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。

磁性プラズモン

 表面プラズモンは電子の集団的な波であり、微小な粒子においては伝播光によって直接的に局在(表面)プラズモンが発生します。 この電気分極による電子の振動現象は伝播光の特定の波長で強く誘起されます。
 局在プラズモン共鳴を用いることで磁気光学効果の増大が期待されることから、Auナノ粒子を複合化した 磁性ガーネット薄膜を作製して磁気光学効果が増大することを実験的に示しました。

Fig. 1 局在型プラズモンの原理図(左)、Au/Bi:YIGのSEM像(右)

 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 Au/Bi:YIGの透過率とファラデー回転角スペクトル。表面プラズモン共鳴が起きている波長680 nm付近で、ファラデー回転角が0.03 deg増大している