テクノロジー?材料
人工物质「ナノ原子」の光応答を100兆分の1秒の时间分解能で可视化
近年、「メタマテリアル」と呼ばれる人工物质群の研究が急速に进んでいます。これらは、光の波长よりも小さな光共振器や光アンテナを多数并べた配列构造により、自然物质にはない、新しい光学的机能を持っており、平面型レンズや反射防止膜、発光?受光素子などの光デバイス开発に応用されています。メタマテリアルを构成する光共振器や光アンテナの一単位を「メタ原子」と呼びます。金属型のメタ原子では、电子と光の结合波（表面プラズモン波）が构造体にまとわり付くように励起されることで巨大な分极が生じ、光に対し非常に强い応答を示します。このような、メタマテリアルの动作原理を根本的に解明し、デバイスの精緻な设计を実现するためには、メタ原子一つひとつの光応答の高精度な観察が必要です。
今回、本研究グループが開発したフェムト秒レーザー励起二光子蛍光顕微鏡法を用い、メタ原子の一つであるナノ光共振器（構造長約100 nm）に表面プラズモン波束が入射し、相互作用を経て通り抜ける様子を、100兆分の1秒の時間分解能で可視化することに成功しました。
ナノ共振器を通り抜けた表面プラズモン波束には±数?尘の强度ピーク位置のシフトが観察され、通り抜けに伴う共鸣的な相互作用が波束の空间形状を変形する効果が确认されました。このピークシフトは、共振器の构造长、もしくは、波束を励起する光パルスの调整により制御できます。
本研究成果により、メタマテリアルの进歩と、それによる新规光デバイス开発のさらなる加速が期待されます。