コロイダル量子ドットを用いたアクティブ・プラズモニクスの創成

• 研究課題/領域番号: 25286007
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造物理
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高原 淳一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90273606)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2013年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
• キーワード: プラズモニクス / 量子ドット / 光アンテナ / NEMS / ナノワイヤー / プラズモニック導波路 / 長距離伝搬表面プラズモン / 自己組織化

研究成果の概要

プラズモニクスは金属を用いた光技術であり、光の回折限界を超える超微細なナノ光素子への応用が期待される。本研究では貴金属の表面を伝わる２次元の光である表面プラズモン・ポラリトンを発生、増幅、変調するための新しい方法について研究した。コロイド化した半導体量子ドットを銀基板上に自己組織化配列させ、表面プラズモン・ポラリトンの高い効率の励起と増幅を実現した。また、これとナノメカニカル素子を組み合わせることにより量子ドットの発光スペクトルの電気的な変調を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Gap Plasmon Resonance in a Suspended Plasmonic Nanowire Coupled to a Metallic Substrate (2015)
  • 著者名/発表者名: Masashi Miyata, Aaron Holsteen, Yusuke Nagasaki, Mark L. Brongersma, Junichi Takahara
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 15 号: 8 ページ: 5609-5616
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02307
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface plasmon propagation on overcrossing metallic waveguides fabricated by a pick-and-place method (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nagasaki, Masashi Miyata, Mai Higuchi, Junichi Takahara
  • 雑誌名: MRS Communications 巻: 5 号: 4 ページ: 587-591
  • DOI: 10.1557/mrc.2015.80
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] プラズモニック導波路における伝搬モードのコヒーレント制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一、宮田将司、樋口舞衣
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 43 ページ: 265-269
  • NAID: 130007957107
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 総論～領域の拡大が続くプラズモニクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 雑誌名: OPTRONICS 巻: 34 ページ: 58-61
• [雑誌論文] Identification of Plasmonic Modes in Parabolic Cylinder Geometry by Quasi-Separation of Variables (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Kurihara, Akira Otomo, Kazuhiro Yamamoto, Junichi Takahara, Masahiko Tani, Fumiyoshi Kuwashima
  • 雑誌名: Plasmonics 巻: 10 号: 1 ページ: 165-182
  • DOI: 10.1007/s11468-014-9791-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Super long-range surafce plasmon polaritons in a silver nano-slab waveguide (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Higuchi, M. Miyata and J. Takahara
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 9163 ページ: 91632V-91632V
  • DOI: 10.1117/12.2061744
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multi-spectral plasmon induced transparency via in-plane dipole and dual-quadrupole coupling (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki and J. Takahara
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 22 号: 10 ページ: 11399-11406
  • DOI: 10.1364/oe.22.011399
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mutual mode control of short- and long-range surface plasmons (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Takahara and M. Miyata
  • 雑誌名: Optics Express 巻: Vol. 21, No. 22 号: 22 ページ: 27402-27410
  • DOI: 10.1364/oe.21.027402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Colloidal quantum dot-based plasmon emitters with planar integration and long-range guiding (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Miyata and J. Takahara
  • 雑誌名: Optics Express 巻: Vol. 21, No. 7 号: 7 ページ: 7882-7890
  • DOI: 10.1364/oe.21.007882
  • 査読あり
• [学会発表] Control of Plasmonic Resonance of a Suspended Nanowire by Nano-electromechanics (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Takahara, H. Kaijima, Y. Nagasaki and M. Miyata
  • 学会等名: the 7th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META'16)
  • 発表場所: Malaga, Spain
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nano-electromechanically Tunable Plasmonic Resonator (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Takahara, M. Miyata and H. Kaijima
  • 学会等名: IEEE NEMS 2016
