コロイドフォトニック結晶の外場による光学特性制御

点击翻译按钮获取中文摘要

粒径がサブミクロン程度の単分散コロイド微粒子を周期配列させたコロイド結晶は、フォトニック結晶としての応用が期待できることから注目を集めている。コロイド結晶に、磁場、電場、応力場、化学雰囲気等の外場への応答性を新たに付与することができると、新しい光デバイスへの応用が期待できる。例えば、磁性を有したコロイド結晶が作製できれば、光と磁性とを結ぶ新しいデバイスへの応用が期待できるだろう。特にフォトニック結晶では、フォトニックバンドギャップ付近で群速度遅延による様々な光学現象の増幅効果が起こることが理論的にわかっており、磁性コロイド結晶では、光磁気ディスクの読み出しや反射光が光源に戻るのを防ぐ光アイソレーターに利用されている磁気光学効果を増幅することが期待でき、新しい光デバイスとしての応用が期待できる。本研究では、コロイド結晶中に磁性体を導入することで磁性コロイドフォトニック結晶の作製を行い、磁気光学効果の増幅現象の観察を試みた。磁性コロイドフォトニック結晶の作製は、まず我々のグループで開発した流動誘起単結晶化と高分子ゲルによる粒子配列の固定化を行うことで、大面積で単結晶性の高い光学特性の優れたコロイド結晶ゲル膜を作製した。これに鉄イオンを染み込ませることで常磁性のコロイドフォトニック結晶を作製した。次に、磁気光学効果の増幅現象を観察するため、外部磁場印加による透過光の偏光面の回転角(ファラデー回転角)の波長依存性を測定した。その結果、フォトニックバンド波長付近でファラデー回転角の増加がみられ、磁気光学効果の増幅現象の観察に成功した。今後は、コロイド結晶の格子定数や磁性材料の濃度、種類、入射光の角度変化などの条件を系統的に変えるにとで、観察された磁気光学効果の増幅現象についてさらに詳細な検討を行う予定である。