| 研究課題/領域番号 |
21H01782
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
三宮 工 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (60610152)
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| 研究分担者 |
藤井 稔 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00273798)
斉藤 光 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (50735587)
秋葉 圭一郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主任研究員 (80712538)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | カソードルミネセンス / ナノフォトニクス / 透過電子顕微鏡 / 円偏光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光の角運動量選択は量子通信・暗号化に不可欠な要素である。本研究では、この光の角運動量を定量検出するソーターを作製し実証する。これまで角運動量選択には、対掌性をもつキラル構造が提案されてきたが左右回転パリティへの応答が同等でなく、定量性・堅牢性に欠けていた。今回、アキラルな構造を用いた光アンテナ・導波路を用いて、両パリティに同等に応答する角運動量ソーターを実現する。この計測のために、光のエネルギー・励起位置・発光位置・発光角度の全情報を同時に得られる多空間同時計測カソードルミネセンスを開発する。
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| 研究成果の概要 |
光の角運動量選択は次世代通信や暗号化に不可欠な要素である。これまで光の角運動量選択には、対掌性をもつキラル構造が提案されてきたが左右回転パリティへの応答が同等でなく、定量性・堅牢性に欠けていた。本研究では、光の角運動量制御に、アキラルなナノ構造を利用した。また、ナノ構造の光学特性を解析するために、電子線励起による発光であるカソードルミネセンスを用いた手法を改良し、光の回折限界をはるかに超えるスケールで光イメージングを行った。対称な構造をもつ光ナノアンテナや導波路において、両パリティに同等でかつ選択的な円偏光特性が確認できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光の角運動量を制御する研究はここ数年、通信だけでなく超解像顕微法、トラッピング、量子状態の選択など、応用から基礎まで広く注目を集めている。しかし、角運動量選択デバイスとしての研究は、フォトニック結晶におけるトポロジカルな導波路を除いては、キラルな構造あるいはキラルな物質を用いたものしか存在しない。本研究のアキラル構造の積極的な活用は、両方のパリティの角運動量を同等抽出するデバイスを実現するという点で学術的にも技術的にも極めてユニークで先進的な研究である。また、本研究で開発したカソードルミネセンスによる光計測法は、世界最先端な手法であり、他の追随を許さない。
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