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量子ドットを用いた電流注入型表面プラズモン光源の創出と光集積回路への応用

研究課題

研究課題/領域番号 13J00719
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関大阪大学

研究代表者

宮田 将司  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードプラズモニクス / 表面プラズモン / 光共振器 / 光集積回路 / 量子ドット / ナノメカニクス
研究実績の概要

本研究課題の目標は,プラズモン光源やプラズモン共振器等を電気的に駆動・制御することで,エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子・回路を世界に先駆けて実現することである.本年度は主に,ナノメカニクスによるプラズモン共振器の電気的制御の実証と量子光源の制御への応用を行った.当該年度の主な成果を以下に示す.
1.エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子を実現するため,プラズモン共振器の電気的制御を検討した.本研究では,極低電力動作が可能なナノメカニクスを共振器構造に応用することで,プラズモン共振器の電気的制御の実現を目指した.ナノプロービングと集束イオンビーム堆積法を用いて,金ナノワイヤを金基板上空に配置し,共振器構造を作製した.共振器構造に電圧を印加した際の光散乱特性を可視光領域で測定した結果,ナノメカニクスによりプラズモン共振器の電気的かつ動的な制御が可能であることを見出した.本成果は,これまで実現が困難であった可視光領域におけるプラズモン共振の電気的制御を実証したとともに,プラズモニクスとナノメカニクスの融合分野の創出に向けた第一歩となりうる.
2.量子ドットの発光特性は,プラズモン共振により変調されることがよく知られている.本研究では,上記のプラズモン共振器を応用することで,量子ドットの発光制御に動的な機能を新たに付加することを目指した.量子ドットを共振器構造上にスピンコーティングにより散布することで,量子ドットと共振器の結合系を構築した.共振器に電圧を印加しながら量子ドットの発光を測定した結果,電圧による発光スペクトルの変化が観測された.以上の結果は,電圧駆動プラズモン共振器による量子光源の発光制御が可能であることを示す.したがって,ナノスケールの光源やナノレーザの発光波長の電気的な制御が原理的に可能であることを示唆している.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Gap Plasmon Resonance in a Suspended Plasmonic Nanowire Coupled to a Metallic Substrate2015

    • 著者名/発表者名
      Masashi Miyata, Aaron Holsteen, Yusuke Nagasaki, Mark L. Brongersma, Junichi Takahara
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 15 号: 8 ページ: 5609-5616

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.5b02307

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface plasmon propagation on overcrossing metallic waveguides fabricated by a pick-and-place method2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nagasaki, Masashi Miyata, Mai Higuchi, Junichi Takahara
    • 雑誌名

      MRS Communications

      巻: 5 号: 4 ページ: 587-591

    • DOI

      10.1557/mrc.2015.80

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-spectral plasmon induced transparency via in-plane dipole and dual-quadrupole coupling2014

    • 著者名/発表者名
      M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki, and J. Takahara
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: (In press)

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mutual mode control of short-and long-range surface plasmons2013

    • 著者名/発表者名
      J. Takahara and M. Miyata
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 21 ページ: 27402-27410

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ナノエレクトロメカニクスによるプラズモニック光アンテナの制御2016

    • 著者名/発表者名
      宮田将司
    • 学会等名
      日本光学会 ナノオプティクス研究グループ 第22回研究討論会
    • 発表場所
      東京農工大学 科学博物館(東京都小金井市)
    • 年月日
      2016-03-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano-electromechanically tunable plasmonic resonator2015

    • 著者名/発表者名
      A. Kaijima, M. Miyata, Y. Nagasaki, J. Takahara
    • 学会等名
      Nanophotonics in Asia 2015
    • 発表場所
      Nakanoshima Center (Osaka City, Osaka, Japan)
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズモン共振器の電気機械的制御2015

    • 著者名/発表者名
      貝嶋祥,宮田将司,長崎裕介,高原淳一
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ハロゲンランプ照射下の銀ナノ粒子におけるプラズモン共鳴のスペクトル変化2015

    • 著者名/発表者名
      池田裕喜,宮田将司,高原淳一
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Multi-spectral plasmon induced transparency via dipole and dual-quadrupole coupling2015

    • 著者名/発表者名
      M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki, J. Takahara
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
    • 発表場所
      Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans (Hakodate City, Hokkaido, Japan)
    • 年月日
      2015-07-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface Plasmon Guiding on Metallic Nano-Bridges2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagasaki, M. Miyata, J. Takahara
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
    • 発表場所
      Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans (Hakodate City, Hokkaido, Japan)
    • 年月日
      2015-07-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gap plasmon resonance in a film-coupled floating gold nanowire2015

    • 著者名/発表者名
      宮田将司, Aaron Holsteen, 長崎祐介, Mark L. Brongersma, 高原淳一
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 金属ナノブリッジにおける表面プラズモン伝搬2015

