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量子ドットを用いた電流注入型表面プラズモン光源の創出と光集積回路への応用

Research Project

Project/Area Number 13J00719
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied optics/Quantum optical engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

宮田 将司  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsプラズモニクス / 表面プラズモン / 光共振器 / 光集積回路 / 量子ドット / ナノメカニクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題の目標は,プラズモン光源やプラズモン共振器等を電気的に駆動・制御することで,エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子・回路を世界に先駆けて実現することである.本年度は主に,ナノメカニクスによるプラズモン共振器の電気的制御の実証と量子光源の制御への応用を行った.当該年度の主な成果を以下に示す.
1.エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子を実現するため,プラズモン共振器の電気的制御を検討した.本研究では,極低電力動作が可能なナノメカニクスを共振器構造に応用することで,プラズモン共振器の電気的制御の実現を目指した.ナノプロービングと集束イオンビーム堆積法を用いて,金ナノワイヤを金基板上空に配置し,共振器構造を作製した.共振器構造に電圧を印加した際の光散乱特性を可視光領域で測定した結果,ナノメカニクスによりプラズモン共振器の電気的かつ動的な制御が可能であることを見出した.本成果は,これまで実現が困難であった可視光領域におけるプラズモン共振の電気的制御を実証したとともに,プラズモニクスとナノメカニクスの融合分野の創出に向けた第一歩となりうる.
2.量子ドットの発光特性は,プラズモン共振により変調されることがよく知られている.本研究では,上記のプラズモン共振器を応用することで,量子ドットの発光制御に動的な機能を新たに付加することを目指した.量子ドットを共振器構造上にスピンコーティングにより散布することで,量子ドットと共振器の結合系を構築した.共振器に電圧を印加しながら量子ドットの発光を測定した結果,電圧による発光スペクトルの変化が観測された.以上の結果は,電圧駆動プラズモン共振器による量子光源の発光制御が可能であることを示す.したがって,ナノスケールの光源やナノレーザの発光波長の電気的な制御が原理的に可能であることを示唆している.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2016 2015 2014 2013 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] スタンフォード大学(米国)

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    • Author(s)
      Masashi Miyata, Aaron Holsteen, Yusuke Nagasaki, Mark L. Brongersma, Junichi Takahara
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 15 Issue: 8 Pages: 5609-5616

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.5b02307

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    • Author(s)
      Yusuke Nagasaki, Masashi Miyata, Mai Higuchi, Junichi Takahara
    • Journal Title

      MRS Communications

      Volume: 5 Issue: 4 Pages: 587-591

    • DOI

      10.1557/mrc.2015.80

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  • [Journal Article] Multi-spectral plasmon induced transparency via in-plane dipole and dual-quadrupole coupling2014

    • Author(s)
      M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki, and J. Takahara
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: (In press)

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      J. Takahara and M. Miyata
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 21 Pages: 27402-27410

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      宮田将司
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      日本光学会 ナノオプティクス研究グループ 第22回研究討論会
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      東京農工大学 科学博物館(東京都小金井市)
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      2016-03-01
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      A. Kaijima, M. Miyata, Y. Nagasaki, J. Takahara
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      Nanophotonics in Asia 2015
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      Nakanoshima Center (Osaka City, Osaka, Japan)
    • Year and Date
      2015-12-10
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      貝嶋祥,宮田将司,長崎裕介,高原淳一
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      第76回応用物理学会秋季学術講演会
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      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-15
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      池田裕喜,宮田将司,高原淳一
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      第76回応用物理学会秋季学術講演会
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      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
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      2015-09-15
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      M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki, J. Takahara
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      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
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      Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans (Hakodate City, Hokkaido, Japan)
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      2015-07-10
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      Y. Nagasaki, M. Miyata, J. Takahara
    • Organizer
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
    • Place of Presentation
      Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans (Hakodate City, Hokkaido, Japan)
    • Year and Date
      2015-07-10
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      宮田将司, Aaron Holsteen, 長崎祐介, Mark L. Brongersma, 高原淳一
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
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      東海大学
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      2015-03-13
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      長崎祐介, 宮田将司, 高原淳一
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      第62回応用物理学会春季学術講演会
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      東海大学
    • Year and Date
      2015-03-13
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 2つのダークモード共振器によるプラズモン誘起透過の二波長化2015

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      宮田将司, 廣畑純平, 長崎裕介, 高原淳一
    • Organizer
      第12回プラズモニクスシンポジウム
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-01-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Realization of Metallic Nano-Bridges for 3-dimentional Plasmon Guiding2014

