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MEMSとメタマテリアルの融合による動的発光制御の実現

研究課題

研究課題/領域番号 14J04080
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 ナノマイクロシステム
研究機関東北大学

研究代表者

森竹 勇斗  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードメタマテリアル / MEMS / 発光制御 / 微細加工 / 発光
研究実績の概要

第2年目はMEMSとメタマテリアルの融合による動的発光制御を実現するために、「動的制御のためのMEMS駆動メタマテリアルの実現」を目指し研究を行った。
まず、多重Fano共鳴をもつメタマテリアルの製作を行った。ある特定の波長域で複数の共鳴を実現できると、デバイスの高性能化や高機能化を実現することができる。大きさの異なる2種類のADB構造を組み合わせた系を製作した。スペクトル測定結果から光領域において3種類のFano共鳴を同時に観測することに成功した。これにより、ADB構造を用いることで、発光スペクトル整形などが可能であると考えられる。
次に、MEMS機構をもつメタマテリアルの製作を行った。MEMS技術によりFano共鳴を動的制御することは、フィルタやセンサ、位相子等への応用が期待でき有望である。MEMSメタマテリアルデバイスは、平行平板型のMEMSアクチュエータにADB構造を組み合わせたものであり、微細加工技術を用いて製作した。電圧印加中の反射スペクトル測定結果から、1500 nm付近でFano共鳴の動的制御の観測に成功した。電圧駆動かつ、光領域における、メタマテリアルのFano共鳴の動的制御の実現は世界初の成果である。これにより、光領域においてMEMS駆動によるFano共鳴制御が可能であることが確かめられた。
最後に、発光制御のためのMEMSメタマテリアルの製作を目指した。最も単純な変調機構として、発光体とメタマテリアル構造との距離を制御するデバイスを設計した。製作の結果、電圧駆動による動作を確認した。これにより、本デバイスに発光体を集積することで、メタマテリアルと発光体との距離を制御でき、MEMS駆動メタマテリアルによる動的発光制御が実現可能であると考えられる。

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

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Detailed Characterization of Fano Resonance in Asymmetric-double-bar Metamaterials in the Optical Region2015

    • 著者名/発表者名
      Yuto Moritake, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)

      巻: 135 号: 11 ページ: 426-432

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.135.426

    • NAID

      130005106179

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced quality factor of Fano resonance in optical metamaterials by manipulating configuration of unit cells2015

    • 著者名/発表者名
      Yuto Moritake, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 107 号: 21

    • DOI

      10.1063/1.4936385

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental demonstration of sharp Fano resonance in optical metamaterials composed of asymmetric double bars2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Moritake, Y. Kanamori and K. Hane
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 39 号: 13 ページ: 4057-4060

    • DOI

      10.1364/ol.39.004057

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Waveguide-mode interference lithography technique for high contrast subwavelength structures in the visible region2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kusaka, H. Kurosawa, S. Ohno, Y. Sakaki, K. Nakayama, Y. Moritake, and T. Ishihara
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 22 号: 15 ページ: 18748-18748

    • DOI

      10.1364/oe.22.018748

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lifetime reduction of a quantum emitter with quasiperiodic metamaterials2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Moritake, K. Nakayama, T. Suzuki, H. Kurosawa, T. Kodama, S. Tomita, H. Yanagi, and T. Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 90 号: 7 ページ: 075146-075146

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.075146

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 対称構造からなる光メタマテリアルにおける高Q値共鳴2015

    • 著者名/発表者名
      森竹勇斗、金森義明、羽根一博
    • 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
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced Fluorescence of Quantum Dots by Fano Resonance in Optical Metamaterials Composed of Asymmetric Double Bars2015

    • 著者名/発表者名
      Yuto Moritake, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • 学会等名
      9th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics Metamaterials 2015
    • 発表場所
      Oxford University (Oxford, UK)
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多重Fano共鳴をもつ光メタマテリアルの製作と評価2015

    • 著者名/発表者名
      森竹勇斗、金森義明、羽根一博
    • 学会等名
      電気学会マイクロセンサシステム研究会
    • 発表場所
      福岡大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Quality-factor enhancement of Fano resonance in asymmetric-double-bar metamaterials by alternately arranging inversed unit cells in the optical region2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Moritake, Y. Kanamori and K. Hane
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 発表場所
      San Farancisco, USA
    • 年月日
      2015-02-07 – 2015-02-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration and characterization of Fano resonance in optical metamaterials composed of asymmetric double bar2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Moritake, Y. Kanamori and K. Hane
    • 学会等名
      The 5th Korea-Japan Metamaterial Forum
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2014-12-22 – 2014-12-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光メタマテリアルにおけるFano共鳴特性の密度依存性2014

    • 著者名/発表者名
      森竹勇斗、金森義明、羽根一博
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第69回学術講演会
    • 発表場所
      東北大学青葉記念会館(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-12-04 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外域にFano共鳴をもつ光メタマテリアルの作製とQ値解析2014

    • 著者名/発表者名
      森竹勇斗、金森義明、羽根一博
    • 学会等名
      電気学会マイクロセンサシステム研究会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-05-27 – 2014-05-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of Fano Resonance in Metamaterials Composed of Asymmetric Double Bars in Optical Region2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Moritake, Y. Kanamori and K. Hane
    • 学会等名
      The 5th International conference of Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics META’14
    • 発表場所
      NTU, Singapore
    • 年月日
      2014-05-20 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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