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2020 Fiscal Year Annual Research Report

光圧計測知的ナノメカニカルシステムの創出

Publicly Offered Research

Project AreaNano-Material Manipulation and Structural Order Control with Optical Forces
Project/Area Number 19H04671
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

米谷 玲皇  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (90466780)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords光圧 / NEMS / ナノメカニカル振動子 / ナノメカニクス / センシング
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、光圧に対し理解を深める研究ツール,光圧と物質の相互作用を研究するツールの創出にむけ、ナノメカニカル振動子を活用した光圧のセンシング技術に関する知見を獲得することである。
今年度は、大気下でCWレーザーにより励起される光圧のセンシングに関する知見の獲得を狙い研究を進めた。光圧を計測する振動子と光圧を作用させる構造体を構造的に分離することで、ナノメカニカル振動子へのレーザー照射に伴う熱の影響を低減し、光圧の高感度計測を試みた。具体的には、構造的に分離した光圧を作用させるカンチレバー構造と光圧計測のためのナノメカニカル振動子とを直角に配置し、これらを静電力により結合させた静電結合型のAu/DLCナノメカニカル素子を提案した。光圧の作用によるカンチレバー構造の変位に伴う、光圧作用用カンチレバー構造と光圧計測のためのナノメカニカル振動子との間の静電力の変化を、ナノメカニカル振動子の共振周波数変化により読み取ることで、光圧を計測する原理である。また、この素子において、光圧を作用させるカンチレバー構造先端を狭細化することにより、より高精度な光圧計測を試みた。結果として、波長1,550 nmのレーザー光により励起される光圧に対する計測感度として、4.54 fNを達成した。本提案手法は、振動子構造や材料、振動検出法の工夫により、さらなる高感度化も期待される手法であり、光圧に関わる様々な知見の獲得,デバイス研究開発に資する計測ツール,手法になりえると期待する。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Highly sensitive vibration measurement method of nanomechanical resonator using convolutional neural network2022

    • Author(s)
      Kohei Tsumune, Shin'ichi Warisawa, Reo Kometani
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Miniaturization process of three-dimensional nanostructures fabricated by focused-ion-beam chemical vapor deposition2021

    • Author(s)
      Reo Kometani, Moe Katsuda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 60 Pages: 1280021-4

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac3525

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 走査電子顕微鏡を利用したNEMSのオペランド動特性計測2021

    • Author(s)
      米谷 玲皇, 割澤 伸一
    • Journal Title

      計測と制御

      Volume: 60 Pages: 213-216

    • DOI

      10.11499/sicejl.60.213

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Optical force measurement by a nanomechanical resonator electrostatically coupled to a cantilever2021

    • Author(s)
      Reo Kometani
    • Organizer
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Highly Sensitive Vibration Measurement Method of Nanomechanical Resonator Using Convolutional Neural Network2021

    • Author(s)
      Kohei Tsumune, Shin’ichi Warisawa, Reo Kometani
    • Organizer
      34rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを利用したナノメカニカル振動子の高感度振動計測2021

    • Author(s)
      津旨 航平, 割澤 伸一, 米谷 玲皇
    • Organizer
      第13回集積化 MEMS シンポジウム
  • [Presentation] 光圧計測知的ナノメカニカルシステムの創出2021

    • Author(s)
      米谷 玲皇
    • Organizer
      新学術領域研究「光圧によるナノ物質操作と秩序の創生」, 第5回公開シンポジウム
  • [Presentation] 荷電粒子ビーム技術とナノメカニクス2021

    • Author(s)
      米谷 玲皇
    • Organizer
      高分子学会 印刷・情報・電子用材料研究会
    • Invited
  • [Presentation] 荷電粒子ビーム技術とNEMSセンシング2021

    • Author(s)
      米谷 玲皇
    • Organizer
      電気学会北陸支部学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] ナノメカニクスとNEMSセンシング2021

    • Author(s)
      米谷 玲皇
    • Organizer
      科学技術交流財団 新産業創出に向けたマイクロセンサデバイス研究会
    • Invited
  • [Presentation] Vibration Spectrum Measurement and Phase-Resolved Image Observation of Nanomechanical Resonators by Helium Ion Microscopy2020

    • Author(s)
      Masaki Saito, Shinichi Ogawa, Yukinori Morita, Shin’ichi Warisawa, Reo Kometani
    • Organizer
      33rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation method of vibration spectra of nanomechanical resonators using Helium Ion Microscope2020

    • Author(s)
      Masaki Saito, Shinichi Ogawa, Yukinori Morita, Shin’ichi Warisawa, Reo Kometani
    • Organizer
      The 81st JSAP Autumn Meeting 2020
  • [Presentation] ナノメカニクスと光センシング2020

    • Author(s)
      米谷 玲皇
    • Organizer
      分子研研究会「ナノ空間で光が織りなす分子操作・化学反応制御の新展開」
    • Invited
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.lhei.k.u-tokyo.ac.jp/#top

URL: 

Published: 2022-12-28  

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