周波数可変型テラヘルツナノイメージャーの創出：物性物理への新規応用

• 研究課題/領域番号: 17H02730
• 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: ナノ構造物理
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 河野 行雄 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90334250)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: テラヘルツ / テラヘルツ波 / テラヘルツ/赤外材料・素子

研究成果の概要

テラヘルツ（10の12乗ヘルツ）領域に位置する電磁波を波長よりも小さな空間に閉じ込める技術の開発を行った。これを可能にする構造体とテラヘルツ電磁波を検出するためのセンサを用いて、より詳細な分析が可能となった。本研究では、物質の中の電子の振る舞いに関する研究にこの技術を適用し、より極微な情報を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

テラヘルツ領域の研究から、物質や生命の背後にある謎を解き明かすための糸口をつかむことができると期待されている。そのためには、波長による制限を超えてより極微の世界を観察するための技術が必要となっている。本研究成果はこの方向を進めることに貢献することが期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Flexible terahertz imaging systems with single-walled carbon nanotube films (2020)
  • 著者名/発表者名: D. Suzuki and Y. Kawano
  • 雑誌名: Carbon 巻: 162 ページ: 13-24
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2020.01.113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz detection with an antenna-coupled highly-doped silicon quantum dot (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Okamoto, Naoki Fujimura, Luca Crespi, Tetsuo Kodera, and Yukio Kawano
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1038/s41598-019-54130-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] テラヘルツ帯周波数可変型プラズモニックプローブとフレキシブル・ウェアラブルイメージャー (2019)
  • 著者名/発表者名: 菅谷 俊夫、河野 行雄
  • 雑誌名: OPTRONICS 巻: 5 ページ: 73-78
• [雑誌論文] Continuously Frequency-Tuneable Plasmonic Structures for Terahertz Bio-sensing and Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: X. Deng, L. Li, M. Enomoto, and Y. Kawano
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39015-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] テラヘルツ帯プラズモニック構造体とフレキシブル撮像素子 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄，菅谷 俊夫
  • 雑誌名: 次世代センサ 巻: 28 ページ: 2-5
• [雑誌論文] Terahertz Plasmonics and Nano-Carbon Electronics for Nano-Micro Sensing and Imaging (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiangying Deng and Yukio Kawano
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 12 号: 1 ページ: 87-96
  • DOI: 10.20965/ijat.2018.p0087
  • NAID: 130007506003
  • ISSN: 1881-7629, 1883-8022
  • 年月日: 2018-01-05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermi-level-controlled semiconducting-separated carbon nanotube films for flexible terahertz imagers (2018)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Yuki Ochiai, Yota Nakagawa, Yuki Kuwahara, Takeshi Saito, and Yukio Kawano
  • 雑誌名: ACS Applied Nano Materials 巻: 1 号: 6 ページ: 24-69
  • DOI: 10.1021/acsanm.8b00421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Plasmon Polariton Graphene Mid-Infrared Photodetector with Multi-Frequency Resonance (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiangying Deng and Yukio Kawano
  • 雑誌名: Journal of Nanophotonics 巻: 12 号: 02 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1117/1.jnp.12.026017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ge-Core/a-Si-Shell Nanowire-Based Field-Effect Transistor for Sensitive Terahertz Detection (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiangying Deng, Marolop Simanullang and Yukio Kawano
  • 雑誌名: Photonics 巻: 5 号: 2 ページ: 13-13
  • DOI: 10.3390/photonics5020013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Strain-induced photo-thermoelectric terahertz detection (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasan Ahmad, Daichi Suzuki, and Yukio Kawano
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 8 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.5055273
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Near-Field Infrared Investigations of an Arm-Terminated Spiral Structure with Bow-tie Probe (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Okamoto, Toshio Sugaya, Naoki Fujimura, Kou Ishikawa, and Yukio Kawano
  • 雑誌名: Journal of Physics Communications 巻: 2 号: 10 ページ: 105004-105004
  • DOI: 10.1088/2399-6528/aadec3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] “テラヘルツ化学の勃興ー異分野への架け橋とその魅力ー” (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 雑誌名: 現代化学（東京化学同人） 巻: 7月号 ページ: 47-52
