Nanooptoelectromechanical systems for the molecular sensing

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H03198
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kometani Reo 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (90466780)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 悦男 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60644599)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: マイクロ・ナノデバイス / 光物性 / プラズモニクス / ナノメカニカル振動子 / NEMS / ナノメカニクス / センシング

Outline of Final Research Achievements

In this study, a nanomechanical device were researched for the gas molecular sensing. Specifically, the nanoelectromechanical systems (NEMS)-based spectrometer device were developed using a plasmonic device and nanomechanical resonator as the nanomechanical device for the gas molecular sensing. As a result, NEMS spectrometer with a spiral bull’s eye structure and a circular membrane resonator were proposed, and optical spectrum measurement was demonstrated. Furthermore, fundamental knowledge of a light detection and a controllability of a light absorption was obtained.

Free Research Field

荷電粒子ビーム工学，ナノメカニクス，センシング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、NEMSスペクトロメーターの基礎的原理を実証するとともに、その過程において、プラズモニック構造を利用した光吸収制御やナノメカニカル振動子を利用した光検出に関する知見を獲得した。これら獲得した知見は、プラズモニクスやナノメカニクスを深化させるものであり、その体系化において学術的意義は高い。また、創出したNEMSスペクトロメーターは、光学系不要で光スペクトル計測を実現するデバイスであり、材料科学等の研究分野を加速するとともに、生体物質をバイオマーカーとして利用するヘルスケア技術，デバイスの高度化も推し進めるデバイス技術であり、人の健康や活動の増進に貢献すると期待される。