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金属ナノ構造体アレイを用いた光周波数領域におけるメタマテリアルの創製

研究課題

研究課題/領域番号 17681015
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 ナノ材料・ナノバイオサイエンス
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

田中 拓男  独立行政法人理化学研究所, 河田ナノフォトニクス研究室, 先任研究員 (40283733)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
30,680千円 (直接経費: 23,600千円、間接経費: 7,080千円)
2006年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2005年度: 22,230千円 (直接経費: 17,100千円、間接経費: 5,130千円)
キーワードメタマテリアル / 負の屈折率 / Brewster / 光機能素子 / 2光子吸収 / メタル / 光還元
研究概要

本研究の目的は,光の周波数領域で負屈折率物質を創製することである.このような物質は自然界には存在しないので,人工的に作り出さなければならない.そこで,ベースとなる物質の中にマイクロメートルサイズの金属製コイルを3次元的に多数つくり込み,その物質を光に対して応答させるというメカニズムを考案した.そしてこの手法の有効性の検証と3次元金属微細構造体を作製するための加工方法の開発を行った.今年度は,電磁気学的な解析に基づき,可視光域において大きな透磁率変化を生み出すマイクロ共振器構造の設計方針を明らかにし,その具体的な形状の提案を行った.またメタマテリアルの応用技術として,透磁率を正方向に調整したメタマテリアルを用いると従来の光学理論では説明できないs偏波の光に対してBrewster条件を実現できることを見出し,それを用いた新しい光機能素子を提案した.そして,この素子を用いると,物質の境界面で生じる光の反射を完全に押さえ,100%の効率で光りをある物質から別の物質へ透過させることができることを示した.この技術を用いると,例えばガラスでできた光ファイバーの中に端面での光反射ロスなく光波をカップリングできることを提案した.また,3次元金属微細構造体の作製方法の開発では,フェムト秒チタンサファイアレーザーを用いた多光子光還元を用いる手法において,金属イオンの濃度ならびに添加する色素を最適化することで,その空間分解能を約300nmにまで高めることに成功した.

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (8件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Frequency dependence of the magnetic response of split-ring resonators2007

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ishikawa, Takuo Tanaka, Satoshi Kawata
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B 24・3

      ページ: 510-510

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Unattenuated light transmission through the interface between two materials with different indices of refraction using magnetic metamaterials2006

    • 著者名/発表者名
      Takuo Tanaka, Atsushi Ishikawa, Satoshi Kawata
    • 雑誌名

      Physical Review B 73・23

      ページ: 125423-125423

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Improvement in the reduction of silver ions in aqueous solution using two-photon sensitive dye2006

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ishikawa, Takuo Tanaka, Satoshi Kawata
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 89・11

      ページ: 113102-113102

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Three-dimensional fabrication of metallic nanostructures over large areas by two-photon polymerization2006

    • 著者名/発表者名
      F.Formanek, N.Takeyasu, T.Tanaka, K.Chiyoda, A.Ishikawa, S.Kawata
    • 雑誌名

      Optics Express 14・2

      ページ: 800-800

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Selective electroless plating to fabricate complex three-dimensional metallic micro/nanostructures2006

    • 著者名/発表者名
      F.Formanek, N.Takeyasu, K.Chiyoda, T.Tanaka, A.Ishikawa, S.Kawata
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88・8

      ページ: 83110-83110

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-photon-induced reduction of metal ions for fabricating three-dimensional electrically conductive metallic microstructure2006

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka, A.Ishikawa, S.Kawata
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88・8

      ページ: 81107-81107

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Negative magnetic permeability of split ring resonators in the visible light region2006

    • 著者名/発表者名
      A.Ishikawa, T.Tanaka
    • 雑誌名

      Optics Communications 258・2

      ページ: 300-300

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Negative Magnetic Permeability in the Visible Light Region2005

    • 著者名/発表者名
      A.Ishikawa, T.Tanaka, S.Kawata
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 95

      ページ: 237401-237401

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] ナノオプティクス・ナノフォトニクスのすべて2006

    • 著者名/発表者名
      河田聡, 梅田倫弘, 羽根一博, 川田善正 編著
    • 総ページ数
      352
    • 出版者
      フロンティア出版
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 光学材料,それを用いた光学素子およびその作成方法2005

    • 発明者名
      田中拓男, 河田聡
    • 権利者名
      (独)理化学研究所
    • 産業財産権番号
      2005-179621
    • 出願年月日
      2005-06-20
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 金属策イオンの光還元方法2005

    • 発明者名
      田中 拓男, 石川 篤, 河田 聡
    • 権利者名
      (独)理化学研究所
    • 産業財産権番号
      2005-139329
    • 出願年月日
      2005-05-12
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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