2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on THz Spectroscopy Using MEMS Chiral Metamaterial
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18H01843
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
菅 哲朗 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (30504815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小西 邦昭 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60543072)
神田 夏輝 東京大学, 物性研究所, 助教 (60631778)
岩瀬 英治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70436559)
高橋 英俊 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90625485)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | キラルメタマテリアル / メタマテリアル / MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、テラヘルツ（THz）周波数帯において、タンパク質などの分子に、円偏光を照射して透過光を計測するだけで立体構造を調べることができる、新しい分光技術の確立に向けて、応答を増幅するために重要なキラルメタマテリアルの研究に取り組んだ。THz周波数帯は有用な分子の振動吸収スペクトルを多く含み、とくに、左右円偏光の吸収率の差からなる振動円偏光二色性スペクトルを計測できれば、分子の立体配置構造である3次元キラル構造の情報を得ることができ、医療や創薬など多方面で大きな効果が期待されている。しかし、円偏光二色性信号は微弱なので、現時点で計測技術は確立していない。そこで、大きな電場強度を持つ近接場光を、右円偏光・左円偏光両方に対して生成し、分子（物質）と円偏光の相互作用を増強して信号レベルの増大をはかり、THz振動円偏光二色性スペクトル計測の実現を目指す。この目的ために、申請者ら独自の円偏光と強い共鳴を示し、キラリティ切り替え可能な3次元MEMSメタマテリアルの実現に取り組んだ。そのために、代表者らが提案している直径150μmの平面らせんキラルメタリアルをベースに、強い円偏光共鳴を実現する構造を検討した。
2018年度において、らせんの中心を機械的に引っ張り上げる様式に変更し、基本的な試作を進めていたが、構造の歩留まりの悪さなどの問題があった。そこで、本年度はこれまで使っていた、Parylene-Paryleneボンディングではなく、Paryleneとハイアスペクトな構造が製作できるSU-8を用いたボンディング技術を確立した。これにより、歩留まりの問題であったらせん構造の破壊を免れ、一定の歩留まりの向上が得られた。THz-TDSにより一定の円偏光二色性を確認したが、しかし、Paryleneの剥離等の問題があり、Parylene-Siの密着性向上などの課題が判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナウイルスの流行により、大学へ入構の禁止、学外での実験の制限があったため、やや遅れがみられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
Paryleneの剥離等の問題があり、Parylene-Siの密着性向上などの課題が判明したが、この問題はSi表面の化学物質修飾などにより改善可能である。また、SU-8のアスペクト高さの最適化や、プロセス途中でのAuの剥離を防止する措置など、プロセスの向上を図るべき点がいくつか見られた。こうした点に配慮しながら、研究を進めていく。また、レーザ加工のラージスケールでらせん構造を試作することにより、変形後のらせん構造が示す形状を実験的に評価することができる。これにより、試作に時間を要するMEMSプロセスを経ずに、すみやかに評価を進めることができる。ラージスケールによる評価を進めつつ、歩留まりよく大変形を示す構造の実現を進めていく。さらに、コロナの中で実験実施などは一定の制約が存在するが、対策を講じて実験実施を進める。
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