Peculiar local field responses in Fano-resonant multilayer systems and their applications

Fano共振多层系统中特殊的局部场响应及其应用

• 批准号: 22K04967
• 负责人: 林 真至
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04967/
• 关键词: Fano共鳴; 近接場応答; 多層膜系; 多層膜; 局所場; 近接場

本年度は、Fano共鳴を示す多層膜系の特異な局所場応答を解明するために、以下の点について研究を推進した。（１）平面多層膜系での入れ子構造によるFano共鳴の発現：従来のATR測定により、平面多層膜系のFar-field応答にFano共鳴が現れることが分かっている。ATR応答は、そもそも系全体の光吸収応答によって決定されるが、ブロードなモードを示す、金属プラズモン層あるいは誘電体導波路層内でのFano形状と、もう一方のシャープなモードを示す誘電体導波路層のLorentzian形状の重ね合わせの結果としてFano形状が発現する（Fano形状=Fano形状＋Lorentzian形状）と考えられる。さらに、金属プラズモン層あるいは誘電体導波路層の局所場は、層の厚み方向に沿って異なるFano形状を示し、結局層全体のFano形状は様々なFano形状の重ね合わせの結果である（Fano形状＝Fano形状の足し合わせ）ことが示唆される。従来の誘電体のみの多層膜の計算を発展させ、今回金属―誘電体多層膜系についても、解析を進めた。その結果、誘電体のみの多層膜に限らず金属―誘電体多層膜も含めて、一般的にFar-fieldのFano光学応答が、上述の入れ子構造のメカニズム（多重Fano共鳴）で発現することが明らかになった。（２）球形多層膜系のＦano共鳴への展開：従来は、平面多層膜系を研究対象にしてきたが、さらに多様な局所場の振舞いを解明するために、コアーシェル多層膜球の光学応答の研究に着手した。数値計算を可能とするため、Mie散乱の効率を一般的に計算できるプログラムを構築した。そのプログラムを使って、励起子吸収を示す球形誘電体ナノ粒子の計算を行ったところ、散乱スペクトル及び減光スペクトルにFano共鳴が見出された。

This year は and sympathetic Fano を す の multilayer film system specific な bureau field 応 answer を interpret す る た め に, the following の に つ い を て research advance し た. (1) planar multi-layer で の into れ sub structure に よ る Fano resonance の 発 now: 従 の ATR determination of に よ の り, planar multi-layer film system is Far - field 応 answer に Fano resonance が now れ る こ と が points か っ て い る. ATR 応 answer は, そ も そ も department all の light absorption 収 応 answer に よ っ て decided さ れ る が, ブ ロ ー ド な モ ー ド を す, metal プ ラ ズ モ ン layer あ る い は induced electricity body guided wave within the road layer で の Fano shape と, も う side の シ ャ ー プ な モ ー ド を shown す induced electricity body guided wave road layer の Lorentzian shape の heavy ね close わ せ の results と し Youdaoplaceholder0 Fano shape が occurrence する (Fano shape =Fano shape +Lorentzian shape) と examination えられる. さ ら に, metal プ ラ ズ モ ン layer あ る い は induced electricity body guided wave road layer の bureau field は, の thick に み direction along the っ て different な る Fano shape を し, ending layer all の Fano shape は others 々 な Fano shape の heavy ね close わ せ の results で あ る (Fano shape の foot = Fano し close わ せ) こ と が in stopping さ れ る. Youdaoplaceholder0 to calculate the を development of させ, this time the metal-inductor multilayer film system に に て て て めた, and analyze を to advance to めた. そ の results, induced electric の み の multilayer に limit ら ず も containing metal - induced electricity body multi-layers め て, general に Far - field の Fano optical 応 が, answer the above の into れ sub structure の メ カ ニ ズ ム (multiple Fano resonance) で 発 now す る こ と が Ming ら か に な っ た. (2) spherical multilayered film is の Fano resonance へ の : 従 to を は, planar multi-layer film system research as に seaborne し て き た が, さ ら に many others な bureau dance of vibration field の い を interpret す る た め に, コ ア ー シ ェ ball の ル multi-layer optical 応 に の study set out to answer し た. Numerical calculation を possible とするため, Mie scattered <s:1> efficiency を general に calculation で るプログラムを るプログラムを るプログラムを construct た. そ の プ ロ グ ラ ム を make っ て, excitation screwdriver 収 を す in spherical induced electricity body ナ ノ particle の count を っ た と こ ろ, scattered ス ペ ク ト ル and び obscuration ス ペ ク ト ル に Fano resonance が shows さ れ た.

项目成果

Samara National Research University(ロシア連邦)

萨马拉国立研究大学（俄罗斯联邦）