  • 発表場所: ホテル松島大観荘（宮城県）
  • 年月日: 2016-04-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Metal-Air-Metal Nanocavity in a Slanted Plasmonic Nanowire Suspended on a Metal Substrate (2016)
  • 著者名/発表者名: Junichi Takahara
  • 学会等名: The 9th International Conference on Nanophotonics (ICNP2016)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2016-03-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノエレクトロメカニクスによるプラズモニック光アンテナの制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮田将司、貝嶋祥、長崎裕介、畠田英明、高原淳一
  • 学会等名: ナノオプティクス研究グループ 第２２回研究討論会
  • 発表場所: 東京農工大（東京都）
  • 年月日: 2016-03-01
  • 招待講演
• [学会発表] Nano-electromechanically tunable plasmonic resonator (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kaijima, M. Miyata, Y. Nagasaki and J. Takahara
  • 学会等名: Nanophotonics in Asia 2015
  • 発表場所: 大阪大学中の島センター（大阪市）
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical demonstration of reconfigurable metal-air-metal plasmonic slow light structures (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Liu and J. Takahara
  • 学会等名: Nanophotonics in Asia 2015
  • 発表場所: 大阪大学中の島センター（大阪市）
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会
• [学会発表] プラズモン共振器の電気機械的制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 貝嶋祥、宮田将司、長崎裕介、高原淳一
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] ハロゲンランプ照射下の銀ナノ粒子におけるプラズモン共鳴のスペクトル変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池田裕喜、宮田将司、高原淳一
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Multi-spectral plasmon induced transparency via dipole and dual-quadrupole coupling (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki and J. Takahara
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics (APNFO-10)
  • 発表場所: 函館市国際水産・海洋総合研究センター（函館市）
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Surface Plasmon Guiding on Metallic Nano-Bridges (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagasaki, M. Miyata and J. Takahara
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics (APNFO-10)
  • 発表場所: 函館市国際水産・海洋総合研究センター（函館市）
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] プラズモニック導波路における伝搬モードのコヒーレント制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 学会等名: 電子情報通信学会 第一回集積光デバイスと応用技術研究会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京都）
  • 年月日: 2015-05-20
  • 招待講演
• [学会発表] Gap plasmon resonance in a film-coupled floating gold nanowire (2015)
  • 著者名/発表者名: Masashi Miyata, Aaron Holsteen, Yusuke Nagasaki, Mark L. Brongersma and Junichi Takahara
  • 学会等名: The 62nd JSAP Spring Meeting
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] 金属ナノブリッジにおける表面プラズモン伝搬 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長崎裕介、宮田将司、高原淳一
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] 2つのダークモード共振器によるプラズモン誘起透過の二波長化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮田将司、廣畑純平、長崎裕介、 高原淳一
  • 学会等名: 第１2回プラズモニクスシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学 西早稲田キャンパス（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-01-23
• [学会発表] Relative gain characteristic of quantum dots-surface plasmon polariton coupling amplifiers (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Liu and J. Takahara
  • 学会等名: Japan-Singapore International Workshop on Nanophotonics, Plasmonics and Metamaterials
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-12-11
• [学会発表] Realization of metallic nano-bridges for 3-dimensional plasmon guiding (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagasaki, M. Miyata and J. Takahara
  • 学会等名: Japan-Singapore International Workshop on Nanophotonics, Plasmonics and Metamaterials
  • 発表場所: シンガポール（シンガポール共和国）
  • 年月日: 2014-12-11
• [学会発表] プラズモニクスの現状と展望～光エレクトロニクスを中心として (2014)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 学会等名: 日本学術振興会 光エレクトロニクス第130委員会 第295回研究会
  • 発表場所: 東京理科大学 森戸記念館（東京都新宿区）
  • 年月日: 2014-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] The fabrication of self-assembly quantum dotsactive plasmonic waveguide amplifier (2014)
