Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究の目的は、大気中や液中など様々な環境下において光圧の高感度センシングを実現する技術を構築することである。具体的には、力学的・電磁気学的作用などの様々な微小物理量に対して極めて高感度なナノメカニカル素子に、フォトニックナノ構造による光吸収制御に関する知見を組み合わせた、光圧計測のためのナノメカニカルシステムの構築を目指す。培ってきたナノメカニカル素子高感度化に関するノウハウや情報科学的アプローチなど多角的視点，手法の導入により多様な環境における高感度な光圧計測にチャレンジする。
本研究の目的は、光圧に対し理解を深める研究ツール，光圧と物質の相互作用を研究するツールの創出にむけ、ナノメカニカル振動子を活用した光圧のセンシング技術に関する知見を獲得することである。今年度は、大気下でCWレーザーにより励起される光圧のセンシングに関する知見の獲得を狙い研究を進めた。光圧を計測する振動子と光圧を作用させる構造体を構造的に分離することで、ナノメカニカル振動子へのレーザー照射に伴う熱の影響を低減し、光圧の高感度計測を試みた。具体的には、構造的に分離した光圧を作用させるカンチレバー構造と光圧計測のためのナノメカニカル振動子とを直角に配置し、これらを静電力により結合させた静電結合型のAu/DLCナノメカニカル素子を提案した。光圧の作用によるカンチレバー構造の変位に伴う、光圧作用用カンチレバー構造と光圧計測のためのナノメカニカル振動子との間の静電力の変化を、ナノメカニカル振動子の共振周波数変化により読み取ることで、光圧を計測する原理である。また、この素子において、光圧を作用させるカンチレバー構造先端を狭細化することにより、より高精度な光圧計測を試みた。結果として、波長1,550 nmのレーザー光により励起される光圧に対する計測感度として、4.54 fNを達成した。本提案手法は、振動子構造や材料、振動検出法の工夫により、さらなる高感度化も期待される手法であり、光圧に関わる様々な知見の獲得，デバイス研究開発に資する計測ツール，手法になりえると期待する。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 2019 Other
All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Invited: 5 results) Remarks (2 results)
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: -
Journal of The Society of Instrument and Control Engineers
Volume: 60 Issue: 3 Pages: 213-216
10.11499/sicejl.60.213
130007999988
Volume: 60 Issue: 12 Pages: 1280021-4
10.35848/1347-4065/ac3525
Jpn. J. Appl. Phys.
Volume: 59 Issue: SI Pages: SIII02-SIII02
10.35848/1347-4065/ab79ed
http://www.lhei.k.u-tokyo.ac.jp/#top
http://www.lhei.k.u-tokyo.ac.jp/
