Letter 物理：コロイド状ヘテロナノ構造体における光–物質–スピン相互作用の調整 2010年7月1日 Nature 466, 7302 doi: 10.1038/nature09150 光と物質の相互作用は、多くの基本的過程やさまざまな応用の基礎となっている。原理的には、光–物質相互作用を用いて、新しい物理原理のもとで固体デバイスを動作させることができる。例えば、交流光シュタルク効果（OSE）によって、半導体におけるスピンのコヒーレント量子制御方式が可能になり、スピンキュービットを用いた量子デバイスが実現する可能性がある。しかし、半導体の次元が減少すると、光–物質結合は一般的に弱くなり、ナノスケールでの応用が制限される。最近の実験で、ナノスケールの光–物質相互作用の顕著な増強が実証されたが、これには高フィネス共振器が必要となるため、結局、デバイスの小型化や集積化が妨げられている。今回我々は、共振器のないコロイド状金属–半導体コア-シェル型ヘテロナノ構造体において、かなりのエネルギー離調で大きなOSEを実現できることを報告する。この構造体では、金属表面プラズモンが調整されて、半導体励起子遷移とスペクトル的に共鳴する。さらに、この共鳴増強OSEが偏光依存性を示し、コロイド状ナノ構造体内でコヒーレントな超高速スピン操作を行う実行可能な機構が得られることが実証された。また、このプラズモン–励起子共鳴性によって、プラズモン共鳴の強度と周波数を調節して、OSEとスピン操作の両方を調整できる。これらの結果は、慎重に設計されたナノ構造体におけるプラズモン–励起子共鳴結合による光–物質–スピン相互作用の調整に道を開き、将来のナノスケール量子情報処理への応用の基礎が得られる。より一般的には、共鳴増強光–物質相互作用が起こる集積ナノ構造体は、ナノバイオフォトニクスやナノエネルギーをはじめとするほかの新興分野のテストベッドとなるはずである。 Full Text PDF 目次へ戻る