  • 著者名/発表者名: Tianji Liu and Junichi Takahara
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2014
  • 発表場所: 筑波大学 東京キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] 双極子-四重極子結合によるプラズモン誘起透過の多波長化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 廣畑純平、宮田将司、長崎裕介、高原淳一
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 連結プラズモンアテナを用いた可視光領域におけるブライト ・ダークモード結合 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮田将司、廣畑純平、高原淳一
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Multi-spectral plasmon induced transparency via dipole and dual-quadrupole coupling (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashi Miyata, Jumpei Hirohata, Yusuke Nagasaki, and Junichi Takahara
  • 学会等名: IONS-Asia 5
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-15
• [学会発表] Super long-range surface plasmons in a silver nano-slab waveguide (2014)
  • 著者名/発表者名: Mai Higuchi, Masashi Miyata, Junichi Takahara
  • 学会等名: Plasmonic Nano-imaging, Plasmonics: Metallic Nanostructures and Their Optical Properties XII in SPIE Optics & Photonics
  • 発表場所: San Diego （アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2014-08-20
• [学会発表] プラズモニック導波路とナノ光集積回路 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 学会等名: 第204回 JOEM（有機エレクトロニクス材料研究会） プラズモニクス最前線
  • 発表場所: 新宿NSビル NS会議室（東京都新宿区）
  • 年月日: 2014-04-24
  • 招待講演
• [学会発表] Integrated Surface Plasmon Emitters by Colloidal Quantum Dot (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Takahara
  • 学会等名: International Symposium on Nanophotonics and Nanomaterials 2014
  • 発表場所: Beijing, China
  • 招待講演
• [学会発表] 長距離伝搬表面プラズモンの高効率励起とモード制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 学会等名: レーザー学会
  • 発表場所: 小倉 北九州国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] Coherent and Incoherent Excitation of Long-Range Surface Plasmon in Symmetric Metal Slab Waveguide (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Takahara
  • 学会等名: The 6th International Conference on Surface Plasmon Photonics
  • 発表場所: Ottawa, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum Dot-Based Plasmon Emitters with Long-Range and Two-Dimensional Isotropic Propagation (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Miyata and J. Takahara
  • 学会等名: The 6th International Conference on Surface Plasmon Photonics
  • 発表場所: Ottawa, Canada
• [学会発表] 表面プラズモンポラリトン励起のための自己組織化を用いた量子ドット単層膜の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢田寛人、宮田将司、高原淳一
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会
  • 発表場所: 奈良市 奈良県新公会堂
• [学会発表] 量子ドットを用いた長距離伝搬表面プラズモン光源 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮田将司、高原淳一
  • 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 京田辺キャンパス
• [学会発表] 量子ドットプラズモニクスとメタマテリアル熱制御の展望
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 学会等名: 次世代ナノ技術に関する時限研究専門委員会 第４回研究会
  • 発表場所: 大阪 島津製作所 関西支社マルチホール
  • 招待講演
• [学会発表] コロイド量子ドットを用いた表面プラズモン光源とアクティブ・プラズモニクス
  • 著者名/発表者名: 高原淳一、宮田将司、矢田寛人
  • 学会等名: 第１１回プラズモニクスシンポジウム
  • 発表場所: 広島大学 先端物質科学研究科
• [図書] 別冊日経サイエンス 202 光技術 その軌跡と挑戦 「ナノの世界を照らす次世代光技術 プラズモニクス」（翻訳、監修） (2014)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 総ページ数: 160
  • 出版者: 日経サイエンス
• [図書] アクティブ・プラズモニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 総ページ数: 304
  • 出版者: コロナ社
• [図書] プラズモンナノ材料開発の最前線と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高原淳一
  • 総ページ数: 278
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] A Collection of the Research 2015-present
  • URL: https://sites.google.com/site/photonicscenterphotogallery/researchtop
• [備考] 大阪大学大学院工学研究科 研究室総覧2014-2015
  • URL: http://www.eng.osaka-u.ac.jp/ja/department/pdf/11010407.pdf
• [備考] 大阪大学大学院工学研究科 研究室総覧2014-2015英語版
  • URL: http://www.eng.osaka-u.ac.jp/ja/department/pdf/21010407.pdf
• [備考] 研究室総覧2013-2014 ナノエレクトロニクス領域（高原研究室）
  • URL: http://www.eng.osaka-u.ac.jp/ja/department/pdf/11010407.pdf
• [備考] Laboratories at the Graduate School of Eng.
  • URL: http://www.eng.osaka-u.ac.jp/ja/department/pdf/21010407.pdf