| Project/Area Number |
22K20496
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
0402:Nano/micro science, applied condensed matter physics, applied physics and engineering, and related fields
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Materials Science |
|---|
Principal Investigator |
WATANABE Keisuke 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYSリサーチフェロー (90945362)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
|
|---|
| Keywords | メタサーフェス / BIC / シリコン / バイオセンサ / 強結合 / 赤外分光 / ナノギャップ / ナノ構造 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
金属を使わない高屈折率な誘電体を用いた全誘電体メタサーフェスは、吸収ロスが小さくMie共鳴に基づくシャープなスペクトルを利用できるため、センシング用途として有望である。本研究では、ナノ構造の周期性に起因する共鳴効果として特にBound state in the continuum (BIC) と呼ばれる光の局在状態に着目する。このようなメタサーフェスは、構造的にもスペクトル的にも設計自由度が大きく、高感度な生体分子センシング、赤外分光を実現できると期待される。
|
| Outline of Final Research Achievements |
All-dielectric nanostructures composed of high refractive index materials have attracted significant attention as a new strategy for highly sensitive sensing devices relying on their sharp spectra because they have lower material absorption losses than conventional metal nanostructures. In this study, we have demonstrated highly sensitive molecular sensing using a collective response at a singularity, called bound state in the continuum (BIC), in a dielectric array. Moreover, we investigated the coupling properties between BIC resonance modes and molecular vibrations in the mid-infrared regime, opening a route toward realizing highly sensitive surface-enhanced infrared spectroscopy without the use of metals.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究により、BICの原理を用いた誘電体メタサーフェスが光と物質の相互作用の増大に大きく寄与することが示され、高感度な生体分子の検出や分析デバイスの新たな基盤技術となりうることを示した。シリコンナノ構造は、金属ナノ構造に比べ材料コストが安く、高精度な既存のCMOSプロセスを用いた大量生産が可能であり、実用センシングデバイスへのメリットも大きい。
|
