ナノサイズの金属キラル構造による単層の光アイソレータ

具有纳米级金属手性结构的单层光隔离器

• 批准号: 20J23133
• 负责人: 古澤 岳
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J23133/
• 关键词: キラルメタマテリアル; 光学フィルタ; マイクロナノ加工

本研究は、金属ナノキラル構造が持つ可視光領域の強い円二色性を応用し、片側円偏光吸収による薄型・単層の光アイソレータの実現を目標に取り組んだ。今年度は、光アイソレータの実現に必要な光学特性である光領域で片側円偏光透過・片側円偏光吸収を示すキラルメタマテリアルの実機実証を遠赤外領域で達成した。本研究では動作理論の構築と実デバイスによる原理実証を並行して行った。動作理論構築では、有限要素シミュレーションの電磁場解析を用いて、片側円偏光吸収が発生する有望な条件を探索し、構造の形状と光学特性の関係を調査した。シミュレーション調査により赤外領域で片側円偏光透過・片側円偏光吸収を示すキラルメタマテリアルの有望条件を発見した。発見した有望構造に関して、フォトリソグラフィを用いて実デバイス化に取り組んだ。実デバイス製作は、一般的なマイクロナノ加工で用いられるリフトオフ等を用いて行った。その際に、デバイスを構成する金のマイクロキラル構造を2層構造で構成したため、2層目のパターニングの際に位置合わせ描画を行った。製作した金マイクロキラル構造を電子線顕微鏡で観察し、設計通りに製作できていることを確認した。製作した金マイクロキラル構造を遠赤外光に対して透明な樹脂に転写して透過型のデバイスを製作した。デバイスが示す円二色性を計測したところ、自然材料よりも桁違いに大きな円二色性を示すことが確認できた。また、シミュレーションの結果と比較したところ、実測値とシミュレーション結果の特徴が整合し、提案方法の妥当性を示すことができた。本手法は、前年度までのシミュレーション結果を考慮すると、共鳴構造をナノサイズまでスケールダウンすることで可視光での動作も見込める。そのため、本研究の最終目標である可視光における単層の光アイソレータの基礎的な特性を実現できたと言える。

In this study, the metal structure was selected to achieve the goal of maintaining the strong dichroic effect in the visible light field and the thin and single layer optical absorption in the film side. This year, the necessary optical characteristics for the realization of light absorption in the optical field are achieved in the optical field. This study aims to construct a theory of motion and demonstrate its principles. To investigate the relationship between the shape and optical properties of the structure and the application of finite element electromagnetic field analysis The investigation of the polarization of the film in the red field and the polarization of the film in the red field show the promising conditions for the polarization of the film. It is expected that the structure will be changed, and the software will be used to improve the system. For example, if you want to make a movie, you can use it to make a movie. The structure of the structure is composed of two layers. The structure of the structure is composed of two layers. The production of gold and silver structure, electronic micro-mirror inspection, design through the production of gold and silver The structure of the transparent resin is made of transparent resin. The dichroic property of natural materials is measured and confirmed. The results of the study were compared, the characteristics of the results of the study were integrated, and the appropriateness of the proposed method was demonstrated. This method takes into account the results of the previous year, the resonance structure, and the visible light. The ultimate goal of this study is to realize the fundamental characteristics of visible light and light in single layers.

项目成果

遠赤外領域で片側円偏光吸収を示すシングルミクロンスケールの2層Auキラル構造

单微米级两层Au手性结构在远红外区域表现出单侧圆偏振吸收

• 发表时间: 2021
• 作者: 古澤岳;関谷隆司;中村浩昭;菅哲朗
• 通讯作者: 菅哲朗

可視域で片側円偏光吸収特性を示す金ナノキラル構造

金纳米手性结构在可见光区域表现出单侧圆偏振光吸收特性

• 发表时间: 2020
• 作者: 古澤 岳;関谷 隆司;中村 浩昭;菅 哲朗
• 通讯作者: 菅 哲朗

Au Nanospirals Transferred onto PDMS Film Exhibiting Circular Dichroism at Visible Wavelengths

• DOI: 10.3390/mi11070641
• 发表时间: 2020-07-01
• 期刊: MICROMACHINES
• 影响因子: 3.4
• 作者: Furusawa, Gaku;Kan, Tetsuo
• 通讯作者: Kan, Tetsuo

光を操るシリコンプラズモンアンテナMEMS技術

操纵光的硅等离子体天线 MEMS 技术

• 发表时间: 2020
• 期刊: 応用物理
• 作者: Gake Tomoya;Kumagai Yu;Takahashi Akira;Hiramatsu Hidenori;Oba Fumiyasu;Zixia Wei;安永 竣，古澤 岳，大下 雅昭，菅 哲朗，
• 通讯作者: 安永 竣，古澤 岳，大下 雅昭，菅 哲朗，

Twisted and Contacted Au Micro-Rods 3d Chiral Metamaterials with Circular Dichroism Via an Absorptive Route in Long-Wavelength Infrared

通过长波红外吸收路径具有圆二色性的扭曲接触金微棒 3d 手性超材料

• 发表时间: 2023
• 作者: Gake Tomoya;Kumagai Yu;Takahashi Akira;Oba Fumiyasu;Zixia Wei;Gaku Furusawa
• 通讯作者: Gaku Furusawa