ホログラフィック光重合によるナノ微粒子-ポリマー複合光機能素子の創成

• 研究課題/領域番号: 20360028
• 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: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 富田 康生 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (50242342)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2010年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2009年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2008年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
• キーワード: 光学素子 / 光学材料 / フォトポリマー / ホログラム / ナノ微粒子

研究概要

ホログラフィックナノ微粒子アセンブリング法によりナノ微粒子?ポリマーコンポジット中に記録した体積ホログラムが高い熱的安定性を持つことを実証した。また、チオール・エン系モノマーへのSiO_2ナノ微粒子分散によるナノ微粒子?ポリマーコンポジット中に記録した体積ホログラムの重合収縮率を0.2%まで低減出来ることを実証した。さらに、CdSe半導体量子ドット?ポリマーコンポジット中に回折効率がほぼ100%の体積ホログラムを記録することに成功した。加えて、ナノ微粒子?ポリマーコンポジット中に記録した体積ホログラムにより冷中性子ビームに対する50%?50%ビームスプリッター動作を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Neutron-optical gratings from nanoparticle-polymer composites (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Klepp, C.Pruner, M.A.Ellabban, Y.Tomita, H.Lemmel, H.Rauch, M.Fally
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 巻: 634
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron optical beam splitter from holographically structured nanoparticle-polymer composites (2010)
  • 著者名/発表者名: M Fally, J.Klepp, Y.Tomita, T.Nakamura, C.Pruner, M.A.Ellabban, R.A.Rupp, M.Bichler, I.D.Olenik, J.Kohlbrecher, H.Eckerlebe, H.Lemmel, H.Rauch
  • 雑誌名: Physical Review Letters 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Order-of-magnitude polymerization-shrinkage suppression of volume gratings recorded in nanoparticle-polymer composites (2010)
  • 著者名/発表者名: E.Hata, Y.Tomita
  • 雑誌名: Optics Letters 35 ページ: 396-398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photopolymerization kinetics and volume holographic recording in ZrO_2 nanoparticle- polymer composites at 404nm (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Omura, Y.Tomita
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron optical beam splitter from holographically structured nanoparticle-polymer composites (2010)
  • 著者名/発表者名: M Fully, J.Klepp, Y.Tomita, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear optical responses of nanoparticle-polymer composites incorporating organic(hyperbranched polymer)-metallic nanoparticle complex (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, K.Matsumura, Y.Tomita, K.Yasui, K.Kojima, K.Chikama
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photopolymerization kinetics and volume holographic recording in ZrO_2 nanoparticle-polymer composites at 404nm (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Omura, Y.Tomita
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Holographic assembly of semiconductor CdSe quantum dots in polymer for volume Bragg grating structures with diffraction efficiency near 100% (2009)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, Y.Tomita, J.Oshima, K.Chikama, K.Matsubara, T.Nakashima, T.Kawai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Holographic recording sensitivity enhancement of ZrO_2 nanoparticle- polymer composites by hydrogen donor and acceptor agents (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakamura, J.Nozaki, Y.Tomita, K.Ohmori, M.Hidaka
  • 雑誌名: Journal of Optics A : Pure and Applied Optics 11(invited paper)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Holographic recording sensitivity enhancement of ZrO_2nanoparticle-polymer composites by hydrogen donor and acceptor agents(invited paper) (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, J. Nozaki, Y. Tomita, K. Ohmori, M. Hidaka
  • 雑誌名: Journal of Optics A : Pure and Applied Optics 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved thermal stability of volume holograms recorded in nanoparticle-polymer composite films (2008)
  • 著者名/発表者名: Y Tomita, T.Nakamura, A.Tago
  • 雑誌名: Optics Letters 33 ページ: 1750-1752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved thermal stability of volume holograms recorded in nanoparticle-polymer composite films (2008)
  • 著者名/発表者名: Y Tomita, T. Nakamura, A. Tago
  • 雑誌名: Optics Letters 33 ページ: 1750-1752
  • 査読あり
• [学会発表] ホログラフィック応用、非線形光学、中性子光学のための光重合性ナノコンポジットポリマー (2011)
  • 著者名/発表者名: 富田康生
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 分科内招待講演
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] ホログラフィック応用、非線形光学、中性子光学のための光重合性ナノコンポジットポリマー (2011)
  • 著者名/発表者名: 富田康生
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)(分科内招待講演)(東日本大震災のため中止)
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 低重合収縮・高屈折率変調特性を有するナノ微粒子-ポリマーコンポジットIV (2011)
  • 著者名/発表者名: 羽田英司、富田康生
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)(東日本大震災のため中止)
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] ナノ微粒子-ポリマーコンポジットを用いたホログラフィックページデータ記録 (2011)
  • 著者名/発表者名: 百瀬啓祐、高山新吾、富田康生
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)(東日本大震災のため中止)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] 高屈折率変調・低重合収縮・高熱的安定性を有する無機ナノ微粒子-ポリマーコンポジット (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽田英司、富田康生
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2010
  • 発表場所: 駿河台記念会館(東京都)
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] Polymer-composites and polymers as beam splitters for neutrons (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Fally, J.Klepp, C.Pruner, M.Bichler, I.Drevensek Olenik, Y.Tomita, J.Kohlbrecher, H.Fckerlebe
  • 学会等名: 10th Austrian Polymer Meeting and 2nd Joint Austrian-Slovenian Polymer Meeting
  • 発表場所: Leoben, Austria
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 低重合収縮・高屈折率変調特性を有するナノ微粒子-ポリマーコンポジットIII (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽田英司、富田康生
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 1D photonic lattice structures fabricated by holographic assembly of semiconductor quantum dots in photopolymer films (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, Y.Tomita, J.Oshima, K.Chikama, T.Nakashima, T.Kawai
  • 学会等名: 15th Optoelectronics and Communications Conference(OECC 2010)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2010-07-07
• [学会発表] Holographic patterning of semiconductor quantum dots in polymer for constructing photonic lattice structures (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, Y.Tomita, J.Oshima, K.Chikama, T.Nakashima, T.Kawai
  • 学会等名: The 2010 Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS 2010)
  • 発表場所: San Jose, California, U.S.A.
