メタマテリアル：光駆動されるナノスケールのベクトル電流

電荷の流れの制御は、科学技術の多くの領域の基盤であり、エネルギーや情報の担体、物質の特性やダイナミクスのプローブ、対称性の破れを明らかにし誘起しさえする手段となっている。光を用いて電流を制御する新たな方法によって、従来の電圧駆動システムの速さや適応性の限界を超える、特に有望な手段が得られる。しかし、ナノメートルの空間スケールでの光による電流の生成と操作は、依然として基本的な課題であり、マイクロエレクトロニクスや情報科学向けの拡張可能なオプトエレクトロニクスシステムへの重要な一歩である。今回我々は、超高速光パルスによって、対称性の破れたプラズモニックナノ構造の周囲に指向性の局所的な電荷の流れを誘起し、最小でサブ回折限界のナノメートルスケールまで応答性の調節と任意のパターン形成が可能な、ベクトル・オプトエレクトロニックメタ表面について報告する。偏光に依存し波長に敏感な電気的読み出しとテラヘルツ（THz）放射によって、局所的な対称性とベクトル電流が明らかになり、その一方で、生成が困難な広帯域THzベクトルビームの直接生成によって、空間的に調整された大域的電流が実証された。我々は、グラフェンでは、電気力学的自由度、熱力学的自由度、流体力学的自由度の間の詳細な相互影響によって、空間的および時間的に極めて局在した励起の下で、急速に変化するナノスケールの駆動力と電荷の流れが生じることを示す。今回の結果から、材料診断、THz分光、ナノ磁性、超高速情報処理における、ナノスケール電流の汎用的なパターン形成と光制御の基盤が得られる。

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