スピン・エレクトロニクスグループ
マグノニクス

ナノ構造磁性材料や磁気現象などのスピン工学分野を中核にして、光や高周波電磁界、超音波や熱、電子伝導などとの協調現象を巧みに利用した基礎から応用にわたる研究を行っています。

周期構造による磁性プラズモン制御

 表面プラズモンとは、物質の表面近傍の自由電子が光によって集団的に振動する現象です。 近年、この表面プラズモンを用いることで、磁気光学効果を増大させることができるということが報告されています。 そこで本研究では、光の入射角や方位角を変えることで共鳴波長を変化させることができる、 周期構造(Fig. 1)による表面プラズモン共鳴によって、光学特性、磁気光学特性がどのように 変化するのかということについての研究を行っています。

Fig. 1 2次元周期構造

 局在プラズモン共鳴を励起する波長は、ナノ粒子の材料、大きさ、粒子間の間隔で変わることが知られています。 ナノ粒子が大きくなるにつれ長波長側に共鳴波長が現れ、そしてAgはAuよりも短波長側で局在プラズモン共鳴が励起されます。 従って,ナノ粒子の材料やサイズを制御することにより、局在プラズモン共鳴波長の制御ができるようになります。 この局在プラズモン共鳴が発生する波長では、光と物質の相互作用によって磁気光学効果が増大します。 局在プラズモン共鳴により発生した近接場の大きさと磁気光学効果には相関があると予想され、 またナノ粒子の材料によって磁気光学効果の大きさに違いが現れる可能性があります。
 ナノ粒子の材料、大きさと形状を変えることで局在プラズモン共鳴波長を制御し、 磁気光学効果が増大する波長を変えることが可能であるかを調査することを目的としています。 これらの研究は磁気光学効果を用いたデバイスへの応用へ繋がる基礎的な原理の解明を目指します。

Fig. 2 2次元周期構造の反射率の変化と、入射角による共鳴波長の変化
Fig. 3 磁気カー回転角の変化と反射率の変化