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光デバイス設計援用を目指した貴金属プラズモニクスの計算電磁気学による基礎付け

研究課題

研究課題/領域番号 15K06023
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関熊本大学

研究代表者

松島 章  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (70157303)

研究分担者 福迫 武  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90295121)
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 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード計算電磁気学 / 数値解析 / 貴金属 / 表面プラズモン共鳴 / 周期構造 / ウィーナー・ホッフ法 / 積分方程式法 / モード整合法 / プラズモニクス / 積分方程式 / 電界増強 / 特異積分方程式 / プラズモン共鳴 / 境界条件
研究成果の概要

貴金属粒子や微細加工曲面の近傍に光の電界エネルギーを蓄積するプラズモニクスの分野において,プラズモン共鳴吸収現象に対応する計算電磁気学の技法を駆使し,光デバイスの特性向上を目指した基礎的研究を行った.貴金属の形状と共鳴の効果との関係を知るために,平板,円筒,円板,球体,波状薄膜に対して,一方向または二方向の周期的配置を設定した.解析手法として,厳密解法であるウィーナー・ホッフ法,並びに解の収束が保障されている積分方程式法とモード整合法を用いた.共鳴の物理的な要因を,端部間干渉,周期間干渉,導波路モード形成の三つの観点から検討し,数値計算により共鳴条件のパラメータ依存性を定量的に明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Plane wave scattering from an axially periodic array of perfectly conducting circular tubes2018

    • 著者名/発表者名
      Hongchang An, Akira Matsushima
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 IEEE International Conference on Computational Electromagnetics

      巻: TU-OP.2A.8 ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface-Plasmon, Grating-Mode, and Slab-Mode Resonances in the H- and E-Polarized THz Wave Scattering by a Graphene Strip Grating Embedded into a Dielectric Slab2017

    • 著者名/発表者名
      Zinenko Tatiana L.、Matsushima Akira、Nosich Alexander I.
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics

      巻: 23 号: 4 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1109/jstqe.2017.2684082

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of periodicity in the light scattering from infinite and finite arrays of silver nanospheres2017

    • 著者名/発表者名
      A. Matsushima
    • 雑誌名

      Proceedings of 2017 IEEE International Conference on Computational Electromagnetics

      巻: 1 ページ: 236-237

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Integral equation method of the expantion type applied to light scattering from nano-netal strips2016

    • 著者名/発表者名
      A. Matsushima
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory

      巻: 1 ページ: 54-57

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Collocation and expansion methods in the numerical treatment of singular integral equations for light scattering from a noble metal strip2016

    • 著者名/発表者名
      A. Matsushima and Y. Naori
    • 雑誌名

      Proceedings of 11th Asia-Pasific Engineering Research Forum on Microwaves and Electromagnetic Theory

      巻: 1 ページ: 34-37

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Light scattering from two dimensional periodic arrays of noble metal disks and complementary circular apertures2015

    • 著者名/発表者名
      X. Ji, D. Sakomura, A. Matsushima, and T. Suyama
    • 雑誌名

      Progress In Electromagnetics Research M

      巻: 43 ページ: 119-133

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 貴金属半無限板による光波散乱のウィーナーホッフ法による解析2018

    • 著者名/発表者名
      松島章,横山祥太
    • 学会等名
      電気学会電磁界理論研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of channel capacity in short range MIMO by using meta-surface reflector2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Kuse, Takeshi Fukusako, Akira Matsushima
    • 学会等名
      第8回電磁マテリアル講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 貴金属円板の三次元周期配列格子による光波の散乱2018

    • 著者名/発表者名
      松島章,吉暁偉
    • 学会等名
      2018年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 薄い貴金属半無限板による光波の散乱2017

    • 著者名/発表者名
      松島章,横山祥太,福迫武
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大学
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限枚の貴金属平板格子による光波散乱の積分方程式を用いた数値解析2017

    • 著者名/発表者名
      山口智仁,大崎なつ美,松島章
    • 学会等名
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 周期的にスリットを入れた完全導体円筒による平面電磁波の散乱2017

    • 著者名/発表者名
      松島章,安鴻昌
    • 学会等名
      電気学会電磁界理論研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2x2近距離MIMOへのメタ表面反射板の適用2017

