2013 Fiscal Year Annual Research Report
微細構造表面プラズモン共鳴による近接場光の波長制御とエネルギー変換
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24246037
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
花村 克悟 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (20172950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 康次 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70315159)
高原 淳一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90273606)
森本 賢一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (90435777)
若林 英信 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00273467)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | エバネッセント波 / 表面プラズモン / エネルギー変換 / 熱光起電力発電 |
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| Research Abstract |
本研究は、放射体表面に誘起される近接場光（エバネッセント波）、およびこの近接場光と表面近傍の伝ぱ光との合成波である表面プラズモンを自在に波長制御できる、周期的な微細構造や薄膜構造などの表面性状を、放射体表面近傍の電磁波動論や固体物性論などに基づいた分光学的アプローチにより明らかにするとともに、それを用いた、電力や光照明さらに電磁波輸送など画期的なエネルギー変換を試みることを目的とする。
本年度（平成25年度）においては、近接場光輸送を波長制御可能なピラー構造をタングステン表面に製作し、ピラー高さにより近赤外光（波長0.9～1.7ミクロン）の透過性が増大することを明らかにしている。また製作可能なピラー構造のアスペクト比による数値計算により、ピラー間の隙間が狭いときにはその隙間に生ずる表面プラズモンによる増強効果が支配的となり、広い場合にはピラートップ面間のエバネッセント波輸送による増強効果が支配的となることを明らかにしている。また、加熱されたタングステン平滑面にGaSb半導体光起電力電池表面をスペーサーを介して数百ナノオーダーまで近づけられる実験装置を製作し、発電実験を可能とした。さらに、クロム金属表面にミクロンオーダーのAu製スプリットリング共振器を多数配列し、放射光の波長制御が可能となることが実験的に示され、波長選択照明の可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度より、表面1000Kのタングステン表面と、GaSb電池表面を真空容器内でナノオーダーの距離まで近づけることに苦慮しているが、ようやく、ナノ粒子シリカあるいはシリカのスパッタにより、構築することができた。また、波長制御白熱電球照明を目指し、Au製スプリットリング共鳴器をクロム金属表面に製作できたことも大きな進捗となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値シミュレーションにより、様々なアスペクト比のピラー構造による波長制御ふく射輸送を見積もることができ、さらに材料物性とアスペクト比を最適化することで、ふく射輸送を強調できる波長チューニングが可能となることから、発電実験にこのピラー構造を組み込むことを計画している。また、スプリットリング共鳴器のサイズを小さくすることを試み、可視光全域の放射率向上を目指す。
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Research Products
(16 results)
