2017 Fiscal Year Annual Research Report
Efficient spatial confinement of incident electric field on subwavelength-scale structures having cycloid-like cross section and its application for sensitive biosensor
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26288114
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
福田 隆史 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 (50357894)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 祐光 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, 上級主任研究員 (00300898)
石田 尚之 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (80344133)
茨田 大輔 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80400711)
江本 顕雄 同志社大学, 理工学部, 准教授 (80509662)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ＊バイオセンシング / 局在プラズモン / サブ波長構造 / 機能表面制御 / 色度解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初計画では本研究開発期間はH28年度までとしていたが、研究課題[1] 「最適サイクロイド様曲面構造の設計」に資する光伝搬解析手法に関して、さらなる成果の上積みが期待される状況となったため、1年間の研究期間延長を申請のうえ、その実証を目指した。
H28年度までの解析手法では、一般座標変換と解のマクローリン展開を用いていた。この手法は、マクスウェル方程式を任意の構造に合わせることが可能な汎用性と境界面での電磁界を高速に求められる優位性を持っていたが、遠方解の計算には時間を要する点が難点であった。そこで、この点を克服する方法として新たに積分表示の解の探索と構造パラメータによる展開式を用いることを検討した。
積分表示については、二次曲線から構成される放物面座標系におけるヘルムホルツ方程式の解の探索を行った。二次多項式で表現される曲線からなる単純な直交曲線座標系であるのにも関わらず、積分表示解はこれまで見つかっていなかったが、一部の解の積分表示に成功し、伝播元から遠方で解も計算できることを確認した。任意の曲面は局所的には放物面で表されるので、この解を得ることは任意の曲面における解の表現にも有用であると考えられる。この成果は本研究目的の遂行に極めて効果的であるのみならず、極めて広範な物理現象への適用が期待される。
構造パラメータによる展開式を得ることに成功したことで、従来構造を少しずつ変えて繰り返し計算を行い、その中で最適な構造を経験的に探索する必要があったところを、解析的に電磁場の極大と極小値を得ることができるようになった。この点は、今後の構造探索に極めて効果的に作用すると期待される。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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