局在プラズモンデザインによるSHG 一方向放射制御

摘要

プラズモニックナノ構造を用いた波長変換は、ナノ医療や生体イメージングへの応用が見込まれ注目されている。通常、金属は中心対称性があるために二次の非線形分極は生じないが、金属表面では中心対称性の破れからこの制限が回避され、プラズモニックナノ構造からも第二高調波が発生する(SHG : SecondHarmonic Generation)。しかし、第二高調波の放射特性は、金属の形状や表面状態に複雑に依存するため、その制御は難しいと考えられてきた。本研究では、二次の非線形分極を第二高調波の波長に対応したプラズモンモードに結合させるという独自のアイディアにより、第二高調波の放射パターンや位相を制御可能であることを明らかにした。さらに、このアイディアに基づきデザインしたナノ構造体を複合化することで第二高調波の非対称な干渉を実現し、その放射方向を側方一方向に制限できることを見出した。これは金属ナノ構造体からの第二高調波の放射方向を制御することに成功した初めての研究である。