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Fundamentals and Applications of Plasmon-Induced Hole Ejection

Research Project

Project/Area Number 20H00325
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Tatsuma Tetsu  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90242247)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥44,850,000 (Direct Cost: ¥34,500,000、Indirect Cost: ¥10,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2020: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
Keywordsプラズモン共鳴 / 電荷分離 / ナノ粒子 / 光ナノ加工 / ナノ材料 / 光物性 / 先端機能デバイス
Outline of Research at the Start

金属中の電子は動きやすい。その金属をナノメートルレベルまで小さくすると、光によって電子が動くようになる。つまり、光のエネルギーが電子のエネルギーに置き換えられる。そのエネルギーによって電子と正孔(マイナスの電気を持つ電子が抜けた、プラスの孔)を分けられることを、我々は見出した。その現象の機構をさらに詳しく調べ、応用の開拓も行う。本研究ではとくに、通常の光加工では行えないような、非常に微細な加工を光で行う新しい技術などに応用する。

Outline of Final Research Achievements

It was shown that simple “photonic nanofabrication” beyond the diffraction limit of light could be a new application for plasmon resonance. One of the important factors for the nanofabrication is “high efficiency,” and it was found that efficiency can be improved by combining particles that easily collect light as “antennae”. Another important factor is the abundance of materials that can be used, and it was found that the variety of materials can be increased by a relatively simple method, “galvanic replacement”. Furthermore, while plasmon resonance can only occur with highly conductive materials such as metals, it was found that “photonic nanofabrication” using a similar resonance phenomenon is possible with semiconductors, which are not very conductive.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来のナノ加工は主に、電子線リソグラフィーなどの手法が用いられ、コストや時間がかかるという問題があった。本研究の成果により、そうしたナノ加工の一部を、可視光による加工に置き換えられる可能性が高くなった。とくに、使用できる材料の種類を増やすための指針が複数できたため、応用の幅も広がった。この手法は、光を自在に制御する「メタマテリアル」と呼ばれる材料を、比較的簡便に作製するための技術になり得るものと期待される。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (90 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 16 results,  Open Access: 6 results) Presentation (72 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 10 results) Funded Workshop (2 results)

  • [Journal Article] Chiral Nanoporous Structures Fabricated via Plasmon-Induced Dealloying of Au-Ag Alloy Thin Films2024

    • Author(s)
      H. Nishi, T. Tojo, and T. Tatsuma
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 92 Issue: 5 Pages: 057003-057003

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.24-00027

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • Year and Date
      2024-05-09
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      J. Phys. Chem. C

      Volume: 128 Issue: 2 Pages: 827-831

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.3c08237

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      Physical Review B

      Volume: 109 Issue: 3 Pages: 035428-035428

    • DOI

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      Volume: 160 Issue: 6 Pages: 064702-064702

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    • ISSN
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      H. Nagakawa and T. Tatsuma
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      K. Kim, H. Nishi, and T. Tatsuma
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      10.1063/5.0102049

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      10.5796/electrochemistry.20-00157

    • NAID

      130007995091

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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