研究課題
本研究では、金属マルチナノポア構造と量子ドットを組み合わせることで、新しい原理に基づく「白色レーザー」兼「単色波長可変レーザー」の技術開発と原理構築を行う。具体的には、直径100 nm程度の金属マルチナノポア構造を量子ドットが分散している溶液で満たし、量子ドットからの発光をナノポア構造とプラズモン共鳴させることでレージングさせる。三原色RGBに対応した3~7種類の発光特性を有する量子ドットを用い、さらにそれらの発光特性に対応したプラズモ ン共鳴波長を有する数種類のナノポア構造(共鳴波長は直径に依存)を同一基板上に作製する。そして、溶液中における各量子ドットの存在比率を調整すること で「白色レージング」または「単色レージング」を選択することが可能となる。本レーザー技術はLEDに変わる高効率照明としてや、ペタビット通信を可能のす るコア技術として期待でき、本研究によって次世代光源の技術創生を目指す。本年度は、量子ドットの発光特性を合成後に制御する方法を確立し、さらにプラズモンを始めたした光学現象を利用することで、量子ドットからの発光を増強させることに成功した。さらに、ナノポア内でより効率よく増強電場を発生させるためのプラズモニックナノポア構造の作製に成功した。
2: おおむね順調に進展している
本実験に用いる量子ドットの合成を終え、その量子ドットの発光波長を合成後に変化させる条件も見出し、一連の研究成果を論文に発表している。また、量子ドットの発光増強や、より効率的に発光増強させるためのナノポア構造の開発にも成功しており、これらの成果についても既に論文発表を行なっている。
今後は量子ドットからの発光を前年度開発したオリジナルのプラズモニックナノポアを用いて、溶液中で量子ドットを発光増強させ、その光を用いたレージングを目指す。最終的には、様々な発光波長特性を有する量子ドットを用いて白色レージングを目指す。
すべて 2021 2020
すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)
ACS Applied Electronic Materials
巻: 3 ページ: 468～475
10.1021/acsaelm.0c01011
Journal of Applied Physics
巻: 127 ページ: 243109～243109
10.1063/5.0010418
ACS Applied Nano Materials
巻: 3 ページ: 3214～3222
10.1021/acsanm.9b02358
