光がカイラルメタサーフェスに隠された秘密を解明(Light reveals secrets encoded in chiral metasurfaces)

2025-07-16 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

光がカイラルメタサーフェスに隠された秘密を解明(Light reveals secrets encoded in chiral metasurfaces)
Meta-atoms at varying orientations on a chiral metasurface. 2025 EPFL Bionanophotonic Systems Lab CC BY SA 4.0

スイス・ローザンヌ工科大学(EPFL)のバイオナノフォトニクス研究室が、キラル性(左右非対称性)を持つメタサーフェス(極薄構造体)を設計し、光の偏光特性を活用して情報を符号化・読み出す技術を開発しました。ジルコン酸カルシウムやゲルマニウム製の「メタ原子」を配列し、その構造の傾きや配列パターンを変えることで、円偏光に応じて反応が変化するメタサーフェスを実現。赤外域では、非円偏光下ではオーストラリアのコカトゥー像を読み出し、円偏光下ではマッターホルンの画像を浮かび上がらせる二重透かし(デュアルウォーターマーク)にも成功しました。これにより、偽造防止、カモフラージュ、量子技術やバイオセンシングへの応用可能性が示されました。研究成果は『Nature Communications』誌に掲載されました。

<関連情報>

格子対称性によって支配される共鳴メタ表面におけるカイラリティ符号化 Chirality encoding in resonant metasurfaces governed by lattice symmetries

Ivan Sinev,Felix Ulrich Richter,Ivan Toftul,Nikita Glebov,Kirill Koshelev,Yongsop Hwang,David G. Lancaster,Yuri Kivshar & Hatice Altug
Nature Communications  Published:02 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-61221-2

Abstract

Chiral metasurfaces provide invaluable tools for controlling structured light required for biosensing, photochemistry, holography, and quantum photonics. Here we suggest and realize a universal strategy for engineering chiral response of resonant metasurfaces via the interplay of meta-atom geometry and lattice arrangements within all five possible planar Bravais symmetries. By introducing chiral gradient metasurfaces, we illustrate how our approach allows producing a predictable chiral response tunable by simple parameter variations. We highlight that the symmetry-controlled chiral response provides an additional degree of freedom in optical signal processing, and showcase this with simultaneous mid-IR image encoding in two fundamental quantities, transmission and circular dichroism. Our proposed concept represents a universal toolkit for on-demand design and control of chiral metastructures that has potential for numerous applications in life sciences, quantum optics and more.

0404情報通信
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました