| 研究課題/領域番号 |
20J14821
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
松方 妙子 東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 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 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | カソードルミネセンス / 発光位置分解 / ナノアンテナ / 円偏光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光ナノアンテナは、光波長スケールで光エネルギーの送受を担うナノ光デバイスの一つである。指向性を高め外部光と効率よくカップリングさせることで、超高感度ナノセンサー、光触媒、高効率発光体への応用が期待されている。構造サイズは、構造内の位相制御された多極子モードの干渉によって、単一ナノ粒子サイズまで縮小することができる。また、光ナノアンテナのエネルギー変換機能としては光エネルギーを局所に集中することも重要である。本研究では、光ナノアンテナの高効率化・小型化を目指し、ナノスケールでのモード位相及び光電場分布の観測を行う。
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| 研究実績の概要 |
光ナノアンテナは、光波長よりも小さいスケールで光エネルギーの送受を担うナノ光デバイスであり、その最適化にはナノスケールでの光学特性評価が不可欠である。また光ナノアンテナを用いたデバイスでは、アンテナから受けた光のエネルギーを導波路などにより送信側に伝送するため、受信位置と送信位置は空間的に異なる。この光エネルギー輸送を評価するためには、励起位置と発光位置をナノスケールで解析する手法が必要となる。本研究では、カソードルミネセンス（ＣＬ）法を用いて、励起位置と発光位置分解法を開発している。
2021年度は、電子線スキャンと同期した発光位置イメージングと４次元ＣＬ法と組み合わせた、多次元測定・解析手法の確立を行った。昨年度まで開発してきたＣＬ計測法の光学パスからスプリッタを用いて光を分岐し、発光位置と共役な空間にカメラを設置することで発光位置分解可能な光学系を構築した。さらに、４次元ＣＬ法の電子線スキャンに同期してカメラ像取得する、アナログスキャン信号読み取りシステムを開発し、４次元ＣＬ法と発光位置分解像の同時計測を可能とした。また、得られた電子線励起位置２次元×発光位置像２次元＝４次元の発光位置分解データを解析するためのソフトウェアの開発も行った。これらにより世界で初めての励起・発光位置同時分解ＣＬ法が完成した。
「対物レンズ」として放物面鏡を用いたＣＬ法においては、発光角度分解を行うことで、結像による発光位置の投影面の選択が可能であることが明らかとなった。また、発光位置分解は純粋な光結像であるため、点分解能は光の回折限界に制限されるが、発光位置は解析により波長を超えた超解像で決定することができる。重心を用いた発光位置分解では、数十nmの分解能が得られ、超解像発光位置イメージングが可能であることが示された。さらに、アンテナ・導波路複合システムにおける応用計測も実施した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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