ホログラフィックナノコンポジットの異方性光重合相分離現象とその多彩な応用

• 研究課題/領域番号: 15H03576
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 富田 康生 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50242342)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: 応用光学・量子光工学 / ナノ材料 / 複合材料・物性 / 量子ドット / 量子ビーム / 量子ドット / 量子ビーム

研究成果の概要

光重合性ナノ微粒子-ポリマーコンポジット(NPC) 中のホログラフィック光重合によるフォトニック格子構造の形成メカニズムを理論的に解明した。また、高効率回折光学素子への応用を念頭に有機ナノ微粒子分散NPCにより高屈折率変調(>0.02)の体積ホログラフィック格子を実現するとともに、シリカナノ微粒子分散チオール・エンNPCによるコアキシャルホログラフィックデータ記録を実証した。さらに、冷・極冷中性子ビーム制御のためのナノダイヤモンド分散NPCを用いた体積ホログラフィック格子を実現した。加えて、半導体CdSe量子ドット分散NPCにおける局所場効果に起因する高次非線形光学効果の観測に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)
• [国際共同研究] University of Vienna/University of Salzburg(オーストリア)
• [国際共同研究] University of Vienna/University of Salzburg(オーストリア)
• [雑誌論文] High-order optical nonlinearities in nanocomposite films dispersed with semiconductor quantum dots at high concentrations (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, S. Matsushima, R. Yamagami, T. Jinzenji, S. Sakuma, X. Liu, T. Izuishi, and Q. Shen
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 867 ページ: 012011-012011
  • DOI: 10.1088/1742-6596/867/1/012011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Readout fidelity of coaxial holographic digital data page recording in nanoparticle-(thiol-ene) polymer composites (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya, E. Hata, and Y. Tomita
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 9S ページ: 09SB03-09SB03
  • DOI: 10.7567/jjap.55.09sb03
  • NAID: 210000147099
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Advancing data analysis for reflectivity measurements of holographic nanocomposite gratings (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, P. Geltenbort, J. Kohlbrecht, and M. Fally
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 746 ページ: 012022-012022
  • DOI: 10.1088/1742-6596/746/1/012022
  • 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] Photopolymerizable nanocomposite photonic materials and their holographic applications in light and neutron optics (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, E. Hata, K. Momose, S. Takayama, X. Liu, K. Chikama, J. Klepp, C. Pruner, and M. Fally
  • 雑誌名: Journal of Modern Optics 巻: 63 号: sup3 ページ: S1-S31
  • DOI: 10.1080/09500340.2016.1143534
  • 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] Spatial frequency responses of anisotropic refractive index gratings formed in holographic polymer dispersed liquid crystals (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuda and Y. Tomita
  • 雑誌名: Materials 巻: 9 号: 3 ページ: 188-188
  • DOI: 10.3390/ma9030188
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanoparticle-polymer composite volume holographic gratings dispersed with ultrahigh-refractive-index hyperbranched polymer as organic nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, H. Urano, T. Fukamizu, Y. Kametani, N. Nishimura, and K. Odoi
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 41 号: 6 ページ: 1281-12884
  • DOI: 10.1364/ol.41.001281
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Volume holographic recording in nanoparticle-polymer composite doped with multifunctional chain transfer agents (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Guo, R. Fujii, and Y. Tomita
  • 雑誌名: Optical Review 巻: 22 号: 5 ページ: 15356-15364
  • DOI: 10.1007/s10043-015-0084-7
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurement of polymerization-shrinkage evolution during curing in photopolymer with a white-light Fabry-Perot interferometer (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kawana, J. Takahashi, J. Guo, and Y. Tomita
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 23 号: 12 ページ: 15356-15364
  • DOI: 10.1364/oe.23.015356
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Photopolymerizable nanocomposite materials for holographic applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita
  • 学会等名: II International Symposium on Nanoparticles/Nanomaterials Applications (3rd ISN2A-2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photopolymerizable nanoparticle-polymer composite materials for light and neutron beam manipulations (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, K. Nagaya, T. Aoi, Y. Iso, A. Kageyama, N. Nishimura, K. Odoi, K. Umemoto, J. Klepp, C. Pruner, and M. Fally
  • 学会等名: PHOTOPTICS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 超常磁性ナノ微粒子-ポリマーコンポジット格子 (2018)
  • 著者名/発表者名: 富田康生、影山明久、磯由布子、青井紀、Jurgen Klepp、Christian Pruner, Martin Fally
  • 学会等名: 第６５回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 光波と量子ビーム制御・処理のための光重合性ナノコンポジット材料 (2017)
  • 著者名/発表者名: 富田康生
  • 学会等名: 第６４回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川・横浜）
  • 年月日: 2017-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] Nanocomposite volume holographic gratings incorporated with ultrahigh refractive index hyperbranched polymer for diffractive optical elements (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, S. Oyaizu, N. Nishimura, and K. Odoi
  • 学会等名: SPIE Optics + Optoelectronics 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermal effects of the functionalities of chain transfer agent on photopolymer holographic volume gratings (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Guo, Y. Tomita, and X. Zhang
