共役π電子系有機ナノフォトニック構造によるアクティブ光制御デバイスの創製

• 研究課題/領域番号: 22686008
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 独立行政法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 井上 振一郎 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所ナノICT研究室, 主任研究員 (20391865)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円); 2013年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2012年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2011年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2010年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: 有機非線形光学材料 / フォトニック結晶 / 光ナノデバイス / 光スイッチ / 光位相制御 / 電気光学効果 / ナノ微細加工 / 光変調デバイス

研究概要

共役π電子系有機分子・高分子は、無機・半導体材料を凌駕する優れた非線形光学特性や超高速応答性を併せ持つものの、その低屈折率性や加工ダメージ等の問題により、本質的なナノ光学応用への展開が制限されてきた。本研究では、この問題を有機材料と異種材料（半導体）とをナノスケールで多次元的に組み合わせた独自の有機ナノ・ヘテロ格子構造の創製によって解決し、有機分子・高分子内の非線形光学機能や光位相をナノ光空間において操作することで、超小型・低消費電力な電気光学変調デバイスなどの有機アクティブ光制御素子を開発することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] ニュース解説「有機電気光学ポリマーとシリコンを融合した超小形・高性能な電気光学変調器の開発に成功」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌 巻: 97 ページ: 252-253
• [雑誌論文] Electro-optic polymers/silicon hybrid slow light modulator based on one-dimensional photonic crystal waveguides (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue and A. Otomo
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.103 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4824421
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4．有機・シリコン集積型フォトニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 81 号: 6 ページ: 484-489
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.81.484
  • NAID: 10031159267
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
• [雑誌論文] Organic and Inoorganic Hybrid Devices (Photonics Technoloogies) (2013)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Inoue and Akira Otomo
  • 雑誌名: Journal of the NICT 巻: 60 ページ: 19-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Electro-Optic Polymer Device for Ultra-High-Speed Optical Communication (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Otomo, Toshiki Yamada, and Shin-ichiro Inoue
  • 雑誌名: Journal of the NICT 巻: 60 ページ: 3-10
  • NAID: 130008037084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic-Inorganic Hybrid Devices (Single-Molecule Technology) (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kaji, Toshifumi Terui, Toshiki Yamada, Rieko Ueda, Shin-ichiro Inoue, and Akira Otomo
  • 雑誌名: Journal of the NICT 巻: 60 ページ: 29-41
  • NAID: 130008037089
  • 査読あり
• [雑誌論文] High p-type conduction in high-Al content Mg-doped AlGaN (2013)
  • 著者名/発表者名: Toru Kinoshita
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 号: 1
  • DOI: 10.1063/1.4773594
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非線形フォトニック結晶とシリコン・有機ハイブリッド光変調デバイス (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 雑誌名: 信学技報 巻: Vol.112 No.398 ページ: 231-235
  • NAID: 10031141802
• [雑誌論文] 有機フォトニック結晶と有機／シリコン融合フォトニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 雑誌名: 信学技報 巻: Vol.112 No.469 ページ: 3-7
• [雑誌論文] Deep-Ultraviolet Light-Emitting Diodes Fabricated on AlN Substrates Prepared by Hydride Vapor Phase Epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Toru Kinoshita
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 5 号: 12 ページ: 1221011-3
  • DOI: 10.1143/apex.5.122101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Spontaneous Emission of Single Molecules in a Two-Dimensional Photonic Band Gap (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kaji
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 135 号: 1 ページ: 106-109
  • DOI: 10.1021/ja3115357
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機光機能性材料のフォトニックナノ構造デバイス応用への展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎
  • 雑誌名: Molecular Electronics and Bioelectronics 巻: Vol.22 ページ: 75-80
• [雑誌論文] Enhancement of electro-optic activity by introduction of a benzyloxy group to conventional donor-p-acceptor molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: X.Piao
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 12 ページ: 1093-1097
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Electro-optic Response of a Poled Polymer in a Reflective Microcavity (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Inoue
  • 雑誌名: Optical Communications 巻: 283 ページ: 2935-2938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear optical side-chain polymers post-functionalized with high-β chromophores exhibiting large electro-optic property (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Piao
