光学・フォトニクス：フォトニックモアレ格子における光の局在と非局在
Nature 577, 7788 doi: 10.1038/s41586-019-1851-6
モアレ格子は、2つの同一の周期構造がある相対回転角で重なると形成され、芸術的デザイン、繊維工業、建築、画像処理、計測学、干渉法など、日常生活でさまざまに応用されている。科学研究では、モアレ格子は、結合したグラフェン–六方晶窒化ホウ素単層、グラフェン–グラフェン層、炭化ケイ素表面上のグラフェン準結晶を使って作製されている。こうした系では多くの顕著な物理現象（整合–不整合転移やトポロジカル欠陥、バンドの平坦化による絶縁状態の出現、回転角によって制御される非従来型の超伝導、量子ホール効果、非アーベル的ゲージポテンシャルの実現、特定の回転角での準結晶の出現など）を探究できる可能性があり、モアレ格子への関心が最近にわかに高まっている。モアレ格子で定義されるポテンシャル内での波動の発展に関する問題は、まだ調べられていない基本問題の1つである。今回我々は、二次元フォトニックモアレ格子を実験的に作製したことを報告する。このモアレ格子は、物質のモアレ格子とは異なり、パラメーターと対称性を容易に制御できるので、基本的に異なる幾何学的構造（周期的結晶、一般的な非周期的結晶、準結晶）の間の転移の研究が可能になる。我々は、決定論的な線形格子においてフラットバンド（平坦バンド）の物理に基づく光の局在を観察した。これは、アンダーソン局在（すなわち、ランダム媒質における波動の局在）の開始に乱れが必要とされる、光準結晶中の光拡散に基づく以前の方式とは対照的である。我々は、整合性と不整合性のモアレパターンを使って、光の二次元局在–非局在転移を実験的に実証する。モアレ格子は、副格子の結晶学的対称群と一致するほぼ任意の幾何学構造を特徴とする場合があるため、光パターンの特性を制御したり、光学、音響学、凝縮系、原子物理などさまざまな科学分野と関連がある周期–非周期相転移や二次元波束現象の物理を調べたりするための強力なツールが得られる。
