| 研究課題/領域番号 |
21K14411
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
板坂 浩樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 極限機能材料研究部門, 主任研究員 (30816468)
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | ナノ材料 / 電磁界シミュレーション / メタマテリアル / プラズモニクス / 表面増強ラマン散乱 / チップ増強ラマン散乱 / ナノ粒子 / コロイド溶液 / 自己組織集積 / 可視光 / ナノ結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
メタマテリアルは微細な金属構造の周期配列からなる人工物質であり、負の屈折率に代表されるような自然界の物質には見られない特異な物性を有する。本研究では、金属と誘電体の２種類のナノキューブを自己組織集積により二次元規則配列させることで、完全ボトムアップ手法による可視光メタマテリアルの作製を試みる。溶媒蒸発を駆動力とする自己組織集積法により、サイズ・形状を制御した十数nmの金属及び誘電体ナノキューブの複合規則配列構造を作製し、可視光領域でメタマテリアルとして動作することを実験的に検証する。
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| 研究成果の概要 |
時間領域差分(FDTD)法による電磁界シミュレーションに基づき、誘電体と金属のナノキューブをビルディングブロックとして用いたメタマテリアル構造の光学特性予測を行い、可視光域で特異な光学特性を示しうる複合集積構造の設計指針を示した。また、円錐状の金属構造と金属粒子の組み合わせた構造において、局所的な電場増強が得られることをシミュレーションから見出し、同様の構造を作製することでチップ増強ラマン分光法(TERS)において測定感度を著しく向上させることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
自然界に存在しない特異な光学特性を示すメタマテリアルは、新たな高機能光学素子を実現する材料として注目される。しかしながら、可視光域での動作にはナノスケールの構造が必要であり、実現可能な構造の設計に課題があった。本研究成果は可視光メタマテリアルの実現に向けた一つの設計指針を与えるものである。また、チップ増強ラマン分光法(TERS)はナノスケールの構造分析を可能とすることから、半導体素子など微細化が進む電子素子の評価法として近年注目されるが、材料によっては感度の不足により測定が困難であることから、測定感度の向上が課題であった。本成果は、TERSの感度向上による応用の拡大に寄与するものである。
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