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高周期化ナノ構造薄膜のマルチフェロイック特性と光機能性材料への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K18234
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 無機材料・物性
研究機関静岡大学

研究代表者

中嶋 聖介  静岡大学, 工学部, 准教授 (40462709)

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
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードファラデー効果 / 磁性ナノ構造 / マルチフェロイック材料 / レーザープロセス / 磁性ナノ微粒子 / ランダム亜鉛フェライト / PLD法 / 酸化物磁性体 / エピタキシャル成長 / 磁気光学効果 / パルスレーザー堆積法 / ランダムスピネル構造 / ナノ材料 / 無機工業化学
研究成果の概要

多相型マルチフェロイック材料の作製に向けて、磁性相である亜鉛フェライトの組成を最適化するために、非化学量論組成の薄膜を作製したところ、量論組成と同等のファラデー回転角を示し、より高い性能指数を示すことがわかった。
磁気光学特性を示す磁性ナノ微粒子に着目し、導波路型デバイスの材料検討を行った。酸化鉄ナノ微粒子を分散させたシリカキセロゲルを作製し、フェムト秒レーザー照射による導波路形成を行った。得られた導波路の伝播光に対するファラデー効果測定では、ナノ微粒子の重量体積濃度に応じた飽和回転角を観測した。本研究成果から、導波型マイクロ磁気光学デバイスの実現が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

酸化物ナノ磁性体と光導波路の複合材料に関する研究を行った。これまでにない導波路型の磁気光学デバイスを実現する先駆的な研究であり、将来的に光回路などに組み込み可能な偏光制御素子を製造するために重要な知見が得られた。今後、プラズモン材料との組み合わせにより、ファラデー効果のさらなる増強が見込め、高効率化が期待できる。

報告書

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

    (14件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Fabrication of magneto-optical waveguides inside transparent silica xerogels containing ferrimagnetic Fe3O4 nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Nakashima, Ryohei Okabe, Koji Sugioka, and Akihiro Ishida
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 号: 24 ページ: 31898-31907

    • DOI

      10.1364/oe.26.031898

    • 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
  • [雑誌論文] Thermoelectric properties of PbTe films and PbTe-based superlattices2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Ishida, Hoang Thi Xuan Thaoa, Seisuke Nakashima, Hidenari Yamamoto, Mamoru Ishikiriyama
    • 雑誌名

      Materials Today: Proceedings

      巻: 5 ページ: 10187-10194

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Interband absorption in PbTe/PbSnTe-based type-II superlattices"2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ishida, K. Naruse, S. Nakashima, Y. Takano, S. Du, and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 7 ページ: 072103-072103

    • DOI

      10.1063/1.5042764

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of optical waveguides inside transparent silica xerogels containing PbS quantum dots using a femtosecond laser2017

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Nakashima, Tomoya Tanaka, Akihiro Ishida, Kohki Mukai
    • 雑誌名

      Applied Physics A; Materials Science & Processing

      巻: 123 号: 12 ページ: 723-728

    • DOI

      10.1007/s00339-017-1349-8

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] PbSrS/PbS mid-infrared short-cavity edge-emitting laser on Si substrate2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Ishida, Seisuke Nakashima
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 111 号: 16 ページ: 1611041-1611043

    • DOI

      10.1063/1.4996259

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-optical properties of Waveguide Structures Containing Magnetic Nanoparticles using Femtosecond Laser2016

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Nakashima, Ryohei Okabe, Koji Sugioka, Akihiro Ishida
    • 雑誌名

      Nanotechnology (IEEE-NANO)

      巻: - ページ: 515-518

    • DOI

      10.1109/nano.2016.7751564

    • 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
  • [学会発表] Magneto-optical Faraday effect of waveguide structures fabricated inside silica xerogels containing magnetic nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Nakashima, Ryohei Okabe, Rino Mizutani, Koji Sugioka, and Akihiro Ishida
    • 学会等名
      11th International Conference on Photo-Excited Processes and Applications (ICPEPA11)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magneto-optical Faraday effect of waveguide structures fabricated inside silica xerogels containing Fe3O4 nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Nakashima, Ryohei Okabe, Rino Mizutani, and Akihiro Ishida
    • 学会等名
      International comference on Glass (ICG Annual meeting 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fe3O4ナノ微粒子分散シリカキセロゲルへのフェムト秒レーザー照射による光導波路形成2018

    • 著者名/発表者名
      中嶋 聖介,岡部 涼平,水谷 梨乃,石田 明広
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 磁性ナノ微粒子分散キセロゲルへのフェムト秒レーザー照射による光導波路形成と磁気光学特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      岡部 涼平,中嶋 聖介,鶴田 英司,石田 明広
    • 学会等名
      レーザー学会・38回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Magneto-optical properties of waveguide-like structure containing magnetic nanoparticles composite2017

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Nakashima, Ryohei Okabe, Katsuhisa Tanaka, Koji Sugioka, Akihiro Ishida
    • 学会等名
      15th International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化物磁性ナノ微粒子を分散させたシリカキセロゲルの磁気光学特性とフェムト秒レーザー照射効果2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋 聖介・岡部 涼平・靏田 英司・石田 明広
    • 学会等名
      日本セラミックス協会・第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] e3O4ナノ微粒子を分散させたシリカキセロゲルの磁気光学特性と光導波路形成2016

    • 著者名/発表者名
      岡部 涼平・中嶋 聖介・石田 明広
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2016年秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学,東広島キャンパス,広島県,東広島市
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Magneto-optical properties of Waveguide Structures Containing Magnetic Nanoparticles using Femtosecond Laser2016

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Nakashima
    • 学会等名
      IEEE NANO 16th International Conference on Nanotechnology
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-08-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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