巨大な電場誘起旋光現象の観測~高効率な偏光制御デバイスの実現に向けて~

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2025-05-12 東京大学

東京大学大学院工学系研究科の研究グループ(林田健志助教〈当時〉、松本滉永大学院生、木村剛教授)は、ニッケルチタン酸化物(NiTiO₃)の単結晶において、電場によって光の旋光性を誘起する「電場誘起旋光性(linear electrogyration)」を大幅に増強することに成功しました。従来、この現象は回転角が極めて小さく、実用的な偏光制御デバイスへの応用が困難でしたが、近赤外領域の特定波長で測定を行い、低温下で最大0.8度の旋光角を実現しました。さらに、結晶の「回転歪み」に着目し、逆向きの回転歪みを持つ単結晶を透明電極を介して交互に積層し、それぞれに逆向きの電場を印加することで、電場誘起旋光性の大きさを積層枚数倍に増大できることを示しました。これらの成果は、高効率な偏光制御デバイスの実現に貢献することが期待されます。

巨大な電場誘起旋光現象の観測~高効率な偏光制御デバイスの実現に向けて~
NiTiO3で観測された電場誘起旋光性

<関連情報>

フェロアクシャルNiTiO3における近赤外波長域での大きな電解効果 Large Electrogyration Effect in Ferroaxial NiTiO3 at Near Infrared Wavelengths

Takeshi Hayashida, Koei Matsumoto, Tsuyoshi Kimura
Advanced Optical Materials  Published: 11 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/adom.202500364

Abstract

The linear electrogyration effect refers to optical rotation induced in proportion to an applied electric field. In comparison with other optical phenomena related to optical rotation, such as natural optical activity and the Faraday effect, the linear electrogyration effect is much less investigated because of the small magnitude of the electric field-induced rotation. In this study, a microscopic mechanism of the linear electrogyration effect is discussed and it is demonstrated that the effect in a ferroaxial crystal NiTiO3 can be significantly pronounced at near infrared wavelengths where the magnetic dipole transitions are strong. Furthermore, it is shown that the effect is amplified in an artificial laminated structure in which the front and back sides of the ferroaxial crystal are laminated alternately with electrodes in between. It is expected this work stimulates further studies on electrogyration and its potential applications.

1701物理及び化学
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