| 研究課題/領域番号 |
19K22058
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
村井 俊介 京都大学, 工学研究科, 助教 (20378805)
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| 研究分担者 |
斉藤 光 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (50735587)
三宮 工 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (60610152)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | プラズモニクス / メソ構造 / ナノアンテナ / 光マネジメント科学 / 格子共鳴 / Mie共鳴 / 非コヒーレント指向性光源 / 磁気双極子 / ファノ共鳴 / ナノ光源 / 光－熱変換 / 非ブラベ格子 / 熱マネジメント / BICモード / 表面プラズモン / メソグレーティング / ナノ偏光フィルタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
周期40～60 nm程度の金属メソグレーティング構造の特異な偏光フィルター作用について研究する．代表者は光の波長領域（＞100nm）でのプラズモニック構造に関する研究で顕著な業績を挙げてきた．本研究でターゲットとする，メソスケール（＜100nm）の構造は光の波長スケールの構造と共存可能であり，両者の効果を併せ持つ構造が設計できるため，戦略的にこのスケールの構造の研究は重要である． 3年の研究期間でメソスケール構造に特有の光学現象を明らかにし、機能の設計ができるようにすることを目標とする。
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| 研究成果の概要 |
金属メソグレーティング構造の特異な偏光フィルター作用から着想し、光/熱マネジメントに資する金属や誘電体ナノ構造の研究を行った。まず光－熱変換を積極的に利用する、アスペクト比の大きな（溝の深い）トレンチ構造およびナノロッドアレイ構造を開発した。また窒化チタンを利用することで可視光の幅広い波長範囲で光－熱変換を実現できることを示した。さらに背の高いアルミニウムナノ粒子が面内と面外のプラズモニックモードの干渉によりファノ型の共鳴を示し、面外に非対称な光散乱を起こすことを見出し、実験にて実証した。さらに散乱光を制御する新しい構造として単位格子に異なる2つの格子点を持つ非ブラベ型ナノアンテナを作製した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
得られた成果は、代表者が推し進める光/熱マネジメント技術の確立に重要である。まず、高アスペクト比のトレンチ/ロッドアレイ構造は、光－熱変換が高効率で起こり、熱を積極的に利用する応用にとって重要である。また熱を逃がす系も設計可能であり、こちらは加熱が望ましくない応用に有効である。さらに干渉を利用した異方性光散乱の発現に関する研究成果は、代表者が進める、必要な方向だけに光を放つナノアンテナ蛍光体の開発に重要である。
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