NEDO 官民による若手研究者発掘支援事業 「若サポ」
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ビジョン
本研究では、分子と光ナノ材料との結合を利用して、分子吸収を大幅に増強する。これにより、Kirchhoffの放射の法則に基づいて、熱放射強度を増強することで、分子由来の超狭帯域放射を実現することを目指す。
これまで中赤外の光源では、放射光源、中赤外LED、量子カスケードレーザーなどの技術が確立されてきた。放射光源は大出力が得られるが、黒体放射則により、非常に広帯域の放射をバンドパスフィルターなどの高価な光学部品で取り出すことが必要であった。またLEDは量子効率が低く十分な輝度が得にくい。量子カスケードレーザーは高価で消費電力に難がある。これらの既存光源の持つ課題を解決できるような新たな赤外光源を実現することを目指す。本研究では、金属-誘電体-金属ナノ構造からなるメタ表面と呼ばれる新しい材料で、分子振動を増強することで分子由来の放射ができるデバイスを作る。これにより、分子振動計測には必要十分な光源を実現することができる。使う誘電体を制御することにより、所望の波長に十分な輝度を持つオンデマンド光源を目指す。
最終用途例
APPLICATION
VOC検出による環境モニタリング、呼気分析などの医療応用に適応できるセンサー光源として利用できます。
強み
分子検出のため、波長の単色化など高価な光学部品を使う必要があります。
本メタ表面デバイスを使えば、そのような部品を一切使わずに、これまでのLEDよりも狭帯域、高輝度の光源を実現できることが強みです。
テクノロジー
中赤外のプラズモニクス・メタ表面材料は、サブミクロンからマイクロメートルサイズの構造で出来ています。密着露光やi線ステッパによる縮小露光など、容易に大面積化ができる技術で、将来的な産業応用にも適したプロセスが使えます。
共同研究仮説
中赤外分光技術は、科学分野にとって歴史のある学問分野で、今日では学生実験や学部教育でも必須の科目です。その一方で、ナノフォトニクスの発展に伴って、再度新たな光デバイスの構築などが注目されている分野でもあります。中赤外プラズモニクス・メタ表面技術で、世界に先駆けていち早く研究を展開してきた私の研究グループと、共同研究を通して、新たな光技術を開拓しませんか？
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研究者
2004年3月 北海道大学理学部化学科卒業 学士（理学）（北海道大学）
2006年3月 北海道大学大学院理学研究科化学専攻修士課程修了 修士（理学）（北海道大学）
2009年3月 北海道大学大学院情報科学研究科生命人間情報科学専攻博士課程修了
博士（情報科学）（北海道大学） 取得
2008年4月～2009年3月日本学術振興会特別研究員（DC2）
2009年4月～2010年3月日本学術振興会特別研究員（PD）
2010年4月～2011年3月北海道大学電子科学研究所博士研究員
2011年4月～2013年3月横浜国立大学助教（テニュアトラック）
2013年4月～2014年12月横浜国立大学准教授（テニュアトラック）
2015年1月～現在まで 横浜国立大学 准教授
文部科学大臣表彰若手科学者賞（2021年）
日本分析化学会奨励賞（2020年）
田中貴金属記念財団萌芽賞（2020年）
田中貴金属記念財団奨励賞（2021年、2022年）