  • NAID: 40021617243
• [雑誌論文] テラヘルツ帯フレキシブル検査デバイスと非破壊検査応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 大地，河野 行雄
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 47 ページ: 32-36
  • NAID: 130008072646
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silicon-immersed terahertz plasmonic structures (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Iguchi, T. Sugaya, and Y. Kawano
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 110 号: 15
  • DOI: 10.1063/1.4980018
  • 査読あり
• [雑誌論文] テラヘルツ帯電磁波を活用した医薬品・有機膜の非破壊非接触品質分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 大地、河野 行雄
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 66 号: 12 ページ: 893-899
  • DOI: 10.2116/bunsekikagaku.66.893
  • NAID: 130006307186
  • ISSN: 0525-1931
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Nano-carbon bendable terahertz camera: a tool for multi-view inspection (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 学会等名: 1&2D Materials International Conference and Exhibition
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フレキシブル・ウェアラブル広帯域光・テラヘルツカメラと分析検査応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会企画シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Nano-Carbon Flexible Photonics and Plasmonics for Terahertz and Infrared Applications (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 学会等名: 10th A3 Symposium on Emerging Materials: Nanomaterials for Electronics, Energy and Environment
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nano-Carbon Flexible Camera and Frequency-tunable Plasmonic Imager (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 学会等名: 5th International Symposium on Microwave/Terahertz Science and Applications (MTSA2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Remote Selective Liquid Inspection with Carbon Nanotube Terahertz Imagers (2019)
  • 著者名/発表者名: Meiling Sun
  • 学会等名: 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Carbon Nanotube Film Terahertz Detectors with Multiple PN Junctions (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryogo Utaki
  • 学会等名: 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multi-view Terahertz Imagers with Flexible Carbon Nanotube Film Arrays (2019)
  • 著者名/発表者名: Kou Li
  • 学会等名: 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Non-invasive Bio-imager Based on Frequency-tunable Terahertz Plasmonics (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 学会等名: 10th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nano-carbon flexible terahertz camera for multi-view inspection (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 学会等名: Graphene 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン材料によるフレキシブル・ウェアラブルテラヘルツ・赤外帯カメラとマルチビュー画像検査技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 電子情報技術産業協会先端イメージングデバイス・技術分科会
  • 招待講演
• [学会発表] 赤外近接場光を使った表面光ベクトル場のナノスケール計測 - 格子振動共鳴も利用して - (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本拓也
  • 学会等名: 日本光学会ナノオプティクス研究グループ 第26回研究討論会
  • 招待講演
• [学会発表] 2次元フレキシブル広帯域光検出センサー (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 日本金属学会研究会「光を用いた生体情報イメージング」
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボンテラヘルツ帯カメラとフレキシブル・ウェアラブル分析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会シンポジウム「ナノカーボン・原子層物質の新展開と将来展望」
  • 招待講演
• [学会発表] フレキシブルテラヘルツイメージング技術の開発と産業・医療応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141委員会第177回研究会
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンナノデバイスによるフレキシブル・ウェアラブルテラヘルツ帯カメラと全方位画像検査 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: テラヘルツテクノロジーフォーラム・2019 年度講演会
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン材料によるフレキシブル・ウェアラブルテラヘルツ帯カメラとマルチビュー画像検査技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: テラヘルツ波科学技術と産業開拓第182委員会
  • 招待講演
• [学会発表] 走査型近接場光顕微鏡を用いた赤外帯ログスパイラルアンテナ上の 光電場ベクトル分布のナノスケール直接観測とその応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本 拓也
  • 学会等名: 第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • 国際学会
• [学会発表] Resonant frequency tuning of terahertz plasmonic structures based on solid immersion method (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshio Sugaya
  • 学会等名: 2019 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
