what we do

光の運動量変化に伴う力学的作用(光圧)を利用した光ピンセットは、バイオ分野での重要なツールとして2018年にノーベル賞を受賞しました。この光ピンセットは、レーザービームの形状より光圧を制御して物体を操作するというものになり、対象となる物体は球形状のマイクロスケールの粒子に制限されていました。そこで私達は、光の受け手側であるナノ構造で光圧を制御する逆転の発想によってこれらの制限・制約を克服するナノ構造の光圧アクチュエータを世界に先駆けて提案しており、生体計測から生体機能制御への応用に新しい道を開くものとして期待されます。研究室では、右図で示すように、先端微細加工技術、光計測制御技術、電磁場シミュレーションをベースに、プラズモニック構造、メタマテリアル・メタサーフェス、フォトニック結晶...等の人工ナノ構造と光との相互作用の学理を攻究することで、幅広いサイエンスとテクノロジーにインパクトを与える革新的基盤技術、ナノ構造光圧アクチュエータという新たな価値創造を目指していますこれにより、バイオ応用だけでなく、光学浮上技術、それを用いた共振器オプトメカニクス、超高感度力センサ、非破壊光子検出、巨視的量子性の検証、さらには宇宙空間での超高速レーザー推進など様々な応用展開に挑戦します。私達のいる電子科学研究所に附属するナノテクノロジー研究センター には世界屈指のナノテク設備と熟練した技術スタッフが充実しており、これらをフルに活用して研究を進めます。学生さんには、記者会見で研究成果を説明したこちらの動画、ネットジャーナルの記事が参考になるかもしれません。

以下が現在進行中の主な研究テーマになります。

1. 人工ナノ構造と光の相互作用の学理

・線形・非線形光学的な運動量のナノ制御と保存則解明

      Nano Lett (2015), Nano Lett (2017), ACS Photon (2018), Phys Rev A (2020), ACS Photon (2022), Nanophotonics (2021).

新奇な光圧・光トルクの探索

      Nano Lett (2013), Phys Rev A (2019), Opt Express (2020).

キラル構造とスピン・軌道角運動量を持つ光渦との相互作用の解明

      APL Photon (2021), arXiv (2024).

2. 超高精度ナノ計測法の開拓

      ナノ構造に働く光圧・光トルク計測法の開拓

      ・光渦二色性分光イメージング計測の開発

            Rev. Sci. Instrum (2024).

3.ナノ構造光圧アクチュエータの創出とその応用展開

      ・人工ナノ構造による光駆動ナノアクチュエータの開拓

     Sci Adv (2020).

      ・局在プラズモン制御による自律制御型ナノアクチュエータの創出

      ・ナノ構造光圧制御に基づく光学浮上技術の創出