  • 学会等名: SPIE Optics + Optoelectronics 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of neutron pendellosung-interference in holographic nanostructures (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, P. W. Geltenbort, and M. Fally
  • 学会等名: SPIE Optics + Optoelectronics 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Femtosecond dynamics of optical nonlinearities in nanocomposite films highly dispersed with semiconductor CdSe quantum dots (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, R. Yamagami, T. Jinzenji, S. Sakuma, T. Izuishi, and Q. Shen
  • 学会等名: CLEO/Europe-EQEC 2017
  • 国際学会
• [学会発表] High-order optical nonlinearities in nanocomposite films dispersed with semiconductor quantum dots at high concentrations (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, S. Matsushima, R. Yamagami, T. Jinzenji, S. Sakuma, X. Liu, T. Izuishi, and Q. Shen
  • 学会等名: Photorefractive Photonics 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Perspectives for photorefractive materials in neutron physics (2017)
  • 著者名/発表者名: R. A. Rupp, M. Fally, J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, and I. D. Olenik
  • 学会等名: Photorefractive Photonics 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Theory of closed-aperture Z-scan for nonlinear media with saturable absorption and simultaneous third- and fifth-order nonlinear refraction (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Matsushima and Y. Tomita
  • 学会等名: The 24th Congress of the International Commission for Optics (ICO-24)
  • 国際学会
• [学会発表] Nanocomposite holographic gratings for light and neutron optics (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, E. Hata, T. Nakamura, K. Momose, X. Liu, S. Matsushima, J. Klepp, C. Pruner, and M. Fally
  • 学会等名: The 12th Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE'17)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of nanomaterials for cold-neutron optics (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Klepp, I. Drevensek-Olenik, M. A. Ellabban, M. Fally, P. Flauger, P. Geltenbort, G. Glavan, M. Licen, C. Pruner, and Y. Tomita,
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Functional Integrated nano Systems (nano FIS)
  • 国際学会
• [学会発表] Photopolymerizable nanocomposite materials for light and quantum beam control and processing (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita
  • 学会等名: EMN Orlando Meeting 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 可飽和吸収と高次非線形屈折を有する非線形ナノコンポジット媒質のためのclosed-aperture Z-scan理論 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松島俊輔、富田康生
  • 学会等名: 第７８回応用物理学秋季学術講演会
• [学会発表] ナノダイヤモンドホログラム (2017)
  • 著者名/発表者名: 富田康生、梅本浩一、吉永和夫、藪田湖納美、青井紀、Jurgen Klepp、Christian Pruner, Martin Fally
  • 学会等名: 第７８回応用物理学秋季学術講演会
• [学会発表] 光重合性ナノコンポジット材料を用いたホログラフィックデジタルデータ記録 (2016)
  • 著者名/発表者名: 26.富田康生、高山新吾、長屋航汰、百瀬啓祐
  • 学会等名: 電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ(MRＩS) 研究会
  • 発表場所: 愛媛大学総合情報メディアセンター メディアホール（愛媛・松山）
  • 年月日: 2016-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] Nanocomposite materials incorporating metallic nanoparticles/semiconductor quantum dots and their applications in nonlinear optics (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Liu and Y. Tomita
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Later Interaction with Matter (LIMIS)
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 2016-11-06
  • 国際学会
• [学会発表] Photopolymerizable nanocomposite materials for light and neutron optics (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, E. Hata, K. Momose, X. Liu, J. Klepp, C. Pruner, and M. Fally
  • 学会等名: 1st International Conference on Optics, Photonics and Materials (NICE OPTICS 2016)
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hyperbranched-polymer dispersed nanocomposite volume gratings for holography and diffractive optics (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, O. Satoko, S. Takeuchi, H. Urano, T. Fukamizu, N. Nishimura, and K. Odoi
  • 学会等名: SPIE Photonics Asia 2016
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of multi-wavelength neutron Pendullosung interference in holographic nanostructures (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, P. Geltenbort, and M. Fally
  • 学会等名: The 66th yearly meeting of the Austrian Physical Society (OEPG16)
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Diffractive optics for slow neutrons (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Fally, J. Klepp, C. Pruner, P. Geltenbort, G. Nagy, L. Coga, M. Licen, I. Drevensek-Olenik, and Y. Tomita
  • 学会等名: 2016 Meeting of Austrian Neutron and Synchrotron Users (NESY)
  • 発表場所: Graz, Austria
  • 年月日: 2016-09-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Observation of neutron Pendullosung interference in holographic nanostructures (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, P. Geltenbort, and M. Fally
  • 学会等名: 2016 Meeting of Austrian Neutron and Synchrotron Users (NESY)
  • 発表場所: Graz, Austria
  • 年月日: 2016-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] ナノ微粒子-ポリマーコンポジットに記録されたデジタルデータページ再生忠実度のホログラム記録温度依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富田康生、長屋航汰
