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表面光局在素子を用いたテラヘルツ微量成分検出装置の開発と指紋イメージングへの応用

Research Project

Project/Area Number 18760058
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied physics, general
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

宮丸 文章  Shinshu University, 理学部, 助教 (20419005)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2007: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Keywordsテラヘルツイメージング / 表面プラズモン / 表面プラズモンセンシング / 高感度センサ / 金属開口アレイ / テラヘルツ光
Research Abstract

本研究は,金属開ロアレイにおける共鳴透過現象(透過スペクトルに急峻な透過ピークが観測される現象)を用いることによって,高感度な微量成分センシングシステムを実現しようとするものである。平成18年度において,金属開ロアレイの光学特性を正確に把握し,その特性が発現するメカニズムを詳細に調べた結果,センシング対象の試料を,金属表面からおよそ半波長程度の範囲に配置する必要があることがわかった。その後,上述した金属開ロアレイの光学特性を微量成分センシングシステムに応用するため,デバイス構造の最適化を行い,その結果共鳴透過ピークのQ値が最も大きくなるパラメータを見いだした。そのパラメータをもって複数の周波数にピーク周波数を持つ金属開ロアレイを作製したところ,所望の特性を満たしていることをテラヘルツ時間領域分光システムにより確認した。最適化を行った。金属開ロアレイを用いて,紙面上に印刷したインクのセンシングを行い,良好なセンシングが可能であることを確認した。本年度では,これらの技術をテラヘルツイメージングに応用した。まず紙面上に書いた文字のイメージングを行い,金属開ロアレイを用いない場合と比較して,非常にコントラストの高いイメージが得られることを確認した。さらに本技術を,フィルム上に付着した指紋め高感度イメージングに応用することを試みた。その際,重要となるのはこれまで以上に高い空間分解能である。指紋イメージングに必要な空間分解能を得るため,それまで使用していた金属開ロアレイよりもさらに微細な構造のものを製作し,そのデバイスを用いてイメージングを行った。その結果,フィルム上の指紋のイメージを高いコントラストで観測することに成功した。これは,金属開ロアレイ上の表面プラズモン励起を用いることにより,高い検出感度と高い空間分解能の両方を同時に実現できたことを示している。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] テラヘルツ波を利用した試薬レスタンパク質分析の基礎研究2008

    • Author(s)
      小川雄一, 林伸一郎, 吉田永, 林朱, 加藤英志, 宮丸文章, 大谷知行, 川瀬晃道
    • Journal Title

      Journal of Japanese Society for Infrared Science & Technology 16

      Pages: 52-59

    • NAID

      10030903920

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terahertz electric response of fractal metamaterial structures2008

    • Author(s)
      F.Miyamaru, Y.Saito, M.W.Takeda, B.Hou, L.Liu, W.Wen, and P.Sheng
    • Journal Title

      Physieal Review B 77

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly sensitive surface plasmon terahertz imaging with planar plasmo nic crystals2007

    • Author(s)
      F.Miyamaru, M.W.Tanaka, T.Suzuki, and C.Otani
    • Journal Title

      Optics Express 15

      Pages: 14804-14809

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terahertz sensing method for protein detection using a thin metallic mesh2007

    • Author(s)
      H.Yoshida, Y.Ogawa, Y.Kawai, S.Hayashi, A.Hayashi, C.Otani, E.Kato, F.Miyamaru, K.Kawase
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 91

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Slab-thickness dependence of polarization change of terahertz waves2006

    • Author(s)
      F.Miyamaru, M.Hangyo
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 99

      Pages: 16105-16105

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Terahertz surface wave resonant sensor with metal hole arrays2006

    • Author(s)
      F.Miyamaru, C.Otani, K.Kawase, Y.Ogawa, S.Hayashi, H.Yoshida, E.Kato
    • Journal Title

      Optics Letters 31

      Pages: 1118-1118

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of hole diameters on terahertz surface-wave excitation in metal hole arrays2006

    • Author(s)
      F.Miyamaru, M.Tanaka, M.Hangyo
    • Journal Title

      Physical Review B 74

      Pages: 153416-153416

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    • Author(s)
      F.Miyamaru, M.Tanaka, M.Hangyo
    • Journal Title

      Physical Review B 74

      Pages: 115117-115117

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Strong optical activity in chiral metamaterials of metal screw hole arrays2006

    • Author(s)
      F.Miyamaru, M.Hangyo
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 89

      Pages: 211105-211105

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  • [Presentation] 金属周期構造の共鳴透過現象における開孔形状の影響2008

    • Author(s)
      宮丸文章, 近藤康彦, 武田三男
    • Organizer
      第55 回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス,千葉
    • Year and Date
      2008-03-29
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    • Author(s)
      高野恵介, 萩行正憲, 宮寄博司, 神馬洋司, 和泉啓太, 宮丸文章
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス,千葉
    • Year and Date
      2008-03-29
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  • [Presentation] ペンローズ配置金属開口からのテラヘルツ波の共鳴透過2008

    • Author(s)
      宮寄博司, 神馬洋司, 和泉啓太, 高野恵介, 宮丸文章, 萩行正憲
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学,大阪
    • Year and Date
      2008-03-24
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    • Author(s)
      宮丸文章, 齋藤 祐, 武田三男, Lyu Liu, HouBo, Weijia Wen, Ping Sheng
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学,北海道
    • Year and Date
      2007-09-07
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] フラクタルメタマテリアルのテラヘルツ応答2007

    • Author(s)
      宮丸文章, 齋藤 祐, 武田三男, Lyu Liu, Hou Bo, Weijia Wen, Ping Sheng
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学,北海道
    • Year and Date
      2007-09-07
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Resonant terahertz transmission through Penrose metal hole arrays2007

    • Author(s)
      M.Hangyo, K.Takano, F.Miyamaru, and H.Miyazaki
    • Organizer
      First International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics
    • Place of Presentation
      University of Rome Tre-Rome,Italy
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] テラヘルツ帯ファトニック結晶の分光2007

    • Author(s)
      宮丸文章, 武田三男
    • Organizer
      平成19年度日本分光学会テラヘルツ分光部会シンポジウム
    • Place of Presentation
      IPC生産性国際交流センター,神奈川
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属メッシュを用いた生体高分子の相互作用検出2007

    • Author(s)
      川井泰英, 吉田永, 林朱, 林伸一郎, 宮丸文章, 宮沢陽夫, 川瀬晃道, 小川雄一
    • Organizer
      平成19年度日本分光学会テラヘルツ分光部会シンポジウム
    • Place of Presentation
      IPC生産性国際交流センター,神奈川
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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