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MEMSとメタマテリアルの融合による動的発光制御の実現

Research Project

Project/Area Number 14J04080
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nano/Microsystems
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

森竹 勇斗  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsメタマテリアル / MEMS / 発光制御 / 微細加工 / 発光
Outline of Annual Research Achievements

第2年目はMEMSとメタマテリアルの融合による動的発光制御を実現するために、「動的制御のためのMEMS駆動メタマテリアルの実現」を目指し研究を行った。
まず、多重Fano共鳴をもつメタマテリアルの製作を行った。ある特定の波長域で複数の共鳴を実現できると、デバイスの高性能化や高機能化を実現することができる。大きさの異なる2種類のADB構造を組み合わせた系を製作した。スペクトル測定結果から光領域において3種類のFano共鳴を同時に観測することに成功した。これにより、ADB構造を用いることで、発光スペクトル整形などが可能であると考えられる。
次に、MEMS機構をもつメタマテリアルの製作を行った。MEMS技術によりFano共鳴を動的制御することは、フィルタやセンサ、位相子等への応用が期待でき有望である。MEMSメタマテリアルデバイスは、平行平板型のMEMSアクチュエータにADB構造を組み合わせたものであり、微細加工技術を用いて製作した。電圧印加中の反射スペクトル測定結果から、1500 nm付近でFano共鳴の動的制御の観測に成功した。電圧駆動かつ、光領域における、メタマテリアルのFano共鳴の動的制御の実現は世界初の成果である。これにより、光領域においてMEMS駆動によるFano共鳴制御が可能であることが確かめられた。
最後に、発光制御のためのMEMSメタマテリアルの製作を目指した。最も単純な変調機構として、発光体とメタマテリアル構造との距離を制御するデバイスを設計した。製作の結果、電圧駆動による動作を確認した。これにより、本デバイスに発光体を集積することで、メタマテリアルと発光体との距離を制御でき、MEMS駆動メタマテリアルによる動的発光制御が実現可能であると考えられる。

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

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Detailed Characterization of Fano Resonance in Asymmetric-double-bar Metamaterials in the Optical Region2015

    • Author(s)
      Yuto Moritake, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines

      Volume: 135 Issue: 11 Pages: 426-432

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.135.426

    • NAID

      130005106179

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced quality factor of Fano resonance in optical metamaterials by manipulating configuration of unit cells2015

    • Author(s)
      Yuto Moritake, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 107 Issue: 21

    • DOI

      10.1063/1.4936385

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental demonstration of sharp Fano resonance in optical metamaterials composed of asymmetric double bars2014

    • Author(s)
      Y. Moritake, Y. Kanamori and K. Hane
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 39 Issue: 13 Pages: 4057-4060

    • DOI

      10.1364/ol.39.004057

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Waveguide-mode interference lithography technique for high contrast subwavelength structures in the visible region2014

    • Author(s)
      K. Kusaka, H. Kurosawa, S. Ohno, Y. Sakaki, K. Nakayama, Y. Moritake, and T. Ishihara
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 22 Issue: 15 Pages: 18748-18748

    • DOI

      10.1364/oe.22.018748

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lifetime reduction of a quantum emitter with quasiperiodic metamaterials2014

    • Author(s)
      Y. Moritake, K. Nakayama, T. Suzuki, H. Kurosawa, T. Kodama, S. Tomita, H. Yanagi, and T. Ishihara
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 90 Issue: 7 Pages: 075146-075146

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.075146

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 対称構造からなる光メタマテリアルにおける高Q値共鳴2015

    • Author(s)
      森竹勇斗、金森義明、羽根一博
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhanced Fluorescence of Quantum Dots by Fano Resonance in Optical Metamaterials Composed of Asymmetric Double Bars2015

    • Author(s)
      Yuto Moritake, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • Organizer
      9th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics Metamaterials 2015
    • Place of Presentation
      Oxford University (Oxford, UK)
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多重Fano共鳴をもつ光メタマテリアルの製作と評価2015

    • Author(s)
      森竹勇斗、金森義明、羽根一博
    • Organizer
      電気学会マイクロセンサシステム研究会
    • Place of Presentation
      福岡大学(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2015-07-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Quality-factor enhancement of Fano resonance in asymmetric-double-bar metamaterials by alternately arranging inversed unit cells in the optical region2015

    • Author(s)
      Y. Moritake, Y. Kanamori and K. Hane
    • Organizer
      SPIE Photonics West
    • Place of Presentation
      San Farancisco, USA
    • Year and Date
      2015-02-07 – 2015-02-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Demonstration and characterization of Fano resonance in optical metamaterials composed of asymmetric double bar2014

    • Author(s)
      Y. Moritake, Y. Kanamori and K. Hane
    • Organizer
      The 5th Korea-Japan Metamaterial Forum
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2014-12-22 – 2014-12-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 光メタマテリアルにおけるFano共鳴特性の密度依存性2014

    • Author(s)
      森竹勇斗、金森義明、羽根一博
    • Organizer
      応用物理学会東北支部第69回学術講演会
    • Place of Presentation
      東北大学青葉記念会館(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2014-12-04 – 2014-12-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 近赤外域にFano共鳴をもつ光メタマテリアルの作製とQ値解析2014

    • Author(s)
      森竹勇斗、金森義明、羽根一博
    • Organizer
      電気学会マイクロセンサシステム研究会
    • Place of Presentation
      東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2014-05-27 – 2014-05-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Demonstration of Fano Resonance in Metamaterials Composed of Asymmetric Double Bars in Optical Region2014

    • Author(s)
      Y. Moritake, Y. Kanamori and K. Hane
    • Organizer
      The 5th International conference of Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics META’14
    • Place of Presentation
      NTU, Singapore
    • Year and Date
      2014-05-20 – 2014-05-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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