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science : Part A : Polymer Chemistry 巻: 49 ページ: 47-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of modified donor units on molecular hyperporlarizability for thienyl-vinylene nonlinear optical chromophores (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Zhang
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 51 ページ: 5873-5876
  • 査読あり
• [学会発表] 電気光学ポリマーを用いた有機・シリコン融合集積フォトニクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会ポリマー光回路(POC)研究会
  • 発表場所: 回路会館(東京都杉並区)
  • 年月日: 2014-03-03
  • 招待講演
• [学会発表] Electro-optic polymer/silicon hybrid slow light modulator based on photonic crystal nanobeam waveguides (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue and A. Otomo
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2014
  • 発表場所: The Moscone Center (San Francesco, USA)
  • 年月日: 2014-02-03
• [学会発表] 2次元フォトニック結晶スラブ上の単一分子の発光挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梶貴博
  • 学会等名: 日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶応大学(神奈川県)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 2次元フォトニック結晶スラブを用いた高感度な単一分子蛍光測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梶貴博
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Slow light electro-optic modulator based on EO polymer-infiltrated slotted silicon photonic crystal waveguides (2012)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Inoue
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 発表場所: The Moscone Center (San Francisco, USA)
  • 年月日: 2012-01-23
• [学会発表] 低バックグラウンド発光の2次元フォトニック結晶スラブを用いた単一分子の発光制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梶貴博
  • 学会等名: 光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎市河畔コンベンションエリア(宮崎県)
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] シリコン・有機EOポリマー融合型スロットフォトニック結晶電気光学変調デバイスの数値解析と作製(2) (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎
  • 学会等名: 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 極低消費エネルギー・超高速動作を両立させる有機ナノフォトニックデバイス (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎
  • 学会等名: 先端光ICTシンポジウム
  • 発表場所: 東京ビックサイト(東京)(招待講演)
  • 年月日: 2011-02-18
• [学会発表] 高電気光学特性を有するポリマーコア・リッジ型光導波路の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本和広
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: (震災中止によりアブストラクト集による発表扱い)
  • 年月日: 2011-02-18
• [学会発表] シリコン・有機EOポリマー融合型スロットフォトニック結晶 電気光学変調デバイスの数値解析と作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: (震災中止によりアブストラクト集による発表扱い)
  • 年月日: 2011-02-18
• [学会発表] Electro-Optic Polymer and Silicon Hybrid Photonics in Slotted Photonic Crystal Waveguides (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Inoue
  • 学会等名: International Conference on Nano-Molecular Electronics (ICNME)
  • 発表場所: International Conference Center Kobe(Japan)
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] 新規ドナー構造による有機色素の電気光学応答の増大効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大友明
  • 学会等名: 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大(長崎)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 招待講演：「電気光学ポリマーを用いた有機・シリコン融合集積フォトニクス」
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会ポリマー光回路(POC)研究会
  • 発表場所: 回路会館（東京都杉並区）
  • 招待講演
• [学会発表] Electro-optic polymer/silicon hybrid slow light modulator based on photonic crystal nanobeam waveguides
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Inoue and Akira Otomo
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2014
  • 発表場所: The Moscone Center (San Francisco, USA)
• [学会発表] All EO polymer waveguide devices for next generation optical communication network
  • 著者名/発表者名: A. Otomo, T. Yamada, S. Inoue, Y. Awaji and T. Kawanishi
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2014
  • 発表場所: The Moscone Center (San Francisco, USA)
• [学会発表] ナノフォトニック構造とバクテリオロドプシン薄膜を用いた光電変換系の構築
  • 著者名/発表者名: 梶 貴博, 井上 振一郎, 他
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] 金属コンタクトによる光導波路の光検出
  • 著者名/発表者名: 石井 智, 井上 振一郎, 大友 明
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学（神奈川県相模原市）
• [学会発表] 単一有機分子の発光制御を実現するナノ光デバイスの創出
  • 著者名/発表者名: 梶 貴博, 山田 俊樹, 上田 里永子, 井上 振一郎, 大友 明
  • 学会等名: 電子情報通信学会有機エレクトロニクス（OME）研究会
  • 発表場所: 機械振興会館（東京都港区）
• [学会発表] EOポリマー/Si融合型フォトニック結晶スローライト光変調器の高効率動作化
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎, 大友 明
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
• [学会発表] Photonic-crystal-based platform to control spontaneous emission from single molecules
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kaji, Shin-ichiro Inoue, et al.
