プラズモニック・メタ表面における増強光工学の研究

• 研究課題/領域番号: 26706020
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 岩長 祐伸 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20361066)
• 研究協力者: 崔 峯碩 ; 黒澤 裕之
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2014年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: メタ表面 / 増強分光 / 人工フォトニクス構造 / 光放射率 / 完全光吸収 / メタマテリアル / プラズモニクス / 光と物質の相互作用 / プラズモン増強 / 完全放射率 / 増強光工学

研究成果の概要

プラズモニック・メタ表面という人工ナノ構造において、分子内の光励起過程を経て生じる光信号を増強して観測する研究を実施し、増強効果のない参照信号と比較するとプラズモニック・メタ表面上では光信号強度が2000 倍以上増強された。今回、均一で大きな増強効果が得られたことは極低濃度分子の光検出法の実用化に向けて大きな進歩である。

研究成果

• [雑誌論文] High-performance metasurface polarizers with extinction ratios exceeding 12000 (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Kurosawa, B. Choi, Y. Sugimoto, and M. Iwanaga
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 25 号: 4 ページ: 4446-4455
  • DOI: 10.1364/oe.25.004446
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The artificial control of enhanced optical processes in fluorescent molecules on high-emittance metasurfaces (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga, B. Choi, H. T. Miyazaki, and Y. Sugimoto
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 8 号: 21 ページ: 11099-11107
  • DOI: 10.1039/c6nr01318j
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selective Plasmonic Enhancement of Electric- and Magnetic-Dipole Radiations of Er Ions (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Choi, M. Iwanaga, Y. Sugimoto, K. Sakoda, and H. T. Miyazaki
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 16 号: 8 ページ: 5191-5196
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02200
  • 査読あり
• [雑誌論文] ハイパーレンズアレイによる光学超解像 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 85 ページ: 290-295
  • NAID: 130007715302
  • 査読あり
• [雑誌論文] メタマテリアル材からなる超解像レンズアレイ (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸
  • 雑誌名: 光アライアンス 巻: 27 ページ: 6-9
• [雑誌論文] 光放射メタ表面の創製と応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮崎英樹, 岩長祐伸
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 44 ページ: 10-14
  • NAID: 130007957212
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Overcoming metal-induced fluorescence quenching on plasmo-photonic metasurfaces coated by a self-assembled monolayer (2015)
  • 著者名/発表者名: B. Choi, M. Iwanaga, H. T. Miyazaki, Y. Sugimoto, A. Ohtake, and K. Sakoda
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 57 ページ: 468-468
  • DOI: 10.1039/c5cc04426j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Toward Super-Resolution Imaging at Green Wavelengths Employing Stratified Metal-Insulator Metamaterials (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga
  • 雑誌名: Photonics 巻: 2 号: 2 ページ: 468-482
  • DOI: 10.3390/photonics2020468
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultraviolet-nanoimprinted packaged metasurface thermal emitters for infrared CO2 sensing (2015)
  • 著者名/発表者名: H. T. Miyazaki, T. Kasaya, H. Oosato, Y. Sugimoto, B. Choi, M. Iwanaga, and K. Sakoda
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mater. 巻: 16 号: 3 ページ: 035005-035005
  • DOI: 10.1088/1468-6996/16/3/035005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] UVナノインプリント法を用いたナノメートル精度の金型作り (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸
  • 雑誌名: プラスチックス 巻: 66 ページ: 6-10
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heteroplasmon Hybridization in Stacked Complementary Plasmo-Photonic Crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga and B. Choi
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 15 ページ: 1904-1910
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Large-area resonance-tuned metasurfaces for on-demand enhanced spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Masanobu Iwanaga, Bongseok Choi, Hideki T. Miyazaki, Yoshimasa Sugimoto, and Kazuaki Sakoda
  • 雑誌名: Journal of Nanomaterials 巻: 2015 号: 1 ページ: 507656-507656
  • DOI: 10.1155/2015/507656
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Subnanomolar fluorescent-molecule sensing by guided resonances on nanoimprinted silicon-on-insulator substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Choi, M. Iwanaga, T. Ochiai, H. T. Miyazaki, Y. Sugimoto, and K. Sakoda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 105 号: 20 ページ: 201106-201106
  • DOI: 10.1063/1.4902424
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photoluminescence-enhanced plasmonic substrates fabricated by nanoimprint lithography (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Choi, M. Iwanaga. H. Miyazaki, K. Sakoda, Y. Sugimoto
  • 雑誌名: Journal of Micro/lithography, MEMS, and MOEMS 巻: 13 号: 2 ページ: 023007-023007
  • DOI: 10.1117/1.jmm.13.2.023007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 半導体からなる単層メタ表面における前方・後方散乱型共鳴と光学スペクトル (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸, 池田直樹
  • 学会等名: 第64 回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] メタサーフェス：その設計と作製方法、機能評価、応用展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸
  • 学会等名: 情報機構セミナー
  • 発表場所: 大井町、東京
  • 招待講演
• [学会発表] 近赤外色素分子に対するメタ表面の増強効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒澤裕之, 岩長祐伸
  • 学会等名: 第77 回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ, 新潟市
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Large-area Metasurfaces Produced with nm Precision by UV Nanoimprint Lithography (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga
  • 学会等名: The 37th Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS) 2016
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Expanding Functions in Metasurfaces: Control of Enhanced Electronic Transitions and Manipulations of Polarizations (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga
