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非線形メタマテリアルを用いたテラヘルツ波の超広帯域発生と検出

研究課題

研究課題/領域番号 16H06025
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 プラズマ科学
研究機関信州大学 (2017-2018)
大阪大学 (2016)

研究代表者

高野 恵介  信州大学, 先鋭領域融合研究群環境・エネルギー材料科学研究所, 助教(特定雇用) (70583102)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
キーワードテラヘルツ波 / メタマテリアル / 非線形光学 / プラズモニクス / テラヘルツ波工学 / プラズマ科学 / テラヘルツ波光源
研究成果の概要

メタマテリアルとレーザー光およびテラヘルツ波の相互作用による、広帯域テラヘルツ波発生を中心とした非線形現象の理解と新たな機能発現を目指し研究を行った。本研究で、高強度レーザーパルス照射による金属ナノ構造中電子のトンネルイオン化に伴う電流が、広帯域テラヘルツ波発生源であることを明らかにした。自己補対金属構造の一つである金属チェッカーボードパターンによって、テラヘルツ波と金属ナノ構造を広帯域・高効率に相互作用させられることを明らかにした。金属構造近傍に集められた高強度テラヘルツ波パルスによって、量子ポイントコンタクトが形成されるような微小な原子移動が駆動されることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

広帯域テラヘルツ波光源になりうる金属ナノ構造の光応答の起源を明らかにした。さらに広帯域なテラヘルツ波発生も期待できる。その他、本研究で見出した広帯域に電磁波とナノ構造を相互作用させる手法や、強いテラヘルツ波による金属構造の変化は、メタマテリアルの新たな機能設計に寄与する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Nizhny Novgorod(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Terahertz emission from gold nanorods irradiated by ultrashort laser pulses of different wavelengths2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takano, M. Asai, K. Kato, H. Komiyama, A. Yamaguchi, T. Iyoda, Y. Tadokoro, M. Nakajima, M. I. Bakunov
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 3280-3280

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39604-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantized conductance observed during sintering of silver nanoparticles by intense terahertz pulses editors-pick2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Takano, Hirofumi Harada, Masashi Yoshimura, and Makoto Nakajima
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 112 号: 16 ページ: 163102-163102

    • DOI

      10.1063/1.5022706

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金属チェッカーボードフィルムの臨界電磁応答とそのテラヘルツ波応答2018

    • 著者名/発表者名
      中田陽介,浦出芳郎,高野恵介
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 87 ページ: 187-192

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Significant Volume Expansion as a Precursor to Ablation and Micropattern Formation in Phase Change Material Induced by Intense Terahertz Pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Makino Kotaro、Kato Kosaku、Takano Keisuke、Saito Yuta、Tominaga Junji、Nakano Takashi、Isoyama Goro、Nakajima Makoto
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-21275-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy loss of terahertz electromagnetic waves by nano-sized connections in near-self-complementary metallic checkerboard patterns2017

    • 著者名/発表者名
      Takano Keisuke、Tanaka Yoku、Moreno Gabriel、Chahadih Abdallah、Ghaddar Abbas、Han Xiang-Lei、Vaurette Francois、Nakata Yosuke、Miyamaru Fumiaki、Nakajima Makoto、Hangyo Masanori、Akalin Tahsin
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 122 号: 6 ページ: 063101-063101

    • DOI

      10.1063/1.4997882

    • 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] 金属インク上に自発的に形成される複雑なナノ構造からのテラヘルツ波放射2017

    • 著者名/発表者名
      加藤康作、高野恵介、田所譲、ファン・タンニャ・コア、中嶋誠
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 45 ページ: 153-157

    • NAID

      130007957375

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Terahertz wave generation from spontaneously formed nanostructures2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kato, K. Takano, Y. Tadokoro, and M. Nakajima
    • 雑誌名

      Opt. Lett

      巻: 41 号: 9 ページ: 2125-2125

    • DOI

      10.1364/ol.41.002125

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of metamaterial structures for THz frequency conversion devices2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Akamine, D. Bulgarevich, K. Yamamoto, T. Furuya, H. Kitahara, J. Afalla, V. Mag-usara, K. Takano, K. N. T. Phan, K. Kato, M. Nakajima, M. Tani
    • 学会等名
      2018 43rd International Conference on Infrared Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Broadband terahertz wave absorption in self-complementary and non-self-complementary patterns2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takano, K. Hanai, M. Yoshimura, M. Nakajima, and F. Miyamaru
    • 学会等名
      Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2018 Toyama)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Properties of terahertz wave emission from nano-porous gold excited by femtosecond laser pulses2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kato, T. Kashihara, T. N. K. Phan, K. Takano, M. Akbari, T. Ishihara, M. Yoshimura, M. Nakajima
    • 学会等名
      2018 43rd International Conference on Infrared Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terahertz pulse generation from metal nanostructures2018

    • 著者名/発表者名
      高野恵介
    • 学会等名
      第8回電磁メタマテリアルシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Terahert generation from split ring resonator array fabricated from silver nano-particles2017

    • 著者名/発表者名
      K. T. N. Khoa, 加藤康作、高野恵介、吉村政志、疇地宏、中嶋誠
    • 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
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高強度テラヘルツ波パルス照射による共鳴アンテナ近傍金属ナノ粒子の電気伝導変化2017

    • 著者名/発表者名
      高野恵介,原田寛史,吉村政志,中嶋誠
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Sintering metallic nanoparticles with intense terahertz pulses2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takano, H. Harada, M. Yoshimura, and M. Nakajima
    • 学会等名
      MTSA2017 & TeraNano8
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced Terahertz Emission from Micro Structure Fabricated from Silver Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      K. N. T. Phan, K. Kato, K. Takano, M. Yoshimura, H. Azechi, and M. Nakajima
    • 学会等名
      The 6th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS'17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terahertz pulse generation from metal nanoparticle ink2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kato, K. Takano, Y. Tadokoro, K. N. T. Phan, M. Nakajima
    • 学会等名
      SPIE/COS Photonics Asia
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-10-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 抵抗接続金属メッシュのブロードバンドテラヘルツ応答2016

    • 著者名/発表者名
      花井研一郎、原田寛史、高野恵介、吉村政志、中嶋誠
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高強度テラヘルツ電場による銀ナノ粒子の接合2016

    • 著者名/発表者名
      原田寛史、高野恵介、吉村政志、中嶋誠
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz radiation from nano-porous gold by irradiation of femtosecond laser pulses2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kashihara, K. Kato, K. Takano, M. Akubari, T. Ishihara, M. Yoshimura, and M. Nakajima
    • 学会等名
      The First A3 Metamaterials Forum
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-07-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization and manipulation of artificial structures by terahertz waves2016

    • 著者名/発表者名
      K. Takano
    • 学会等名
      International Workshop on Molecular Functioning and Dynamics in Excited States
    • 発表場所
      National Chiao Tung University, Taiwan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Keisuke TAKANO research activity

    • URL

      https://sites.google.com/site/ksktakra/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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