利用光学超材料精密控制量子点的发光波长

ADB超材料的示意图 （摘自日本东北大学的新闻发布资料）

构成超材料的金属构造比光的波长更小，开发人员着眼于这一点，开发出了非对称型双棒材（ADB：Asymmetric Double Bar）。这种棒材由长度不同的2根平行金属棒构造形成，金属使用的是金（Au）。此次在石英基板上以450nm为周期将这种ADB超材料二维排列，形成阵列。

配备在ADB超材料上的量子点 （摘自日本东北大学的新闻发布资料）

在该ADB超材料阵列上配置的量子点所发的光会与ADB超材料的Fano共振产生光学耦合，向外部放射。研究人员利用可低损失获得窄带宽光学特性的Fano共振，与只利用量子点的发光特性相比，成功提高了波长选择性并将发光强度增强至4倍。

此次制备的ADB超材料的表面电子显微镜图像 通过以10nm精度对Δl（2根金属棒的长度差）实施尺寸控制，在1350～1376nm范围内成功实现发光中心波长的精密控制。（摘自日本东北大学的新闻发布资料）

光学特性可通过ADB超材料的形状来控制。此次把以10nm精度控制尺寸的ADB超材料与发光中心波长为1366nm的量子点相组合，在1350～1376nm范围内成功实现了对发光中心波长的精密控制。

由于基于超材料的光学谐振器以单位构造来工作，因此可实现比需要周期性的光子晶体更小的光学谐振器。而且，与半导体光刻技术相比，这种光学谐振器可以大量一起制作。另外，由于还可利用量子点的光增益来补偿光学超材料的焦耳损失，因此在光领域的负折射率、透明披风（障眼法）以及完全透镜的实用化方面，有望成为重要的技术。

此次研究成果已于2016年9月13日（英国时间）刊登在英国科学杂志《Nature》」《自然》的姊妹杂志《科学报告》（ScientificReports）上。（特约专稿人：工藤 宗介）

（全文完）

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