メタマテリアルによる生体分子の円偏光二色性の増強効果解明に関する研究

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本研究では、電気光学(electro-optic: EO)検出法を用いて、高分解能のテラヘルツ(THz)電場のベクトルイメージング系を構築し、メタマテリアル近傍の電場ベクトル分布を可視化し、最終的にメタマテリアルによる円偏光二色性信号の増強メカニズムを解明することを目的とする。そこで、本年度は、まずイメージング系の検証として、透明電極ITOが蒸着されたガラス板の裏面にて回折するTHz電場ベクトルのイメージング(可視化)を行った。本研究は研究室の後輩の鈴木氏と共同で進めた研究であり、特別研究員は主に測定手法・測定原理の考案、透明電極ITOの蒸着条件の最適化を主に行い、鈴木氏が主に測定と数値シミュレーションを行った。結果として、境界に対して平行な偏光成分よりも垂直な成分の方が非常に強く回折する様子が観察され、この回折現象はRayleigh-sommerfeldの回折理論から説明できることが分かった。また、電磁界シミュレーション ソフト (CST studio)を用いた数値計算からも同様の偏光依存の回折結果が得られた。以上の結果から、構築したイメージング系によって、正確に電場ベクトル分布を可視化することに成功した、と言える。本研究の成果は、Appl. Phys. Express誌に受理され、既に論文として公開されている。メタマテリアル近傍の電場ベクトル分布の可視化、そしてメタマテリアルによる円偏光二色性信号の増強メカニズムを解明までは至らなかったが、上記の電場ベクトルイメージングの成果の他に、デュアルコムを用いた偏光計測、中赤外領域の電場ベクトル波形計測など、本研究に関連する実績も達成した(詳細は学会発表のリストを参照)。