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分子識別光ナノメカニカル素子の創出

研究課題

研究課題/領域番号 17H03198
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 知能機械学・機械システム
研究機関東京大学

研究代表者

米谷 玲皇  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (90466780)

研究分担者 前田 悦男  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60644599)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードマイクロ・ナノデバイス / 光物性 / プラズモニクス / ナノメカニカル振動子 / NEMS / ナノメカニクス / センシング / スペクトロメーター / 微小共振器 / フォトニック結晶 / 機械材料・材料力学
研究成果の概要

本研究は、微小量のガスのセンシングに資する分子識別ナノメカニカル素子の創出を目的として推進した。具体的には、分子識別ナノメカニカル素子として、プラズモニック構造の光吸収波長の制御性とナノメカニカル振動子の高感度性を活用した光スペクトルを計測可能なNEMS(Nanoelectromechanical systems)スペクトロメーターの研究を行った。結果として、スパイラルブルズアイ構造と円形膜型振動子からなるNEMSスペクトロメーターを提案し、光スペクトル計測を実証するとともに、光検出特性や吸光特性制御に関する基礎的知見を獲得した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、NEMSスペクトロメーターの基礎的原理を実証するとともに、その過程において、プラズモニック構造を利用した光吸収制御やナノメカニカル振動子を利用した光検出に関する知見を獲得した。これら獲得した知見は、プラズモニクスやナノメカニクスを深化させるものであり、その体系化において学術的意義は高い。また、創出したNEMSスペクトロメーターは、光学系不要で光スペクトル計測を実現するデバイスであり、材料科学等の研究分野を加速するとともに、生体物質をバイオマーカーとして利用するヘルスケア技術,デバイスの高度化も推し進めるデバイス技術であり、人の健康や活動の増進に貢献すると期待される。

報告書

(5件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 13件、 招待講演 8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Highly sensitive vibration measurement method of nanomechanical resonator using convolutional neural network2022

    • 著者名/発表者名
      Kohei Tsumune, Shin'ichi Warisawa, Reo Kometani
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 走査電子顕微鏡を利用したNEMSのオペランド動特性計測2021

    • 著者名/発表者名
      米谷 玲皇, 割澤 伸一
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 60 号: 3 ページ: 213-216

    • DOI

      10.11499/sicejl.60.213

    • NAID

      130007999988

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • 年月日
      2021-03-10
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Miniaturization process of three-dimensional nanostructures fabricated by focused-ion-beam chemical vapor deposition2021

    • 著者名/発表者名
      Reo Kometani, Moe Katsuda
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: 12 ページ: 1280021-4

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac3525

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantification method of stress depth-distribution by micro-Raman spectroscopy for thin film nanomechanical resonator2020

    • 著者名/発表者名
      M. Saito, S. Warisawa and R. Kometani
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 59 号: SI ページ: SIII02-SIII02

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab79ed

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultra-thin Carbon Nanomechanical Resonator Fabrication and Its Dynamic Property Characterization2019

    • 著者名/発表者名
      R. Kometani, M. Sekine and S. Warisawa
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 31 号: 3 ページ: 673

    • DOI

      10.18494/SAM.2019.2153

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2019-03-08
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Optical force measurement by a nanomechanical resonator electrostatically coupled to a cantilever2021

    • 著者名/発表者名
      Reo Kometani
    • 学会等名
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of an optomechanical resonator with a spiral bull's eye antenna for the measurement of light wavelength2021

    • 著者名/発表者名
      Reo Kometani, Penekwong Khemnat, Shin’ichi Warisawa
    • 学会等名
      34rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly Sensitive Vibration Measurement Method of Nanomechanical Resonator Using Convolutional Neural Network2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Tsumune, Shin’ichi Warisawa, Reo Kometani
    • 学会等名
      34rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークを利用したナノメカニカル振動子の高感度振動計測2021

    • 著者名/発表者名
      津旨 航平, 割澤 伸一, 米谷 玲皇
    • 学会等名
      第13回集積化 MEMS シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 狭細な透過光スペクトルを有するブルズアイ構造実現のためのスパイラルブラッグリフレクタ2021

    • 著者名/発表者名
      大岩 達典, 割澤 伸一, 米谷 玲皇
    • 学会等名
      第13回集積化 MEMS シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 荷電粒子ビーム技術とナノメカニクス2021

    • 著者名/発表者名
      米谷 玲皇
    • 学会等名
      高分子学会 印刷・情報・電子用材料研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 荷電粒子ビーム技術とNEMSセンシング2021

    • 著者名/発表者名
      米谷 玲皇
    • 学会等名
      電気学会北陸支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノメカニクスとNEMSセンシング2021

