Optical field enhancement in dielectric nanostructures and their coupling with molecules

• Project/Area Number: 24K17583
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 渡邊 敬介 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 研究員 (90945362)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: メタサーフェス / BIC / 分子振動 / 強結合

Outline of Research at the Start

中赤外帯域における物質固有の分子振動は分析化学における基本現象として、物質同定や微量分子の検出に利用される。一方その感度は原理的に低く、しばしば金属ナノ構造における共鳴効果が用いられてきたが、金属材料の光学的オーム損失の大きさや材料コストの高さは依然として実用センシングデバイスや高感度化への障壁となっていた。本研究では、より損失が小さい全誘電体ナノ構造に着目し、その光の特異的な共鳴状態であるBound state in the continuumと分子振動の結合系における表面増強赤外吸収、マイクロリアクターの実現を目指す。