    • 著者名/発表者名
      長崎祐介, 宮田将司, 高原淳一
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 2つのダークモード共振器によるプラズモン誘起透過の二波長化2015

    • 著者名/発表者名
      宮田将司, 廣畑純平, 長崎裕介, 高原淳一
    • 学会等名
      第12回プラズモニクスシンポジウム
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-01-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Realization of Metallic Nano-Bridges for 3-dimentional Plasmon Guiding2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagasaki, M. Miyata, J. Takahara
    • 学会等名
      Japan-Singapore International Workshop on Nanophotonics, Plasmonics and Metamaterials
    • 発表場所
      Nanyang Technological University, Singapore
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Realization of Metallic Nano-Bridges for 3D Plasmon Guiding2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagasaki, M. Miyata, J. Takahara
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Interactive Materials Science Cadet Program
    • 発表場所
      Hotel Hankyu, Osaka, Japan
    • 年月日
      2014-11-16 – 2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 連結プラズモンアンテナを用いた可視光領域におけるブライト・ダークモード結合2014

    • 著者名/発表者名
      宮田将司, 廣畑純平, 高原淳一
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 双極子-四重極子結合によるプラズモン誘起透過の多波長化2014

    • 著者名/発表者名
      廣畑純平, 宮田将司, 長崎祐介, 高原淳一
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Multi-spectral plasmon induced transparency via dipole and dual-quadrupole coupling2014

    • 著者名/発表者名
      M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki, J. Takahara
    • 学会等名
      IONS-Asia 5 Hokkaido
    • 発表場所
      Hokkaido University, Japan
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Super long-range surface plasmon polaritons in a silver nano-slab waveguide2014

    • 著者名/発表者名
      M. Higuchi, M. Miyata, J. Takahara
    • 学会等名
      Optics & Photonics 2014 - NanoScience + Engineering
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2014-08-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] コロイド量子ドットを用いた表面プラズモン光源とアクティブ・プラズモニクス2014

    • 著者名/発表者名
      高原淳一、宮田将司、矢田寛人
    • 学会等名
      第11回プラズモニクスシンポジウム
    • 発表場所
      広島大学 先端物質科学研究科
    • 年月日
      2014-01-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Patterning of a single quantum dot layer using selfassembled monolayer for the exicitation of surface plasmon polaritons2014

    • 著者名/発表者名
      H. Yada, M. Miyata, and J. Takahara
    • 学会等名
      International Symposium on Nanophotonics and Nanomaterials 2014
    • 発表場所
      Jade Palace Hotel, Beijing, China
    • 年月日
      2014-01-16
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 表面プラズモンポラリトン励起のための自己組織化を用いた量子ドット単層膜の作製'2013

    • 著者名/発表者名
      矢田寛人、宮田将司、高原淳一
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会 OPJ2013
    • 発表場所
      奈良県新公会堂
    • 年月日
      2013-11-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Super long-range surface plasmons in a silver nano-slab waveguide2013

    • 著者名/発表者名
      M. Higuchi, M. Miyata, and J. Takahara
    • 学会等名
      UV-DUV Plasmonics & Nanophotonics 2013
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2013-10-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electromagnetically Induced Transparency by Tuning of Dark Mode Resonators for Active Terahertz Metamaterials2013

    • 著者名/発表者名
      J. Hirohata, Y. Ueba, M. Miyata, and J. Takahara
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2013
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2013-09-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 応用物理学会 講演奨励賞受賞記念講演 : 量子ドットを用いた長距離伝搬表面プラズモン光源2013

    • 著者名/発表者名
      宮田将司、高原淳一
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2013-09-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Super Long-range Surface Plasmon Polaritons in a Silver Nano-slab Waveguide2013

    • 著者名/発表者名
      M. Higuchi, M. Miyata, and J. Takahara
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2013
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2013-09-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Quantum Dot Based Plasmon Sources with Long-Range and Two-Dimen sional Isotropic Propagation2013

    • 著者名/発表者名
      M. Miyata and J. Takahara
    • 学会等名
      Asia Student Photonics Conference 2013
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2013-07-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Quantum Dot-Based Plasmon Emitters with Long-Range and Two-Dimensional Isotropic Propagation2013

    • 著者名/発表者名
      M. Miyata and J. Takahara
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Surface Plasmon Photonics (SPP6)
    • 発表場所
      Ottawa, Canada
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大阪大学高原研究室webページ

    • URL

      http://nelph.parc.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 高原研究室webページ

    • URL

      http://parc.osaka-u.ac.jp/takahara/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 高原研究室ホームページ :

    • URL

      http://parc.osaka-u.ac.jp/takahara/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] プラズモニック構造体、カラー生成構造体、黒色生成構造体、及び記録媒体2016

    • 発明者名
      高原淳一、宮田将司、畠田英明
    • 権利者名
      高原淳一、宮田将司、畠田英明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-018860
    • 出願年月日
      2016-02-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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