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光物理学：プラズモニックメタマテリアルの時間結晶
Nature 656, 8127 doi: 10.1038/s41586-026-10825-9
空間フォトニック結晶（SPC）は、光–物質相互作用の独自の構造であるが、これは、波長スケールで、大きくて空間的に周期的な誘電率コントラストを実現するためである。これらに対応する時間的な類似物であるフォトニック時間結晶（PTC）は、光学特性を時間的に周期変調することによって同様の進展をもたらすと期待されるが、強力で超高速の変調を必要とし、実験的に実現するのは困難である。PTCを実現する道筋として、駆動メタマテリアルが検討されてきたが、これほど短い時間スケールでの変調は達成困難であることから、全光学的な実現法はまだ知られていない。今回我々は、テラヘルツ周波数で動作する表面プラズモン共振器メタマテリアルを用いて、PTCを全光学的に実現したことを実証する。我々は、プラズモニックメタマテリアルの強くて（ほぼ1の）コヒーレントな（光周期未満の）周期的駆動が、キャリアの運動エネルギーとその静止質量の最大80％に達する有効質量の場誘起による動的変調によって可能になることを実証する。我々の分光測定から、フロケ駆動された2つの光学固有モードが合体する例外点を介して、系がPTC領域へ遷移することが示された。PTC領域では、創発的な利得がプラズモニック損失を50％以上低減することが示されており、我々は、プラズモニックレーザー発振が実験的に実現可能であると予測する。これらの結果は、プラズモニック系における時間領域フォトニクスのロバストなプラットフォームを確立するものである。
