2016 Fiscal Year Annual Research Report
Thermal Actuation of MEMS Structure by Plasmonic Local Heating
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26600058
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
菅 哲朗 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (30504815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩瀬 英治 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (70436559)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン共鳴 / 熱アクチュエータ / MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、光の回折限界を超える超微小領域（10nm～1µm）の選択的な機械駆動を実現するために、金属ナノ粒子をヒータにして用いた熱駆動型アクチュエータを提案する。楕円体など、等方的でない形状のナノ粒子は、照射光の偏光方向に対して光吸収が100倍以上異なる。これを生かし、複数のナノ粒子を異なる向きで配置し、特定の偏光を持つ光を照射することで、特定のナノ粒子だけを選択加熱することができる。この方法では、光吸収による加熱領域が光スポットには依存しないため、光回折限界以下の局所加熱が可能となる。この局所加熱方式をMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）によるバイメタル型カンチレバーアレイに統合することにより、照射光の波長・偏光方向による特定カンチレバーの選択アクチュエーションを実現することが、本研究の最終的な目標である。
本年は、昨年度までに実験的に熱による変形を計測することができなかったため、改めてナノ粒子による光応答を計算的に解析することに取り組んだ。具体的には、これまで離散双極子近似法で散乱計算を行っていたものを、基板の影響を考慮した有限要素法計算による計算に切り替えて解析を進めた。これまで、散乱によるモデル内の乱反射により、有限要素計算ではうまくナノ粒子の計算を扱えていなかったが、境界条件を見直すことにより、乱反射の影響を受けることなく計算を進めることが可能になった。その結果、特定の偏光及び波長に対して吸収特性のよい構造の探索方法を確立でき、今後、本研究成果をさらに進展するための技術的な基礎を構築できた。
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