  • 国際学会
• [学会発表] 誘電体薄膜を用いた固浸法テラヘルツ帯ブルズアイ構造体 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菅谷 俊夫
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] ナノカーボン材料による折れ曲がるテラヘルツ帯カメラ～フレキシブル・ウェアラブル分光画像検査への応用～ (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: NBCIテクノロジー委員会 ナノカーボンWG講演会
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン材料によるテラヘルツ帯分光画像計測－産業・医療における新規非破壊・非侵襲モニタリング－ (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 第2回Kyudai global Open Innovation Network Engineミーティング
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン材料によるフレキシブル・ウェアラブルテラヘルツ帯カメラとマルチビュー画像検査技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 第１４回ナノカーボン先端技術交流会
  • 招待講演
• [学会発表] Visualization of Plasmons in Zero-Dimensional Graphene with Near-Field Infrared Microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Okamoto
  • 学会等名: IRMMW－THｚ2018
  • 国際学会
• [学会発表] Nanoscale Observation of Real-Space MidInfrared Field Distribution in a Stamp-Type Plasmonic Structure (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Yuasa
  • 学会等名: IRMMW－THｚ2018
  • 国際学会
• [学会発表] Sensitivity Enhancement of Photothermoelectric Terahertz Detectors with Series Combination between Carbon Nanotubes and Metals (2018)
  • 著者名/発表者名: Kou Li
  • 学会等名: IRMMW－THｚ2018
  • 国際学会
• [学会発表] In-line Medicine Inspection by Carbon Nanotube Terahertz Scanners (2018)
  • 著者名/発表者名: Meiling Sun
  • 学会等名: IRMMW－THｚ2018
  • 国際学会
• [学会発表] 3次元曲面グラフェン上ディラック電子におけるトポロジー効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡本 拓也
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 走査型近接場光顕微鏡による0次元グラフェンプラズモンのナノスケール赤外分光 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐々川 昂
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 表面プラズモン利用による加熱発振型中赤外光源の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 橋本 将太
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] カーボンナノチューブフィルム・金属直列結合による高感度テラヘルツ波検出および非破壊検査に向けた撮像デバイス応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 李 恒
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 転写法による中赤外帯プラズモニック構造の作製及び表 面光電界分布のナノスケールイメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯浅 遼一
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブフィルムによるガス検知デバイスに向けたTHz波応答測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 徳本 悠
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 接合の直列アレイによる単層カーボンナノチューブ 型テラヘルツ検出器の高感度化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 卯滝 崚伍
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Photothermoelectric Terahertz Detection with p-n Junction Nanoporous Graphene (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Okamoto
  • 学会等名: Graphene 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Thermoelectric Device Design of Carbon Nanotube Terahertz Imagers for Sensitivity Enhancement (2018)
  • 著者名/発表者名: Li, Kou
  • 学会等名: NT18（19th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials）
  • 国際学会
• [学会発表] Non-contact Remote Imaging by Multi-array Carbon Nanotube Terahertz Scanners (2018)
  • 著者名/発表者名: Sun, Meiling
  • 学会等名: NT18（19th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials）
  • 国際学会
• [学会発表] Carbon Nanotube Film Flexible Terahertz Detectors on Polymer Films with Series Electrodes for Sensitivity Enhancement (2018)
  • 著者名/発表者名: Kou Li
  • 学会等名: 7th International Workshop on Nanocarbon Photonics and Optoelectronics
  • 国際学会
• [学会発表] 固浸法を用いたテラヘルツ帯スパイラルブルズアイ構造体 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅谷 俊夫
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Three-Dimensional Spatial-Topology Effects, Magnetoresistance in Three-Dimensional Porous Graphene (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Okamoto
  • 学会等名: The 10th annual Recent Progress in Graphene and Two-dimensional Materials Research Conference (RPGR2018)
  • 国際学会
