的は、分子レベルで配列・配向制御が可能であるラングミュア・ブロジェット(LB)法を用いて色素分子の会合体からなる極めて薄い光学薄膜伝搬層を作製し、プリズムカップラーで発生させたエバネッセント光により色素会合体層に非局在性の集団エキシトンモードを励起し、その光学モードの特性について調べることにある。前年度と今年度前半までに、色素会合体による集団エキシトンモードの発生に適した薄膜試料の物性調査を行い、集団エキシトンモードの発生条件を探る上で重要な色素会合体膜の複素屈折率応答について詳しく調べ、吸収帯付近で生じる屈折率の異常分散に関する知見を得た。一方、集団エキシトンモードの発生・検出する実験装置を構築した。前年度までにモード励起光導入部と制御計測部の製作を完了しているので、今年度は検出部とその制御系の設計・製作を行った。構築した実験装置を用いて色素会合体の集団エキシトンモードの発生やその伝搬性に関する実験を行った。その結果、色素会合体の集団エキシトンモードの発生と見られる、強い共鳴吸収が不安定ながらも観測された。しかし、その界面光学モードの周囲媒質への浸出度が想定以上に小さく、そのため、プローブによる検出が実質的に困難であった。長距離伝搬性光学モードの特性について、実験条件と比較しながら数値シミュレーションを並行して行った。長距離伝搬性の光学モードの発生には、活性層や誘電体媒質の複素屈折率条件だけでなく、励起・伝搬する薄膜構造やその厚さに対しても十分考慮しなければならないことが判明した。