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金属ナノ構造体アレイを用いた光周波数領域におけるメタマテリアルの創製

Research Project

Project/Area Number 17681015
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

田中 拓男  独立行政法人理化学研究所, 河田ナノフォトニクス研究室, 先任研究員 (40283733)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥30,680,000 (Direct Cost: ¥23,600,000、Indirect Cost: ¥7,080,000)
Fiscal Year 2006: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2005: ¥22,230,000 (Direct Cost: ¥17,100,000、Indirect Cost: ¥5,130,000)
Keywordsメタマテリアル / 負の屈折率 / Brewster / 光機能素子 / 2光子吸収 / メタル / 光還元
Research Abstract

本研究の目的は,光の周波数領域で負屈折率物質を創製することである.このような物質は自然界には存在しないので,人工的に作り出さなければならない.そこで,ベースとなる物質の中にマイクロメートルサイズの金属製コイルを3次元的に多数つくり込み,その物質を光に対して応答させるというメカニズムを考案した.そしてこの手法の有効性の検証と3次元金属微細構造体を作製するための加工方法の開発を行った.今年度は,電磁気学的な解析に基づき,可視光域において大きな透磁率変化を生み出すマイクロ共振器構造の設計方針を明らかにし,その具体的な形状の提案を行った.またメタマテリアルの応用技術として,透磁率を正方向に調整したメタマテリアルを用いると従来の光学理論では説明できないs偏波の光に対してBrewster条件を実現できることを見出し,それを用いた新しい光機能素子を提案した.そして,この素子を用いると,物質の境界面で生じる光の反射を完全に押さえ,100%の効率で光りをある物質から別の物質へ透過させることができることを示した.この技術を用いると,例えばガラスでできた光ファイバーの中に端面での光反射ロスなく光波をカップリングできることを提案した.また,3次元金属微細構造体の作製方法の開発では,フェムト秒チタンサファイアレーザーを用いた多光子光還元を用いる手法において,金属イオンの濃度ならびに添加する色素を最適化することで,その空間分解能を約300nmにまで高めることに成功した.

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (8 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Frequency dependence of the magnetic response of split-ring resonators2007

    • Author(s)
      Atsushi Ishikawa, Takuo Tanaka, Satoshi Kawata
    • Journal Title

      Journal of the Optical Society of America B 24・3

      Pages: 510-510

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Unattenuated light transmission through the interface between two materials with different indices of refraction using magnetic metamaterials2006

    • Author(s)
      Takuo Tanaka, Atsushi Ishikawa, Satoshi Kawata
    • Journal Title

      Physical Review B 73・23

      Pages: 125423-125423

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Improvement in the reduction of silver ions in aqueous solution using two-photon sensitive dye2006

    • Author(s)
      Atsushi Ishikawa, Takuo Tanaka, Satoshi Kawata
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 89・11

      Pages: 113102-113102

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Three-dimensional fabrication of metallic nanostructures over large areas by two-photon polymerization2006

    • Author(s)
      F.Formanek, N.Takeyasu, T.Tanaka, K.Chiyoda, A.Ishikawa, S.Kawata
    • Journal Title

      Optics Express 14・2

      Pages: 800-800

    • Related Report
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  • [Journal Article] Selective electroless plating to fabricate complex three-dimensional metallic micro/nanostructures2006

    • Author(s)
      F.Formanek, N.Takeyasu, K.Chiyoda, T.Tanaka, A.Ishikawa, S.Kawata
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 88・8

      Pages: 83110-83110

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Two-photon-induced reduction of metal ions for fabricating three-dimensional electrically conductive metallic microstructure2006

    • Author(s)
      T.Tanaka, A.Ishikawa, S.Kawata
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 88・8

      Pages: 81107-81107

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Negative magnetic permeability of split ring resonators in the visible light region2006

    • Author(s)
      A.Ishikawa, T.Tanaka
    • Journal Title

      Optics Communications 258・2

      Pages: 300-300

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Negative Magnetic Permeability in the Visible Light Region2005

    • Author(s)
      A.Ishikawa, T.Tanaka, S.Kawata
    • Journal Title

      Physical Review Letters 95

      Pages: 237401-237401

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  • [Book] ナノオプティクス・ナノフォトニクスのすべて2006

    • Author(s)
      河田聡, 梅田倫弘, 羽根一博, 川田善正 編著
    • Total Pages
      352
    • Publisher
      フロンティア出版
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光学材料,それを用いた光学素子およびその作成方法2005

    • Inventor(s)
      田中拓男, 河田聡
    • Industrial Property Rights Holder
      (独)理化学研究所
    • Industrial Property Number
      2005-179621
    • Filing Date
      2005-06-20
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 金属策イオンの光還元方法2005

    • Inventor(s)
      田中 拓男, 石川 篤, 河田 聡
    • Industrial Property Rights Holder
      (独)理化学研究所
    • Industrial Property Number
      2005-139329
    • Filing Date
      2005-05-12
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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