「フラクタル構造の立方体に電磁波を閉じ込める」記事へのコメント

クリスタル

[Anonymous Coward]

>フォトニックフラクタル

一部業界では、フォトニッククリスタルというのが有名でして、特定周波数の電磁波を制御する（たとえばフィルタなど）ことに用いられている、というか研究されてます。電磁波を電子、立方体を作る格子を原子と置き換えて考えたときに、ちょうど金属などの結晶中でバンドギャップができるように、フォトニッククリスタル中の電磁波でも、ギャップができるために特定方向に電磁波が漏れないようにする。というものです。（専門じゃないので、用語が結構てきとーだが

電子/原子/金属との対比

[Anonymous Coward]

フォトニッククリスタルについては知りませんが、少なくともふつうの固体においては、バンドギャップの存在と、電子が結晶から漏れ出ないこととのあいだに、関連はないと思うのですが。

バンドギャップ（というか、バンドギャップはバンドとバンドの間のことなので、より本質的にはバンド）は、結晶構造があれば必ず存在します。（ただし、バンドギャップのなかにフェルミ準位があるのは、絶縁体や半導体に限られます）。

一方、電子が結晶から漏れ出ないのは、たんに、結晶の外は結晶の中より電子のポテンシャルが高いからです。プラスの原子核とマイナスの電子が引き付けあう、というだけのことです。

フォトニッククリスタルでは、バンドギャップの存在と、光が漏れ出ない（というのはほんとう？）こととのあいだに、関連があるのでしょうか？

Re:電子/原子/金属との対比

[Anonymous Coward]

関係があるはずです。
フォトニッククリスタルのフォノンの分散関係をみたときにギャップがあるとその方向には電磁波（ある振動数のモード）は外に漏ません。っていう、研究（実験、理論）ともにみたことがあります。誤解されたというか疑問を持たれたのは当然のことと思いますが、電子が結晶の外に出ませんとかそいういう話に対してののアナロジーではないと思います。というか、あまりよいたとえではないかもしれませんね。無限系の結晶を考える金属の電子論との対比は。

Re:電子/原子/金属との対比

[Anonymous Coward]

普通，フォトニック結晶中に欠陥を作っておいて，フォトンは
そこにトラップするように使うのでは？
でもって，周囲の結晶部分にはバンドギャップの存在により
フォトンが漏れ出さない，と．
そもそも，ギャップ中の波数-エネルギーに対応するフォトンは
フォトニック結晶中に存在できませんので，漏れ出すも何も
ありませんし．

Re:電子/原子/金属との対比

[thrillseeker (5161)]

結晶中の電子はエネルギー準位に応じた離散的な波長しか持てないのに対し、
誘電体中では任意の波長の光が存在可能です。従ってフォトニック結晶の場合は、
「バンドギャップが開く」＝「(バンドギャップに対応した波長の)光に対して閉込め効果がある」
となります。

Re:電子/原子/金属との対比

[Anonymous Coward]

皆さん量子論に絡めて難しいこといってますが 多連結された結構Qの高いキャビティってことじゃ駄目なんでしょうか。

電磁気的に予想可能な現象だと思うけど。 フラクタル次元数をもっと高くできる方法(自己複製とか) があれば工学的に役に立つとは思うのですが。