    • Author(s)
      Y. Nagasaki, M. Miyata, J. Takahara
    • Organizer
      Japan-Singapore International Workshop on Nanophotonics, Plasmonics and Metamaterials
    • Place of Presentation
      Nanyang Technological University, Singapore
    • Year and Date
      2014-12-11 – 2014-12-12
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Realization of Metallic Nano-Bridges for 3D Plasmon Guiding2014

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      Y. Nagasaki, M. Miyata, J. Takahara
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Interactive Materials Science Cadet Program
    • Place of Presentation
      Hotel Hankyu, Osaka, Japan
    • Year and Date
      2014-11-16 – 2014-11-17
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  • [Presentation] 連結プラズモンアンテナを用いた可視光領域におけるブライト・ダークモード結合2014

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      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2014-09-17
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  • [Presentation] 双極子-四重極子結合によるプラズモン誘起透過の多波長化2014

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      廣畑純平, 宮田将司, 長崎祐介, 高原淳一
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
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      北海道大学
    • Year and Date
      2014-09-17
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  • [Presentation] Multi-spectral plasmon induced transparency via dipole and dual-quadrupole coupling2014

    • Author(s)
      M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki, J. Takahara
    • Organizer
      IONS-Asia 5 Hokkaido
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      Hokkaido University, Japan
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Super long-range surface plasmon polaritons in a silver nano-slab waveguide2014

    • Author(s)
      M. Higuchi, M. Miyata, J. Takahara
    • Organizer
      Optics & Photonics 2014 - NanoScience + Engineering
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2014-08-20
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] コロイド量子ドットを用いた表面プラズモン光源とアクティブ・プラズモニクス2014

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      高原淳一、宮田将司、矢田寛人
    • Organizer
      第11回プラズモニクスシンポジウム
    • Place of Presentation
      広島大学 先端物質科学研究科
    • Year and Date
      2014-01-25
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Patterning of a single quantum dot layer using selfassembled monolayer for the exicitation of surface plasmon polaritons2014

    • Author(s)
      H. Yada, M. Miyata, and J. Takahara
    • Organizer
      International Symposium on Nanophotonics and Nanomaterials 2014
    • Place of Presentation
      Jade Palace Hotel, Beijing, China
    • Year and Date
      2014-01-16
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面プラズモンポラリトン励起のための自己組織化を用いた量子ドット単層膜の作製'2013

    • Author(s)
      矢田寛人、宮田将司、高原淳一
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会 OPJ2013
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂
    • Year and Date
      2013-11-13
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Super long-range surface plasmons in a silver nano-slab waveguide2013

    • Author(s)
      M. Higuchi, M. Miyata, and J. Takahara
    • Organizer
      UV-DUV Plasmonics & Nanophotonics 2013
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2013-10-28
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  • [Presentation] Electromagnetically Induced Transparency by Tuning of Dark Mode Resonators for Active Terahertz Metamaterials2013

    • Author(s)
      J. Hirohata, Y. Ueba, M. Miyata, and J. Takahara
    • Organizer
      JSAP-OSA Joint Symposia 2013
    • Place of Presentation
      Doshisha University, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2013-09-18
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  • [Presentation] 応用物理学会 講演奨励賞受賞記念講演 : 量子ドットを用いた長距離伝搬表面プラズモン光源2013

    • Author(s)
      宮田将司、高原淳一
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2013-09-18
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    • Invited
  • [Presentation] Super Long-range Surface Plasmon Polaritons in a Silver Nano-slab Waveguide2013

    • Author(s)
      M. Higuchi, M. Miyata, and J. Takahara
    • Organizer
      JSAP-OSA Joint Symposia 2013
    • Place of Presentation
      Doshisha University, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2013-09-17
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantum Dot Based Plasmon Sources with Long-Range and Two-Dimen sional Isotropic Propagation2013

    • Author(s)
      M. Miyata and J. Takahara
    • Organizer
      Asia Student Photonics Conference 2013
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2013-07-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantum Dot-Based Plasmon Emitters with Long-Range and Two-Dimensional Isotropic Propagation2013

    • Author(s)
      M. Miyata and J. Takahara
    • Organizer
      The 6th International Conference on Surface Plasmon Photonics (SPP6)
    • Place of Presentation
      Ottawa, Canada
    • Year and Date
      2013-05-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 大阪大学高原研究室webページ

    • URL

      http://nelph.parc.osaka-u.ac.jp/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 高原研究室webページ

    • URL

      http://parc.osaka-u.ac.jp/takahara/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 高原研究室ホームページ :

    • URL

      http://parc.osaka-u.ac.jp/takahara/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] プラズモニック構造体、カラー生成構造体、黒色生成構造体、及び記録媒体2016

    • Inventor(s)
      高原淳一、宮田将司、畠田英明
    • Industrial Property Rights Holder
      高原淳一、宮田将司、畠田英明
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-018860
    • Filing Date
      2016-02-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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