  • 学会等名: 第７７回応用物理学秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟・新潟）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 超高屈折率ハイパーブランチポリマーを用いたナノ微粒子-ポリマーコンポジットの体積ホログラフィック記録感度の改善 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武内慎介、小柳津聡子、富田康生、西村直也、大土井啓祐
  • 学会等名: 第７７回応用物理学秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟・新潟）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Nonlinear optical responses of photopolymerizable nanocomposites dispersed with CdSe quantum dots at high concentrations (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, R. Yamagami, T. Jinzenji, T. Izuishi, and Q. Shen
  • 学会等名: OSA Advanced Photonics
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2016-07-18
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of liquid crystal droplets on the spatial frequency response of a holographic polymer-dispersed liquid crystal grating (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita
  • 学会等名: EMN Meeting Droplets 2016
  • 発表場所: San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2016-05-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Blue-sensitized nanoparticle-(thiol-ene) polymer composites for volume holographic recording (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Takahashi, M. Kawana, and Y. Tomita
  • 学会等名: SPIE Photonics Europe 2016
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2016-04-04
  • 国際学会
• [学会発表] カチオン開環重合モノマーを用いたナノ微粒子-ポリマーコンポジ ットの体積ホログラフィック記録特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野孝典、富田康生
  • 学会等名: 第６３回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] フッ素含有ハイパーブランチポリマーを用いたナノ微粒子-ポリマーコンポジットの体積ホログラフィック記録特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武内慎介、富田康生、西村直也、大土井啓祐
  • 学会等名: 第６３回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Volume holographic recording in photopolymerizable nanocomposites incorporating ultrahigh refractive index hyperbranched polymer (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, Y. Liu, N. Nishimura, T. Ono, J. Takahashi, K. Odoi, X. Tan, and Y. Tomita
  • 学会等名: International Workshop on Holography and Related Technologies (IWH2015)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] On the optical measurement of polymerization shrinkage: Interferometric method vs. holographic method (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Tomita
  • 学会等名: International Workshop on Holography and Related Technologies (IWH2015)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] Holographic control of nanoparticle-distribution morphology in polymer and its applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Tomita
  • 学会等名: ICSS Meeting 2015
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 2015-11-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 青色波長増感ナノ微粒子-(チオール・エン)ポリマーコンポジットの体積ホログラフィック記録 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋潤一郎、富田康生
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会 Optics&Photonics Japan 2015
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス文京校舎（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] Nanoparticle-concentration and thiol-ene stoichiometry dependences of readout fidelity in a coaxial holographic digital data storage system using a photopolymerizable nanoparticle-(thiol-ene) polymer composite film (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita and K. Nagaya
  • 学会等名: International Symposium on Optical Memory 2015 (ISOM’15)
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] High-order nonlinear optical responses of nanostructured polymer composites doped with semiconductor CdSe quantum dots at high concentration (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Tomita
  • 学会等名: The Eleventh Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE'15)
  • 発表場所: Joensuu, Finland
  • 年月日: 2015-09-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Observation of multi-energy neutron matter-wave Pendellosung interference in holographic nanostructures (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, P. Geltenbort, and M. Fally
  • 学会等名: 6th European Conference on Neutron Scattering (ECNS2015)
  • 発表場所: Zaragoza, Spain
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] Photopolymerizable polymer nanocomposites incorporated with hyperbranched polymer having ultrahigh index of refraction for holographic light manipulatio (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, H. Urano, T. Fukamizu, and Y. Kametani
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics 2015
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2015-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication and nonlinear optical characterization of highly CdSe quantum dot dispersed polymer nanocomposites (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, R. Yamagami, and T. Jinzenji
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics Europe and 13th European Quantum Electronics Conference 2015 (CLEO/Europe-EQEC 2015)
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Photopolymerizable nanocomposite materials for photonic applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Tomita
  • 学会等名: 2015 EMN Optoelectronics Meeting
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-04-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Tomita group HP
  • URL: http://talboe.es.uec.ac.jp/
• [備考] 富田研究室
  • URL: http://talbot.es.uec.ac.jp/