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Metallic nanostructuring based on plasmon-assisted multi-photon reduction

Research Project

Project/Area Number 16H04240
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Production engineering/Processing studies
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

Nishiyama Hiroaki  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (80403153)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 馮 忠剛  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10332545)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2016: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Keywords超短パルスレーザー / 表面プラズモン / ナノ粒子 / フェムト秒レーザー / ナノ金属 / プラズモン共鳴 / 金属ナノ構造 / フェムト秒レーザ / 光センシング / グルコース
Outline of Final Research Achievements

Interaction between metallic nanostructures and ultrashort laser pulses were investigated. When light is incident to metals, most of such energy is reflected or scattered. However, light is, on the contrary, strongly absorbed in case of nano-scale metals. Such plasmonic interaction between free electrons and light is expected to be useful for highly functional sensors. In this study, we investigated novel laser nanostructuring of plasmonic nanometals. Surface nano-modification of plasmonic structures were realized via ultrashort laser pulses and plasmonic metals. In addition to this, we found a laser-induced assembly phenomenon of fine particles in solution. The assembly mechanism model was proposed based on multi-photon reduction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ナノサイズの金属は特殊な光吸収特性と集束性を持ち,バイオイメージングや高感度センシングなどへの応用が期待されている.このため,ナノ金属と光の相互作用に関する研究は世界的に活発に行われている.本研究は金属ナノ構造の超微細加工に関する新手法の内容であり,高い波及効果が期待できる.ナノ金属の形状の制御をレーザー光で行い,これによりナノ金属の光学特性を直接的に変調する.これは半導体製造プロセスなど一般の微細加工プロセスでは原理的に困難な加工プロセスであり,ナノ金属とレーザー光の相互作用,また金属上で生じた特異なエネルギーと周辺溶液との光化学反応を考慮する必要がある.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] Active Plasmonic Devices2017

    • Author(s)
      西山 宏昭
    • Journal Title

      The Journal of The Institute of Electrical Engineers of Japan

      Volume: 137 Issue: 6 Pages: 361-364

    • DOI

      10.1541/ieejjournal.137.361

    • NAID

      130005683698

    • ISSN
      1340-5551, 1881-4190
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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] アクティブプラズモニック素子2017

    • Author(s)
      西山宏昭
    • Journal Title

      電気学会誌

      Volume: 印刷中

    • NAID

      130005683698

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    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Electrostatically Tunable Plasmonic Devices using High Order Diffraction Modes on Multi-photon Polymerized Three-dimensional Microsprings2016

    • Author(s)
      西山宏昭,齊藤泰登
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines

      Volume: 136 Issue: 6 Pages: 261-265

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.136.261

    • NAID

      130005154792

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
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      2016 Annual Research Report
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  • [Presentation] Femtosecond laser-reduction based assembly of functional nanomaterials2019

    • Author(s)
      H.Nishiyama
    • Organizer
      3S-LP
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      阿部晃大,田端航,西山宏昭
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      西山宏昭
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      遅澤伸宏,池田一畝,西山宏昭
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      機械学会第8回マイクロナノ工学シンポジウム
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      小川雄也,木村 開登,梅津 寛,西山宏昭
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      機械学会第8回マイクロナノ工学シンポジウム
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      西山宏昭
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      第87回レーザ加工学会講演会
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      産総研臨海副都心センター(東京都江東区)
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  • [Presentation] マイクロダイアフラムアレイを用いた紫光励起プラズモニック特性の並列的可変制御2016

    • Author(s)
      西山宏昭,遅澤伸宏
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      第 8 回集積化 MEMS シンポジウム
    • Place of Presentation
      平戸文化センター(長崎県平戸市)
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    • Author(s)
      梅津寛,石丸元気,西山宏昭
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      第 8 回集積化 MEMS シンポジウム
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      平戸文化センター(長崎県平戸市)
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      鈴木勝大,西山宏昭
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      第 8 回集積化 MEMS シンポジウム
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      平戸文化センター(長崎県平戸市)
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      山際利信,西山宏昭
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      第 8 回集積化 MEMS シンポジウム
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      平戸文化センター(長崎県平戸市)
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      小田島駿,西山宏昭
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      新潟朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
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    • Author(s)
      西山宏昭
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      第6回光科学異分野横断萌芽研究会
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      熱海山喜旅館(静岡県伊東市)
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 固体微粒子で被覆された金属を含む複合体の製造方法2018

    • Inventor(s)
      西山宏昭,梅津寛
    • Industrial Property Rights Holder
      西山宏昭,梅津寛
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-200202
    • Filing Date
      2018
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    • Overseas
  • [Funded Workshop] Photonics seminar2017

    • Place of Presentation
      山形大学
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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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