| 研究課題/領域番号 |
15310079
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
ナノ構造科学
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| 研究機関 | 熊本電波工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
松田 豊稔 熊本電波工業高等専門学校, 情報通信工学科, 教授 (00157322)
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| 研究分担者 |
伊藤 日出男 独立行政法人産業技術総合研究所, サイバーアシス研究センター, 主任研究員 (40356481)
西山 英治 熊本電波工業高等専門学校, 情報通信工学科, 助教授 (00237752)
中村 隆 独立行政法人国立高等専門学校機構, 釧路工業高等専門学校・電子工学科, 教授 (40198213)
川野 光則 熊本電波工業高等専門学校, 情報通信工学科, 助教授 (20305006)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
2004年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2003年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
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| キーワード | ホトニック結晶 / 昆虫 / 周期構造 / 回折 / 顕微分光 / 構造色 / 偏光 / シミュレーション / ナノ周期構造 / 生物 / 回折光学 / フォトニック結晶 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、生物体表面で観察される微細構造のなかで、数十から数百ナノメートルオーダの周期構造に着目し、このナノ周期構造が有する光学機能およびその発現機構を解明することであり、研究期間中に下記の研究を行った。
(A)モルフォ蝶とシジミ蝶の翅の走査型電子顕微鏡による観察を行い、その鱗粉にある周期構造について調べた。そして、モルフォ蝶とシジミ蝶の鱗粉にある微細構造をGhiradellaにより報告されている蝶の鱗粉の基本的な構造との違いから形態分析を行った。また、モルフォ蝶とシジミ蝶の複眼の角膜を走査型電子顕微鏡で観察し、2次元の周期構造があることを見出した。
(B)蝶の鱗粉の光学特性を測定するための顕微分光装置を立ち上げた。そして、各種のモルフォ蝶とシジミ蝶の翅に対して、この顕微分光装置により反射スペクトル特性を測定した。その結果、キプリスモルフォの翅の白い部位においても480nm付近の強い反射を確認する。このことは、白い部位の発色メカニズムを解明する有効な材料となる。
(C)(A)の形態観察をもとに、鱗粉や角膜にある周期構造の光学特性を計算機シミュレーションするための安浦の方法に基づくアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムでは、誘電体薄膜を積層した多層構造により周期構造を近似するものであり、複雑な形状を持つ周期構造の解析が可能となる。なお、この多層近似による安浦の方法では大型の最小2乗問題を数:値計算する必要があり、本研究では、数値処理量を軽減するために最小2乗問題の計算にSequential Accumulationを、また計算時間を短縮するためにPCクラスタを導入した。
以上のように、生物表皮にある周期構造はフォトニック結晶として捉えることができ、その反射・透過スペクトルや偏光特性を理論的にまた実験的に見出すことは工学上有用であると思われる。
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