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] Holographic patterning of semiconductor quantum dots in polymer for constructing photonic lattice structures (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, Y.Tomita, J.Oshima, K.Chikama, T.Nakashima, T.Kawai
  • 学会等名: CLEO/QELS 2010
  • 発表場所: San Jose, U.S.A.
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] Low polymerization-shrinkage nanoparticle-polymer composite films based on thiol-ene photopolymerization for holographic data storage (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, E.Hata, K.Omura, S.Yasui
  • 学会等名: SPIE Photonics Europe
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2010-04-13
• [学会発表] Z-scan characterization of nonlinear optical effects in polymer films incorporating hyperbranched polymer-metallic nanoparticle complex (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, Y.Tomita, K Yasui, K.Kojima, K.Chikama
  • 学会等名: SPIE Photonics Europe
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2010-04-13
• [学会発表] 低重合収縮・高屈折率変調特性を有するナノ微粒子-ポリマーコンポジットII (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽田英司, 富田康生
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] チオール・エンモノマーを用いたナノ微粒子-ポリマーコンポジットの青紫色波長領域におけるホログラフィック記録特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大村考志, 安井理, 富田康生
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] High contrast Bragg grating structures fabricated by holographic assembly of semiconductor CdSe quantum dots in polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, Y.Tomita, J.Oshima, K.Chikama, T.Nakashima, T.Kawai
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 青紫波長領域におけるナノ微粒子-ポリマーコンポジットのホログラフィック記録特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大村孝志, 富田康生
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] 低重合収縮・高屈折率変調特性を有するナノ微粒子-ポリマーコンポジット (2009)
  • 著者名/発表者名: 羽田英司, 富田康生
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Z-scan measurement of nonlinear absorption and refraction in nanocomposites doped with hyperbranched polymer-metallic nanoparticle complex (2009)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, Y.Tomita, K.Yasui, K.Kojima
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Holographic nanoparticle-polymer composites for photonics and neutron optics (2009)
  • 著者名/発表者名: 富田康生
  • 学会等名: The eighth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE) '09
  • 発表場所: Tokyo, Japan, (invited talk)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Holographic nanoparticle-polymer composites for photonics and neutron optics (2009)
  • 著者名/発表者名: 富田康生
  • 学会等名: The 8th Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE'09)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Nonlinear optical properties of hyperbranched polymer-metallic nanoparticle complex in a polymer film and organic solution (2009)
  • 著者名/発表者名: X.Liu, Y.Tomita, K.Yasui, K.Kojima
  • 学会等名: The 8th Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE'09)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Characterization of hologram multiplexing in nanoparticle-polymer composites (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Koda, E.Hata, Y.Tomita
  • 学会等名: SPIE Optics & Photonics 2009 Symposium
  • 発表場所: San Diego, U.S.A.
  • 年月日: 2009-08-05
• [学会発表] Blue-sensitive nanoparticle-polymer composites for volume holographic recording (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Omura, K.Gotoh, Y.Tomita, K.Ohmori, M.Hidaka
  • 学会等名: SPIE Optics & Photonics 2009 Symposium
  • 発表場所: San Diego, U.S.A.