    • 著者名/発表者名
      久世竜司,福迫武,松島章
    • 学会等名
      電子情報通信学会アンテナ伝播研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 貴金属ナノ球の2次元周期配列構造における電磁波散乱のモード展開法による解析2017

    • 著者名/発表者名
      杉山成也,伊原聖也,松島章
    • 学会等名
      2017年度電子情報通信学会九州支部学生会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electromagnetic wave scattering from layered dielectric grating2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Miyamoto, Yuki Sakuragi, Naotaka Ikejiri, Akira Matsushima
    • 学会等名
      2017年度電子情報通信学会九州支部学生会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electromagnetic wave scattering from an infinite grating composed of coducting circular cylinders of finite length2017

    • 著者名/発表者名
      Hongchang An, Daichi Yahata, Shunsuke Imamura, Akira Matsushima
    • 学会等名
      平成29年電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Light scattering from three-dimensional periodic arrays of noble-metal disks2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaowei Ji, Yuki Kishita, Takao Taguchi, Akira Matsushima
    • 学会等名
      平成29年電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] グラフェン平板無限格子によるテラヘルツ平面波散乱の数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      松島章,平川貴啓,南田健
    • 学会等名
      電気学会電磁界理論研究会
    • 発表場所
      和歌山県白浜町
    • 年月日
      2016-11-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 貴金属球の2次元周期配列構造における光波の格子共鳴2016

    • 著者名/発表者名
      松島章,杉山成也
    • 学会等名
      平成28年度電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限長導体円筒による平面波散乱の積分方程式を用いた数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      釜井瑞基,安鴻昌,松島章
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層した貴金属ストリップによる光波散乱の積分方程式を用いた数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      直理優介,松島章
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 貴金属ストリップによる光波散乱の積分方程式解法における選点法と展開法2016

    • 著者名/発表者名
      直理優介,山口智仁,松島章
    • 学会等名
      2016年度電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 貴金属半無限板の端部におけるプラズモン表面波の励振と反射2016

    • 著者名/発表者名
      横山祥太,木下優希,松島章
    • 学会等名
      2016年度電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 貴金属層をもつ二次元周期的正弦波状格子による光波の散乱と吸収2015

    • 著者名/発表者名
      小田侑大,松島章
    • 学会等名
      第44回電気学会電磁界理論研究会シンポジウム
    • 発表場所
      ANAホリデイ・インリゾート宮崎
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 貴金属ナノ球の二次元周期格子による光波の散乱と吸収2015

    • 著者名/発表者名
      小森洋紀,釜井瑞基,松島章
    • 学会等名
      第44回電気学会電磁界理論研究会シンポジウム
    • 発表場所
      ANAホリデイ・インリゾート宮崎
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical simulation of light scattering from two-dimensional periodic arrays of noble-metal apertures2015

    • 著者名/発表者名
      X. Ji and A. Matsushima
    • 学会等名
      第68回電気・情報関係学会九州支部連合大会(国際セッション)
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 積層した貴金属平板におけるプラズモン共鳴の数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      直理優介,松島章,山口智仁
    • 学会等名
      第68回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 貴金属ストリップの無限格子による電磁波散乱の数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      平川貴啓,南田健,松島章
    • 学会等名
      第68回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限枚数の貴金属平板格子による光波散乱の数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      山口智仁,直理優介,松島章
    • 学会等名
      第24回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 無限枚数の貴金属平板格子による光波散乱の数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      南田健,平川貴啓,松島章
    • 学会等名
      第24回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 貴金属半無限板によるプラズモン共鳴吸収の数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      福岡一輝、横山祥太、松島章
    • 学会等名
      第24回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 貴金属円板によるプラズモン共鳴吸収の数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      迫村大貴,吉暁偉,松島章
    • 学会等名
      第24回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [図書] The Generalized Multipole Technique for Light Scattering (Chapter 8: Introduction to Yasuura’s Method of Modal Expansion with Application to Grating Problems)2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Matsushima, Toyonori Matsuda, Yoichi Okuno
    • 総ページ数
      52
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319748900
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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