Nonreciprocal electrodynamics in magnetochiral metananoparticles

磁手性超纳米颗粒中的不可逆电动力学

• 批准号: 20K14380
• 负责人: 黒澤 裕之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14380/
• 关键词: 磁性; カイラリティ; メタマテリアル; 磁気カイラル効果; ナノ粒子; 非相反; 光マニピュレーション; 光ピンセット

昨年度までに磁気カイラル物質に働く電磁気力の定式化は完了していた．この電磁気力をナノ粒子に適用するためには，粒子を球とみなしたときの半径などの粒子の形状を考慮する必要がある．本年度はこの粒子の形状依存性を電磁気力に組み込むことに取り組んだ．粒子の形状を考慮する場合には，粒子による散乱場を考慮する必要がある．入射電磁場によって粒子に電気双極子モーメントと磁気モーメントが誘起され，それらの散乱場による補正を加える．粒子が十分小さいと仮定し，Green関数を用いて散乱場を記述した．この散乱場と入射場の和によってナノ粒子が持つ電気双極子モーメントと磁気モーメントを計算した．この際に双極子近似と準静的極限で系が記述できると仮定した．ナノ粒子がもつ双極子分極率を，ナノ粒子の半径と粒子を構成する物質の誘電率，透磁率，カイラル・パラメータで記述した．この際に，磁気光学効果と磁気カイラル効果による補正項を誘電率とカイラル・パラメータにそれぞれ繰り込んだ．最終的に，ナノ粒子の形状依存性を含んだ電磁気力の定式化を行った非相反電磁気力は，当然ながら磁気カイラル効果の大きさに比例するため，磁気カイラル効果の巨大化にも取り組んだ．巨大な磁気カイラル効果を実現するために，磁気共鳴とカイラル共鳴の2重共鳴による巨大化を試みた．YIGロッドの周囲に誘電体共振器を螺旋状に配置したメタ分子を作製，その非相反性を測定したところ従来の300倍にも達する巨大な磁気カイラル効果の発現に成功した．

到去年，作用在磁性手性材料上的电磁力的制剂已经完成。为了将这种电磁力施加到纳米颗粒上，必须考虑粒子的形状，例如当粒子被视为球体时的半径。今年，我们致力于将这种粒子形状依赖性纳入电磁力。在考虑颗粒的形状时，有必要考虑由颗粒引起的散射场。入射电磁场会在颗粒上诱导电偶极力矩和磁矩，并通过散射场进行校正。假设颗粒足够小，则使用绿色函数描述了散射场。通过散射场和入射场的总和来计算纳米颗粒的电偶极矩和磁矩。在这种情况下，假定可以用偶极近似和准静态极限来描述系统。纳米颗粒的偶极极化性用纳米颗粒的半径，构成颗粒的材料的介电常数，磁渗透性和手性参数来描述。目前，基于磁光和磁性效应的校正项分别重新引入了介电常数和手性参数中。最后，针对涉及纳米颗粒形状依赖性的电磁力制定的非转向电磁力自然与磁性手性效应的大小成正比，因此我们还致力于增加磁性手性效应。为了实现巨大的磁性效果，我们试图通过磁共振和手性共振的双共振来增加巨大的磁共振。用放置在YIG棒周围的螺旋形介电谐振器制备地摩克分子，并测量了这些材料的反转，并成功地开发出了巨大的磁性手性效应，达到了先前模型的300倍。

项目成果

自発磁化をもつメタ分子による巨大磁気カイラル効果

具有自发磁化的超分子引起的巨磁手性效应

• 发表时间: 2022
• 作者: Koyano Yuki;Kitahata Hiroyuki;Hasegawa Koji;Matsumoto Satoshi;Nishinari Katsuhiro;Watanabe Tadashi;Kaneko Akiko;Abe Yutaka;黒澤裕之，冨田知志，澤田桂，中西俊博，上田哲也
• 通讯作者: 黒澤裕之，冨田知志，澤田桂，中西俊博，上田哲也

誘電体-磁性体ハイブリッドメタ分子による巨大磁気カイラル効果

介电-磁性杂化超分子产生的巨磁手性效应

• 发表时间: 2021
• 作者: 田原弘量;坂本雅典;寺西利治;金光義彦;黒澤裕之，冨田知志，澤田桂，中西俊博，上田哲也
• 通讯作者: 黒澤裕之，冨田知志，澤田桂，中西俊博，上田哲也

Unity-order magnetochiral effects exhibited by a single metamolecule

单个超分子表现出的单位级磁手性效应

• DOI: 10.1364/oe.469675
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Kurosawa Hiroyuki;Tomita Satoshi;Sawada Kei;Nakanishi Toshihiro;Ueda Tetsuya
• 通讯作者: Ueda Tetsuya