光機能性中心高含有ハイブリッド材料における増強光機能性

• Project Area: Strong Photons-Molecules Coupling Fields for Chemical Reactions
• Project/Area Number: 21020019
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 高橋 雅英 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (20288559)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2010: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2009: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 光機能性材料 / 有機-無機ハイブリッド / 酸塩基反応 / プラズモニクス / 非線形光学材料 / フォトニック結晶 / 表面SHG / 有機-無機ハイズリッド

Research Abstract

独自に開発した有機-無機ハイブリッド材料を用いて,集積型光回路素子に用いることの出来る高光機能性材料群を確立しようというものである.光局在を制御できるフォトニック結晶や高いQ値を持つキャビティなどと優れた機能性を示す独自の材料を組み合わせる事により、既存材料や手法の組み合わせでは実現できない増強された光機能性の実現を目指した。
光硬化性と光還元によるナノ金属粒子析出を利用して,光波制御微細構造形成と媒質中で金属ナノ微粒配列制御が可能な、有機修飾酸化物交互共重合体を実現した.無溶媒・無触媒プロセスで合成できるこの材料は、有機、無機を問わず光機能性分子やイオンの分散性にきわめて優れており、超薄膜(数十nm)による機能修飾が可能であり、周期性やキャビティサイズと光局在が密接に結びついた高Q値光局在構造の光学的特性を損なうことなく機能修飾できると言う特徴がある。また、表面修飾により高い表面SH活性を付与したナノ粒子の形成とそれらを用いた単結晶性フォトニック結晶を作製し、10^<-7>程度のSHG変換効率を達成した。今後は、有機修飾酸化物交互共重合体を用いた光回路素子の実現が期待される。特に、弱い光でも大きな応答が得られる言う特徴から、量子情報処理用光回路基板や超高感度センシングなどへの応用が期待される。今後は、液相合成法の特長を生かしたナノ～メソ領域の構造形成を利用し、光と物質の相互作用を向上した材料設計を目指す。また、フォトニックバンド領域の分散以上を用いたSHGに関しては、メソポーラスシリカナノ粒子などを用いてフォトニック構造を形成し、表面センシングへの展開を図る。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of photo-curable borosilicate thin-film materials and fabrication of micro structures (2010)
  • Author(s): Ihara R., Takahashi M
  • Journal Title: J.Jpn.Powder Powder Metallurgy Volume: 57 Pages: 537-541
  • NAID: 10026872144
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 交互共重合型の有機修飾酸化物を用いた光機能性開拓 (2010)
  • Author(s): 高橋雅英
  • Journal Title: セラミックス Volume: 45 Pages: 636-640
  • NAID: 10026496491
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization and solventless growth of salicylic acid macro-crystals involving a nitrogen gas flow (2010)
  • Author(s): Menaa B., Takahashi M., Tokuda Y., Yoko T.
  • Journal Title: Cryst.Res.Technol. Volume: 45 Pages: 341-346
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo-fabrication of titanic hybrid films with tunable hierarchical structures and stimuli responsive properties (2010)
  • Author(s): Takahashi M., Inoue M., Ihara R., Yoko T., Nemoto T., Isoda S., Malfatti L., Costacurta S., Innocenzi P.
  • Journal Title: Adv.Mater. Volume: 22 Pages: 3303-3306
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo-curable organically modified silicate-phosphate alternating copolymer for photonics applications (2010)
  • Author(s): Takahashi M., Suzuki M., Miyagawa Y., Ihara R., Tokuda Y, Yoko T., Nemoto T., Isoda S.
  • Journal Title: J.Sol-Gel Sci.Technol. Volume: 54 Pages: 319-324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication and characterization of macroporous TiO2 films by photo polymerization-induced phase separation method (2010)
  • Author(s): Yao JX, Tian HX, Takahashi M, Yoko T
  • Journal Title: Mater.Lett. Volume: 64 Pages: 2049-2052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization and solventless growth of salicylic acid macro-crystals involving a nitrogen gas flow" (2010)
  • Author(s): Menaa B., Takahashi M., Tokuda Y., Yoko T.
  • Journal Title: Cryst.Res.Technol. 45 Pages: 341-346
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rewritable holographic structures formed in organic-inorganic hybrid materials by photothermal processing (2009)
  • Author(s): Kakiuchida H., Takahashi M., Tokuda Y., Yoko T.
  • Journal Title: AdvFunc.Mater. 19 Pages: 2569-2576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo-fabrication of titania hybrid films with tunable hierarchical structures and stimuli responsive properties
  • Author(s): Takahashi M., Inoue M., Ihara R., Yoko T., Nemoto T., Isoda S., Malfatti L., Costacurta S., Innocenzi P.
  • Journal Title: Advaced materials (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Photo-induced fabrication of titania hybrid films with tunable hierarchical structures and stimuli responsive properties (2010)
  • Author(s): Masahide Takahashi
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: ホノルル国際会議場(アメリカ)
  • Year and Date: 2010-12-18
• [Presentation] Photo-Induced Fabrication of Titania-Polymer Hybrid Films with Tunable Hierarchical Structures and Stimuli-Responsive Property (2010)
  • Author(s): Masahide Takahashi
  • Organizer: International Congress on Ceramics
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2010-11-16
• [Presentation] Rewritable Holographic Structures Formed in Organic-Inorganic Hybrid Materials by Photothertnal Processing (2010)
  • Author(s): Masahide Takahashi
  • Organizer: International Congress on Ceramics
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2010-11-16
• [Presentation] 無溶媒縮合法による機能性材料の創出 (2010)
  • Author(s): 高橋雅英
  • Organizer: 日本セラミックス協会ガラス部会若手セミナー
  • Place of Presentation: サンロード吉備路(岡山)
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] 光硬化性ホウケイ酸塩系ポリマーを利用した機能性薄膜の作製 (2010)
  • Author(s): 上野誠司、井原梨恵、高橋雅英
  • Organizer: ゾルーゲル討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知)
  • Year and Date: 2010-07-29
• [Presentation] Optically functional organic-inorganic hybrid materials from solvent-free condensation reactions (2010)
  • Author(s): Takahashi M.
  • Organizer: The 11^<th> International Symposium on Eco-materials, Processing and Design(ISEPD)
  • Place of Presentation: osaka
  • Year and Date: 2010-01-13