| 研究課題/領域番号 |
22K20496
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0402:ナノマイクロ科学、応用物理物性、応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
渡邊 敬介 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYSリサーチフェロー (90945362)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | メタサーフェス / BIC / シリコン / バイオセンサ / 強結合 / 赤外分光 / ナノギャップ / ナノ構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属を使わない高屈折率な誘電体を用いた全誘電体メタサーフェスは、吸収ロスが小さくMie共鳴に基づくシャープなスペクトルを利用できるため、センシング用途として有望である。本研究では、ナノ構造の周期性に起因する共鳴効果として特にBound state in the continuum (BIC) と呼ばれる光の局在状態に着目する。このようなメタサーフェスは、構造的にもスペクトル的にも設計自由度が大きく、高感度な生体分子センシング、赤外分光を実現できると期待される。
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| 研究成果の概要 |
高屈折率な誘電体材料を用いた全誘電体ナノ構造は従来用いられてきた金属ナノ構造に比べ吸収ロスが小さく、そのシャープなスペクトルを利用した高感度なセンシングデバイスとして有望である。本研究では、誘電体ナノ構造の周期性に起因する効果としてBound state in the continuum (BIC) と呼ばれる光の局在状態を用い、高感度な分子センシングを実証した。さらに、BICに由来する共鳴モードと中赤外域の分子振動の結合特性について調べ、高感度な赤外増強デバイスとしての可能性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、BICの原理を用いた誘電体メタサーフェスが光と物質の相互作用の増大に大きく寄与することが示され、高感度な生体分子の検出や分析デバイスの新たな基盤技術となりうることを示した。シリコンナノ構造は、金属ナノ構造に比べ材料コストが安く、高精度な既存のCMOSプロセスを用いた大量生産が可能であり、実用センシングデバイスへのメリットも大きい。
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