• [学会発表] テラヘルツ帯フレキシブルカメラと超回折限界分光イメージャー：カーボンナノチューブ・グラフェンとプラズモニクスの応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 第52 回センサ＆アクチュエータ技術シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Nano-Carbon Flexible Photonics and Plasmonics for Terahertz Imaging and Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: PIERS 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Terahertz Imagers and Spectrometers with Nanostructured Semiconductors and Carbon Materials (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: International Symposium on Micro/nan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nano-carbon terahertz imagers：Multi-view and super-resolution measurements and their applications to materials and biological non-destructive analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: 55th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Carbon nanotube omnidirectional terahertz cameras (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: 7th Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies & 4th TERAMIR International Laboratory Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン材料並びにプラズモニック構造によるテラヘルツ帯撮像素子－マルチビュー計測と超解像計測－ (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 電子情報通信学会テラヘルツ応用システム研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-View Terahertz Inspection with Carbon Nanotube”, International Conference on Electronic Materials and Nanotechnology for Green Environment (ENGE 2018), (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: International Conference on Electronic Materials and Nanotechnology for Green Environment (ENGE 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] テラヘルツ物質・バイオ分析：ナノカーボン材料・プラズモニクスの応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 第15回プラズモニック化学研究会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン材料によるテラヘルツデバイス・計測：物質・バイオ分析への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 第37回電子材料シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンナノチューブ・グラフェンによる新規テラヘルツ帯イメージャー－マルチビュー計測と超解像計測－ (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 『グラフェニクスのための高感度センサ・テラヘルツ光発光素子の開発』講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Response of Localized Carriers to Terahertz Radiation in a Carbon Nanotube Film (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto
  • 学会等名: 54rd Fullerenes-Nanotubes-Graphene Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] ナノポーラスグラフェンにおける弱局在の幾何学的制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡本拓也
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Terahertz Photon Detectors (2017)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: Light-driven Nuclear-Particle physics and Cosmology 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] テラヘルツイメージングによる新規非破壊検査と品質管理 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河野行雄
  • 学会等名: 第77回分析化学討論会
  • 招待講演
• [学会発表] Spiral Bull’s Eye Structure for Multi-frequency High-transmission Plasmonic Antenna (2017)
  • 著者名/発表者名: Xiangying Deng
  • 学会等名: 5th Advanced Electromagnetics Symposium, (2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 誘電体によるテラヘルツ帯プラズモニックアンテナの共振周波数制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菅谷俊夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Resonant Frequency Tuning and Transmission Enhancement of Terahertz Plasmonic Antenna by Dielectric Engineering (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sugaya
  • 学会等名: 42nd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Optical Control of Weak Localization in Nanoporous Graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本拓也
  • 学会等名: 53rd Fullerenes-Nanotubes-Graphene Symposium
  • 国際学会
• [図書] グラフェンから広がる二次元物質の新技術と応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 李 恒，菅谷 俊夫，河野 行雄
  • 総ページ数: 558
  • 出版者: NTS出版
• [図書] 次世代熱電変換材料・モジュール開発と信頼性―熱電発電の黎明― (2019)
  • 著者名/発表者名: 李 恒，河野 行雄
  • 総ページ数: 341
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781314921
• [図書] Sensors for Diagnostics and Monitoring (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 出版者: CRC Press, Taylor & Francis Group
• [図書] Sensors for Diagnostics and Monitoring (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 出版者: Taylor & Francis Group
• [産業財産権] テラヘルツ波検出装置およびテラヘルツ波検出システム (2018)
  • 発明者名: 河野 行雄 , 鈴木 大地
  • 権利者名: 国立大学法人東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
  • 外国
• [産業財産権] カーボンナノチューブ膜、テラヘルツ波検出装置およびカーボンナノチューブ膜のＰＮ接合形成方法 (2018)
  • 発明者名: 河野 行雄、鈴木 大地、落合 雄輝、長宗 勉
  • 権利者名: 国立大学法人東京工業大学、日本ゼオン株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
  • 外国