  • 年月日: 2009-08-05
• [学会発表] Volume holographic recording in nanoparticle-polymer composites with reduced polymerization shrinkage (2009)
  • 著者名/発表者名: E.Hata, S.Koda, K.Gotoh, Y.Tomita
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)-Europe
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 2009-06-18
• [学会発表] Volume holographic recording in nanoparticle-polymer composites with reduced polymerization shrinkage (2009)
  • 著者名/発表者名: E.Hata, S.Koda, K.Gotoh, Y.Tomita
  • 学会等名: CLEO-Europe
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 2009-06-18
• [学会発表] Photonic nanocomposite media for holographic data storage (2009)
  • 著者名/発表者名: 富田康生
  • 学会等名: IEEE/LEOS Optical Data Storage (ODS) 2009
  • 発表場所: Lake Buena Vista, Florida, USA, (invited talk)
  • 年月日: 2009-05-13
• [学会発表] Photonic nanocomposite media for holographic data storage (2009)
  • 著者名/発表者名: 富田康生
  • 学会等名: Technical Digest of IEEE/LEOS Optical Data Storage 2009 (ODS 2009)
  • 発表場所: Lake Buena Vista, USA
  • 年月日: 2009-05-13
• [学会発表] ZrO_2ナノ微粒子-ポリマーコンポジット中に記録された体積ホログラムの格子間隔依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村俊博, 富田康生
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] ナノ微粒子-ポリマーコンポジットの青紫波長域におけるホログラフィク記録特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大村孝志, 富田康生, 大森健太郎, 日高基彦
  • 学会等名: 第56回応用物群関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] ナノ微粒子-ポリマーコンポジット中に記録された体積ホログラムの重合収縮低減化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 羽田英司, 中村俊博, 富田康生
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] 水素供与体/受容体添加によるZrO_2ナノ微粒子-ポリマーコンポジットのホログラフィック記録特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村俊博, 富田康生, 大森健太郎, 日高基彦
  • 学会等名: 第6 9回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] ナノ微粒子-ポリマーコンポジットフィルムを用いた体積ホログラム多重記録 (2008)
  • 著者名/発表者名: 香田粗光, 富田康生
  • 学会等名: 第6 9回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] ZrO_2 nanoparticle-polymer composite media for volume holographic recording (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, S. Koda, K. Ohmura, Y. Tomita
  • 学会等名: Joint International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage 2008 (ISOM/ODS 2008)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2008-07-15
• [学会発表] ZrO_2 nanoparticle-polymer composite media for volume holographic recording (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Nakamura, S.Koda, K.Ohmura, Y.Tomita
  • 学会等名: The Joint International Symposium on Optical Memory and IEEE/LEOS Optical Data Storage (ISOM/ODS) 2008
  • 発表場所: Waikoloa, Hawaii, USA
  • 年月日: 2008-07-14
• [学会発表] On the thermal stability of volume holograms recorded in nanoparticle-polymer composite films (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, T. Nakamura, A. Tago
  • 学会等名: SPIE International Symposium on Photonics Europe
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2008-04-09
• [図書] Holographic nanoparticlephotopolymer composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: American Scientific Publishers(in press)
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://talbot.ee.uec.ac.jp/
• [産業財産権] 半導体微粒子を含む体積ホログラム記録材料組成物 (2009)
  • 発明者名: 富田康生、大島寿朗
  • 権利者名: 電気通信大学、日産化学工業(株)
  • 産業財産権番号: 2009-295777
  • 出願年月日: 2009-12-25
• [産業財産権] 金属ナノ微粒子-アンモニウム基含有高分子化合物複合体を含有する感光性組成物 (2009)
  • 発明者名: 富田康生、小島圭介、大土井啓祐
  • 権利者名: 電気通信大学、日産化学工業(株)
  • 産業財産権番号: 2009-201642
  • 出願年月日: 2009-09-01
• [産業財産権] ビニルシクロプロパンを含む感光性組成物 (2009)
  • 発明者名: 富田康生、中村俊博、広岡明、大森健太郎、大島寿朗
  • 権利者名: 電気通信大学、日産化学工業(株)
  • 産業財産権番号: 2009-112333
  • 出願年月日: 2009-05-01
• [産業財産権] 体積ホログラム記録材料及びホログラム記録媒体 (2009)
  • 発明者名: 富田康生、羽田英司、小島圭介、大森健太郎
  • 権利者名: 電気通信大学、日産化学工業(株)
  • 産業財産権番号: 2009-075666
  • 出願年月日: 2009-03-26
• [産業財産権] 金属ナノ微粒子-アンモニウム基含有分岐高分子化合物複合体を含有する感光性組成物 (2009)
  • 発明者名: 富田康生, 小島圭介, 大土井啓祐
  • 権利者名: 電気通信大学、日産化学工業 (株)
  • 産業財産権番号: 2009-201642
  • 出願年月日: 2009-09-01
• [産業財産権] 半導体微粒子を含む体積ホログラム記録材料組成物 (2009)
  • 発明者名: 富田康生, 大島寿朗
  • 権利者名: 電気通信大学、日産化学工業 (株)
  • 産業財産権番号: 2009-295777
  • 出願年月日: 2009-12-25
• [産業財産権] 体積ホログラム記録材料用組成物及びホログラム記録媒体 (2009)
  • 発明者名: 富田康生, 他3名
  • 権利者名: 富田康生, 他3名
  • 産業財産権番号: 2009-075666
  • 出願年月日: 2009-03-26