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メタマテリアル・フォトニック結晶グループ 石原グループ

 物質を光波長程度のスケールで周期配列させた構造は、構成物質の性質とは大きく異なった光応答を示します。周期が光の波長よりも十分に小さく、有効媒質とみなせる場合をメタマテリアルと呼びますが、うまくデザインすると自然界には存在しない負の屈折率さえ実現できることがわかってきました。周期が波長より大きいフォトニック結晶では回折が電磁応答に興味深い影響を与えます。

 私達はこのような構造を光と物質の相互作用を人工的にデザインできる系として注目し、微細加工技術による試料の作製、レーザ等を用いた光学測定、コンピュータによる数値計算の3本だてで、負の屈折率光領域の磁気応答光の運動量による起電力発生、光誘起磁性などの新奇な現象を探求しています。

 
左図:電子線リソグラフィーで金薄膜上に作製した円孔配列構造。 右図:非対称な単位胞をもつ周期構造。
有機π電子系グループ吉澤グループ

  共役π電子をもつ有機物質系は、構成要素(分子など)が集合して高次構造をとることで多彩な光機能性を発揮します。例えば、光合成系の色素蛋白複合体や分子を内包したカーボンナノチューブはナノメータースケールの規則正しい構造をもち、これらがさらに凝集して高次構造を作っています。これらの物質の構造と励起状態ダイナミクスの関係を研究することで、新たな光機能材料の開発を目指しています。

励起状態の測定に必要な時間分解分光装置の開発も行っています。超短パルス光を自在に制御して物質を任意の状態に励起することで、通常の分光法では測定できない物性の本質を解明します。

物理の「出前授業」も積極的に行っています。


左図:光合成系の色素蛋白複合体、中図:分子内包カーボンナノチューブ、右図:レーザー分光装置

光スピントロニクスグループ    松原グループ

特徴のある構造・電子スピン秩序・光学特性を持つ様々な機能性物質を対象に、光と物質の相互作用に起因した物理現象の研究を行っています。また、将来のテクノロジーを支えうる新しい物理原理や機能の開拓を目指しています。
 特に、マルチフェロイック物質・メタマテリアル・磁性半導体・強相関電子系物質などの電気/磁気/光学的に興味深い性質を有する物質、およびこれらの物質系の特性を合わせ持つ新規ハイブリッド材料を対象に、ナノテクノロジーを利用することにより光(フォトニクス)−電気(エレクトロニクス)−磁気(マグネティクス)を融合した新分野を開拓します。
 具体的には、
 ・機能性スピンナノ構造の検出・イメージング・光制御を可能とする「非線形スピンフォトニクス」
 ・超短光パルスにより電子スピン機能を制御する「超高速光磁気制御」
 ・磁性と誘電性の結合した新しい光機能「電気磁気光学」
の研究を行っています。