The creation of nanocomposite metamaterials by printing process

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15469
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Hokari Ryohei 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20759998)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: メタマテリアル / 印刷 / ナノ粒子 / 光学素子

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to realize three-dimensional nanocomposite metamaterials that function in the visible light region by a printing process using nanoink materials. A technique for forming complex metamaterial structures in the nanoprinting process using silver nanoparticle ink was established. It was demonstrated that the size of the nanoparticles constituting the structure can be controlled by sintering conditions, and the optical characteristics can be controlled. In applied research, we succeeded in realizing a polarizer with a degree of polarization exceeding 99% in the visible light region.

Free Research Field

光工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで理論研究を中心にその可能性が議論されてきたナノコンポジット／ナノクラスターメタマテリアルを任意形状で作製する技術を確立し、実験的にその光学特性の検証が可能になった。メタマテリアルの光学特性は主にその構造（形状）と材料により決定されるため、今回の成果はメタマテリアルの光学特性の幅を広げるものであり、当分野の進展に貢献するものである。応用研究で実証した偏光素子は、これまで作製には真空装置が必要不可欠であったが、ナノ粒子インクを埋め込み焼成する簡便な作製方法によりその光学機能が発現し、さらに低反射率化など新たな価値を付与することができた。