  • 学会等名: International Conference on Electronic Materials (ICEM 2016)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-07-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Configuration Interaction on Plasmo-Photonic Metasurfaces Controlling Optical Transitions (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga, B. Choi, H. T. Miyazaki, and Y. Sugimoto
  • 学会等名: Conference on Laser & Electro-Optics 2016 (CLEO:2016)
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] メタ表面における分子内光学遷移過程の人工的選択 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸, 崔峯碩, 宮崎英樹, 杉本喜正
  • 学会等名: 第63 回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学, 東京
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 光による分子センシング技術の最近の進展と展望 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸
  • 学会等名: 日本学術振興会産学協力委員会「先端ナノデバイス・材料テクノロジー」第151委員会平成28 年度第3 回研究会
  • 発表場所: 理化学研究所、和光市
  • 招待講演
• [学会発表] 光エネルギー利用デバイス設計の高精度化と機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸
  • 学会等名: 第3 回「京」を中核とするHPCI システム利用研究課題成果報告会
  • 発表場所: コクヨホール, 東京
• [学会発表] 光エネルギー利用デバイス設計の高精度化・最適 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸
  • 学会等名: 第2 回「京」を中核とするHPCI システム利用研究課題成果報告会
  • 発表場所: 日本科学未来館, 東京
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 完全光吸収メタ表面の設計と作製、応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸, 崔 峯碩, 黒澤裕之
  • 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] Plasmo-Photonic Metasurfaces Manipulating Electronic Processes in Fluorescent Molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga, B. Choi, H. T. Miyazaki, Y. Sugimoto, A. Ohtake, and K. Sakoda
  • 学会等名: META’15, The 6th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
  • 発表場所: New York City Colledge, New York, USA
  • 年月日: 2015-08-04
  • 国際学会
• [学会発表] Large-area optical metadevices produced by UV nanoimprint lithography (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga, B. Choi, and Y. Sugimoto
  • 学会等名: The 5th Korea-Japan Metamaterials Forum
  • 発表場所: Seoul National University, Korea
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recent Progress in Metasurface Studies at NIMS (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga
  • 学会等名: French-Japanese Seimiar on “Emerging Materials for Optics”
  • 発表場所: フランス大使館, 東京
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recent Progress in Resonance Enhancement of Light Emissions on Metasurfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga, B. Choi, H. T. Miyazaki, Y. Sugimoto, and K. Sakoda
  • 学会等名: The 4th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS’15)
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜市
  • 年月日: 2015-04-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大面積プラズモニックメタ表面における共鳴調整と界面改質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸，崔 峯碩，宮崎英樹，杉本喜正，迫田和彰
  • 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
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Matasurface Engineering for Enhanced Emissions (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga, B. Choi, H. T. Miyazaki, Y. Sugimoto, and K. Sakoda
  • 学会等名: The 4th Japan-Korea Metamaterials Forum
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス、シグマホール
  • 年月日: 2014-12-22 – 2014-12-24
  • 招待講演
• [学会発表] Resonance-tuned substrates produced by nanoimprint method for highly efficient fluorescence sensing (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga, B. Choi, H. T. Miyazaki, Y. Sugimoto, and K. Sakoda
  • 学会等名: The 27th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2014)
  • 発表場所: 福岡市、ヒルトン福岡シーホーク
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] トレンチ構造からなる反射型メタ表面の第二高調波発生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡本敏弘, 板東崇弘, 崔峯碩, 岩長祐伸, 宮崎英樹, 山口堅三, 原口雅宣
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 札幌市、北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 大面積Si フォトニック結晶スラブを用いた色素分子の高感度検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 崔峯碩, 岩長祐伸, 宮崎英樹, 杉本喜正, 落合哲行, 迫田和彰
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 札幌市、北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] SOI 基板に作製した相補的積層プラズモニック結晶の共鳴モード (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸, 崔峯碩
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 札幌市、北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] ナノインプリント法を用いた高精度サブミクロン金型の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩長祐伸
  • 学会等名: 第14回金型に関する研究助成者研究成果発表会
  • 発表場所: 千葉市、ホテルスプリングス幕張
  • 年月日: 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Metasurface applications: New spectroscopic platforms and subwavelength optical devices (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga, B. Choi, H. T. Miyazaki, Y. Sugimoto, and K. Sakoda
  • 学会等名: ICCES’14, International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences 2014
  • 発表場所: Changwong, Korea
  • 年月日: 2014-06-13
  • 招待講演
• [図書] Micro- and Nanophotonic Technologies (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Iwanaga
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Wiley-VCH
• [図書] Micro- and Nanophotonic Technologies (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, M. Iwanaga, and H. T. Miyazaki
  • 総ページ数: 21
  • 出版者: Wiley-VCH
• [図書] Plasmonic Resonators: Fundamentals, Advances, and Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Masanobu Iwanaga
  • 総ページ数: 310
  • 出版者: Pan Stanford Publishing
• [備考] 個人公式ページ
  • URL: http://www.nims.go.jp/nanophoto/iwanaga/
• [備考] NIMS SAMURAI site
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/IWANAGA_Masanobu-j.html
• [産業財産権] 表面増強ラマン散乱分析用基板、その製造方法およびその使用方法 (2016)
  • 発明者名: 岩長祐伸
  • 権利者名: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-058326
  • 出願年月日: 2016-03-23