テラヘルツ・赤外光電場の3次元制御と階層的トポロジーを持つ物質のナノスケール分析

太赫兹/红外光电场的三维控制及分级拓扑材料的纳米级分析

基本信息

批准号：
21H01746
负责人：
河野行雄
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01746/
关键词：
テラヘルツ赤外テラヘルツ波顕微測定テラヘルツ光赤外光

项目摘要

テラヘルツ（THz）～赤外光の光子エネルギーは、様々な低・中・高分子の振動や分子間相互作用、水素結合や固体結晶中電子や格子の振動に対応する重要な領域であるため、THz・赤外計測はこれらを探求する強力なツールとしての期待が高い。ところが、光の中では波長が非常に長いため、画像化計測の空間分解能が光の波長程度に制限される回折限界の問題が顕在化する。そのため、サブ波長領域のTHz・赤外物性研究は未成熟の新規開拓分野となっている。さらに計測の対象となる物質・分子科学の点からは、近年、材料やデバイスの幾何学的な性質が物性や機能に大きく関係することが見出されており、3次元空間での軸選択的な分析が求められている。本研究は、赤外・THz光の分布を、サブ波長分解能、周波数可変、かつ方向選択的にイメージングする技術を実現し、特徴的な階層的トポロジーを持つ物質へ適用することを目的とする。今年度は、サブ波長領域へ光を集める構造体を作製し、電磁界シミュレーションの結果に合致した周波数応答特性を観測した。この構造体では、表面パターンに応じて光の自由度を制御することが可能である。

太赫兹（THz）到红外光的光子能量是对应于固体晶体中各种低、中、高分子的振动、分子间相互作用、氢键以及电子和晶格的振动的重要区域。期望作为探索这些问题的有力工具。然而，由于光的波长极长，衍射极限的问题变得明显，成像测量的空间分辨率受限于光的波长。因此，亚波长区域太赫兹/红外物理性质的研究是一个不成熟的新领域。此外，在作为测量学科的材料和分子科学方面，近年来发现材料和器件的几何性质与其物理性质和功能有很大关系，并且对轴选择性进行了彻底的分析。必需的。本研究的目的是实现一种具有亚波长分辨率、可变频率和方向选择的红外和太赫兹光分布成像技术，并将其应用于具有特征层次拓扑的材料。今年，我们创建了一种将光聚焦在亚波长区域的结构，并观察到与电磁场模拟结果相匹配的频率响应特性。利用该结构，可以根据表面图案来控制光的自由度。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

シート状広帯域テラヘルツ・赤外撮像センサと全方位検査分析応用

片状宽带太赫兹/红外成像传感器及全向检测分析应用

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
河野行雄
通讯作者：
河野行雄

Stretchable broadband photo-sensor sheets for nonsampling, source-free, and label-free chemical monitoring by simple deformable wrapping

可拉伸宽带光传感器片，通过简单的可变形包装实现非采样、无源、无标签的化学监测

DOI：
10.1126/sciadv.abm4349
发表时间：
2022-05-01
期刊：
Science Advances
影响因子：
13.6
作者：
Kou;T. Araki;R. Utaki;Y. Tokumoto;M. Sun;Satsuki Yasui;Naoko Kurihira;Yuko Kasai
通讯作者：
Yuko Kasai

カーボンナノ材料のテラヘルツ検出・撮像デバイスへの応用

碳纳米材料在太赫兹探测与成像器件中的应用