2023 Fiscal Year Annual Research Report
フォトクロミズムとナノ光学の融合による階層的光相関の自発的形成の基礎と応用
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21K04925
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
内山 和治 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (70538165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成瀬 誠 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (20323529) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | フォトクロミズム / ナノ光学 / 動的記憶構造 / 走査型近接場光学顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光で色が変わるフォトクロミズムと、ナノスケールでの光伝達を合わせたナノフォトクロミズムが生む、ミクロ光伝達構造の形成過程を解明し活用すること、さらにマクロに有用な機能へ展開する階層的利用を目指して研究を進めた。
研究の最終年度は、以下の３つの成果を得た。（１）基本要素である微結晶の階層的構造生成に向けた試行として、これまで偶然得られていた微結晶の島状構造の形成要因として、微結晶の着色が関係することを明らかにした。今後任意の階層構造を形成するための基礎となる知見である。（２）動的光記憶構造のミクロマクロ階層性の解明のため、微結晶アレイにおけるナノ光相関を、ナノメートルオーダーのプローブを試料の表裏から微結晶試料に近接させることにより、ナノメートルスケールからマイクロメートルスケールまで階層的に計測する手法を確立した。（３）理論的アプローチとして、近接場光相互作用と機械的歪み場が競合する系において、自発的に対称性が破れ、近接場光スケールのナノ光経路構造が形成される構造形成要件を探索した。
研究期間全体では、フォトクロミック微結晶を動的光記憶の基本単位と位置づけ、その微結晶を二次元配列した構造を導入し、構造の複数点間の光記憶経路を介した光相関を独自の多点ナノ光計測を駆使してミクロからマクロへの階層性に着目して計測し、さらに、その基礎理論として近接場光相互作用と機械的歪み場の競合モデルを作成し現象の再現と内部構造推定に成功した。研究の過程で、新たな微結晶担持方法や蛍光オンオフ試料での計測など新規手法の開発、さらに、ナノスケールにおけるフォトクロミズムの履歴特性および電子特性との相関の計測に成功し、フォトクロミズムとナノ光学の融合新領域を切り拓くのみならず、光電融合を交えた意思決定・情報分野への融合の可能性も拓く、今後の多分野への発展の基礎となる成果を得ることができた。
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