    • 著者名/発表者名
      米谷 玲皇
    • 学会等名
      科学技術交流財団 新産業創出に向けたマイクロセンサデバイス研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Vibration Spectrum Measurement and Phase-Resolved Image Observation of Nanomechanical Resonators by Helium Ion Microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Saito, Shinichi Ogawa, Yukinori Morita, Shin’ichi Warisawa, Reo Kometani
    • 学会等名
      33rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation method of vibration spectra of nanomechanical resonators using Helium Ion Microscope2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Saito, Shinichi Ogawa, Yukinori Morita, Shin’ichi Warisawa, Reo Kometani
    • 学会等名
      The 81st JSAP Autumn Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ナノメカニクスと光センシング2020

    • 著者名/発表者名
      米谷 玲皇
    • 学会等名
      分子研研究会「ナノ空間で光が織りなす分子操作・化学反応制御の新展開」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化シリコンのチタン支援高速異方性化学エッチングの加工特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      西田 裕信、割澤 伸一、米谷 玲皇
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法による薄膜メカニカル振動子の応力分布計測手法の構築2019

    • 著者名/発表者名
      齊藤 正樹、割澤 伸一、米谷 玲皇
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] An optomechanical resonator with a plasmonic half bull’s eye antenna and an aperture for wavelength detection2019

    • 著者名/発表者名
      R. Kometani, K. Tanaka, S. Warisawa
    • 学会等名
      45th International Conference on Micro & Nano Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of etching characteristics on titanium-assisted chemical vapor etching of silicon dioxide2019

    • 著者名/発表者名
      H. Nishida, S. Warisawa, R. Kometani
    • 学会等名
      45th International Conference on Micro & Nano Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantification Method of Stress Depth-Distribution by Micro-Raman Spectroscopy for Thin Film Nanomechanical Resonator2019

    • 著者名/発表者名
      M. Saito, S. Warisawa and R. Kometani
    • 学会等名
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of nanomechanical resonaotors elastically couppled in series for sensitive thermal stress detection2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tanaka, E. Maeda, S. Warisawa and R. Kometani
    • 学会等名
      62nd International Conference on Electron, Ion and Photon Beam Technology & Nanofabrication
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光波長計測のためのスパイラル型ブルズアイアンテナを有する光機械振動子の作製2018

    • 著者名/発表者名
      ペンエークウォン ケーマナット, 割澤 伸一, 菅谷 俊夫, 橋本 将太, 河野 行雄, 米谷 玲皇
    • 学会等名
      2018年第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] Fabrication of optomechanical nanoresonators elastically coupled in series by focused-ion-beam for wavelength measurement2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, S. Warisawa and R. Kometani
    • 学会等名
      The 79th JSAP Autumn Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ultra‐thin film carbon mechanical resonator fabrication and its characterization2018

    • 著者名/発表者名
      R. Kometani, M. Sekine and S. Warisawa
    • 学会等名
      44th International Conference on Micro and Nanoengineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FIB/EB複合リソグラフィーによるナノ光共振器の作製2018

    • 著者名/発表者名
      吉原 健太, 割澤 伸一, 米谷 玲皇
    • 学会等名
      第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 半円型ブルズアイ構造を有する直列連結型ナノメカニカル振動子によるQ値非依存波長計測2018

    • 著者名/発表者名
      田中 航大, 割澤 伸一, 米谷 玲皇
    • 学会等名
      第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スパイラル型ブルズアイアンテナを有する光機械振動子の作製と光波長検出特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      ペンエークウォン ケーマナット, 割澤 伸一, 菅谷 俊夫, 橋本 将太, 河野 行雄, 米谷 玲皇
    • 学会等名
      第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Optomechanical Nanoresonators Elastically Coupled in Series for Q Factor Independent Wavelength Measurement2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, S. Warisawa and R. Kometani
    • 学会等名
      31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wavelength Detection by optomechanical resonator with Spiral Bull’s Eye Antenna2018

    • 著者名/発表者名
      K. Penekwong, S. Warisawa, T. Sugaya, S. Hashimoto, Y. Kawano and R. Kometani
    • 学会等名
      31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元ナノ構造造形技術とナノメカニクス研究2018

    • 著者名/発表者名
      米谷 玲皇
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 荷電粒子ビーム技術とナノメカニクス研究2018

    • 著者名/発表者名
      米谷 玲皇
    • 学会等名
      精密工学会 2018年度春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Downsizing of the three-dimensional nanostructure fabricated by focused-ion-beam chemical vapor deposition2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kometani, K. Nishikawa, E. Maeda
    • 学会等名
      43rd International Conference on Micro and Nanoengineering (MNE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The three-dimensional nanofabrication technology using foucusd-ion-beam2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kometani
    • 学会等名
      Recent GFIS /advanced ion source microscopy technologies and its future prospects for R & D of materials and devices
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Detection Characteristics of Strainof Ultra-thin Silicon Structure by Raman Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kometani, K. Okada, E. Maeda
    • 学会等名
      30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The Three-Dimensional Nano- and Microstructure Fabrications by Using Focused Ion Beam2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kometani
    • 学会等名
      2017 Materials Research Society (MRS) Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.lhei.k.u-tokyo.ac.jp/#top

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.lhei.k.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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