  • 学会等名: CLEO-PR & OECC/PS 2013
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都府京都市）
• [学会発表] 有機フォトニックナノ構造による光制御デバイス応用
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 学会等名: 応用物理学会NICE研究会（有機ナノ界面制御素子研究会）
  • 発表場所: 大阪産業大学（大阪府）
  • 招待講演
• [学会発表] Electro-Optic Polymer Waveguides Fabricated by Successive Spin Coating of Solvent Resistive Organic EO Polymers
  • 著者名/発表者名: Akira Otomo
  • 学会等名: ICFPE2012
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] 架橋性電気光学ポリマーをコア／クラッドとした光導波路の作製
  • 著者名/発表者名: 大友 明
  • 学会等名: 応用物理学会秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県）
• [学会発表] 2次元フォトニックバンドギャップによる単一分子の自然放出抑制
  • 著者名/発表者名: 梶 貴博
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都）
• [学会発表] Photonic crystals for enhancing fluorescence from single molecules
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kaji
  • 学会等名: ICNME2012 (10th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center（兵庫県）
• [学会発表] Electro-optic Polymer-Silicon Hybrid Photonic Crystal Nanobeam Modulators
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Inoue
  • 学会等名: ICNME2012 (10th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center（兵庫県）
• [学会発表] 非線形フォトニック結晶とシリコン・有機ハイブリッド光変調デバイス
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会レーザ・量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
• [学会発表] Design and fabrication of EO polymer-clad one-dimensional silicon photonic crystal nano-wire modulators
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Inoue
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2013
  • 発表場所: The Moscone Center (San Francisco, USA)
• [学会発表] Electro-optic polymer waveguides made by successive coating of cross-linkable EO polymers
  • 著者名/発表者名: Akira Otomo
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2013
  • 発表場所: The Moscone Center (San Francisco, USA)
• [学会発表] Deep Ultraviolet Light-Emitting Diode Fabricated on AlN Substrate Prepared by Hydride Vapor Phase Epitaxy
  • 著者名/発表者名: Toru Kinoshita
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2013
  • 発表場所: The Moscone Center (San Francisco, USA)
• [学会発表] 有機フォトニック結晶と有機／シリコン融合フォトニクス
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会有機エレクトロニクス研究会(OME)
  • 発表場所: 機械振興会館（東京都）
• [学会発表] Control of spontaneous emission from single molecules in a photonic band gap of a two-dimensional photonic crystal slab
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kaji
  • 学会等名: Seventh International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE7)
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center (Fukuoka)
• [学会発表] Fabrication of Efficient Electro-Optic Polymer Waveguides using Cross-Linkable EO Polymers for both Core and Clad Layers
  • 著者名/発表者名: Akira Otomo
  • 学会等名: Seventh International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE7)
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center (Fukuoka)
• [学会発表] 2次元フォトニックバンドギャップ中の単一分子蛍光挙動の統計的解析
  • 著者名/発表者名: 梶 貴博
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会(2013)
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県）
• [学会発表] EOポリマー/Si融合型フォトニック結晶スローライト光変調器の動作実証
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県）
• [学会発表] 架橋性電気光学ポリマーを用いた階層スイッチ構造の作製
  • 著者名/発表者名: 大友 明
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県）
• [学会発表] 単一分子の発光制御を実現する2次元フォトニック結晶プラットフォームの開発
  • 著者名/発表者名: 梶 貴博
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県）
• [学会発表] 有機非線形光学ポリマーの高精度電気効果測定手法開発有機非線形光学ポリマーの高精度電気効果測定手法開発有機非線形光学ポリマーの高精度電気効果測定手法開発有機非線形光学ポリマーの高精度電気効果測定手法開発
  • 著者名/発表者名: 水沼 達郎
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県）
• [図書] 「光の制御技術とその応用事例集」第4章 第11 節有機フォトニック結晶による光制御, 光利用効率の向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: The Moscone Center (San Francesco, USA)
  • 総ページ数: 601
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 「光の制御技術とその応用事例集」第4章 第11節 有機フォトニック結晶による光制御，光利用効率の向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上 振一郎
  • 総ページ数: 601
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 「Optical Properties of Advanced Materials 」Chapter 2 Photonic Crystals: Manipulating Light with Periodic Structures (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue
  • 総ページ数: 187
  • 出版者: Springer Berlin Heidelberg
• [図書] 「Optical Properties of Adcanced Materials」 Chapter 2: Photonic Crystals: Manipulating Light with Periodic Structures (2013)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Inoue
  • 総ページ数: 187
  • 出版者: Springer Berlin Heidelberg
• [図書] 化学工業2010年10月号【特集:先端フォトニクスの展開】、高分子フォトニック結晶による非線形光学デバイスの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎
  • 出版者: 化学工業社
• [備考] ホームページ等報道発表
  • URL: http://www.nict.go.jp/press/2013/10/21-1.html
• [産業財産権] フォトニック結晶導波路のフォトニックバンド構造の測定方法およびその装置 (2011)
  • 発明者名: 井上振一郎、青柳克信
  • 権利者名: 独立行政法人 理化学研究所
  • 出願年月日: 2011-01-07