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MEMSキラルメタマテリアルによるテラヘルツ分光方法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H01843
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関電気通信大学

研究代表者

菅 哲朗  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (30504815)

研究分担者 小西 邦昭  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60543072)
神田 夏輝  東京大学, 物性研究所, 助教 (60631778)
岩瀬 英治  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70436559)
高橋 英俊  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90625485)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020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: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2018年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワードMEMS / キラルメタマテリアル / THz / メタマテリアル / キラル / テラヘルツ / 分光
研究成果の概要

THz周波数帯における振動円偏光二色スペクトル計測の実現のために、円偏光と強力に共鳴する3次元形状のキラル光共鳴体構造をMEMS可変メタマテリアルを形成した。目的達成には、MEMS可変メタマテリアルを大変形する必要があるため、従来課題であった安定的な大変形方法の生成に中心的に取り組んだ。安定的な大変形方法の実現のために、変形方法由来の不安定性の除去とシリコンの優れた変形特性に着目し、シリコン基板に製作したらせん構造を機械的に引っ張り上げる駆動方法を着想した。大変形を可能とする構造の設計製作、そして、機械的駆動法による変形量と変形形状について検証し、製作した構造での応答を計算により明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

THz周波数帯は、近年大きな注目を集めている電磁波の周波数帯である。THz周波数帯には多くの分子の振動吸収が存在するが、とくに左右円偏光に対する吸収特性の差である振動円偏光二色性スペクトル(VCD)は、ヘリックス構造など分子構造のキラル構造の情報をもたらすことが知られている。したがって、THz周波数帯において、物質の振動円偏光二色スペクトル計測技術が確立すれば、THz光の長い波長を生かして、タンパク質など大型の3次元分子構造を、結晶化せずに計測できることが期待される。本研究は、これまで微弱であり計測が難しかったTHz VCDの信号増強を行う素子の作製であり、優れた分光方法の確立に貢献する。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 可変3DキラルTHzメタマテリアルのための機械的変形方法の研究2020

    • 著者名/発表者名
      Kosuge Takuya、Kan Tetsuo
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)

      巻: 140 号: 7 ページ: 170-176

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.140.170

    • NAID

      130007867743

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • 年月日
      2020-07-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Tunable and nonlinear metamaterials for controlling circular polarization2020

    • 著者名/発表者名
      Konishi Kuniaki、Kan Tetsuo、Kuwata-Gonokami Makoto
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 127 号: 23 ページ: 230902-230902

    • DOI

      10.1063/5.0005131

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] らせん状キラルメタマテリアルにおいて一様な立体変形をもたらす構造の研究2021

    • 著者名/発表者名
      丸山晃平, 小菅拓也, 菅哲朗
    • 学会等名
      日本機械学会 関東支部 第27期講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 複数の梁で構成された平面らせん構造における垂直変形の特性評価,2020

    • 著者名/発表者名
      武田湧希, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 第12回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical Large Deformation 3D Chiral THz Metamaterial2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kosuge, Tetsuo Kan, Kuniaki Konishi, Mizuho Matoba, Natsuki Kanda, and Makoto Kuwata-Gonokami
    • 学会等名
      The 33rd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械的変形可能な3DキラルTHzメタマテリアル2019

    • 著者名/発表者名
      小菅 拓也, 菅哲朗
    • 学会等名
      電気学会第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 平面らせん構造の垂直変形特性評価, Vertical Deformation Characterization of Planar Spiral Structure2019

    • 著者名/発表者名
      武田湧希, 岩瀬英治
    • 学会等名
      本機械学会 第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MEMS Reconfigurable Chiral Metamaterial for Terahertz Frequency2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Kan
    • 学会等名
      2018 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (OMN)
    • 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] 平面らせん構造の垂直変形量測定, Vertical Deformation Measurement of Planner Spiral Structure2018

    • 著者名/発表者名
      徐奔馳, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会 第58回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 菅研究室

    • URL

      http://www.ms.mi.uec.ac.jp

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] 菅研究室

    • URL

      http://ms.mi.uec.ac.jp

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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