2020-11-12 科学技術振興機構,桐蔭横浜大学
ポイント
- 物体表面の応力分布などを可視化するために、円偏光を高感度に検出する技術が求められていた。
- 鉛ペロブスカイト系化合物と光学活性有機分子からなる結晶薄膜により、円偏光を高感度に検出するフォトダイオードを開発した。
- 偏光検出装置の高感度化、小型化や新たなセンシング技術への展開が期待される。
ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、ＪＳＴの石井 あゆみ さきがけ専任研究者 （桐蔭横浜大学 大学院工学研究科 特任講師）は、鉛ペロブスカイト系化合物に有機キラル分子を導入した結晶薄膜により、フィルターなしで円偏光を検出するフォトダイオードを開発しました。
物体表面の傷、異物、ゆがみなどを可視化するために、光の振動方向「偏光」を検出する技術があります。さらに、偏光した光が左右に回転する「円偏光」を検出すると、応力の強度や分布も識別できます。
現在カメラや光センサーなどの光検出部に使われているフォトダイオードは、偏光を直接識別できないので、各種のフィルターと組み合わせ、光を空間的に分離する必要があります。このような素子構造のため光の検出感度が低く、特に円偏光の検出は非常に困難です。そこで、偏光をフィルターレスで検出できるセンサーの開発が望まれていました。
本研究では、鉛ペロブスカイト系化合物と、右手と左手のように重ね合わせることができない掌性（キラリティ）を持つ有機分子からなる有機－無機ハイブリッドのキラル結晶薄膜を作製し、その１次元鎖状構造のらせん方向によって左右の円偏光を選択的に吸収できることを明らかにしました。さらに、これを用いて作製したフォトダイオードで、円偏光の回転方向をフィルターレスでは世界最高の感度で検出することに成功しました。
これまで可視化できなかった物体の情報や応力の認識など、新しいセンシング技術としてさまざまな可能性が期待されます。
本研究成果は、２０２０年１１月１１日（米国東部時間）に国際科学誌「Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓ」のオンライン版で公開されます。
本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。
戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ）
研究領域：「光の極限制御・積極利用と新分野開拓」
（研究総括：植田憲一 電気通信大学 名誉教授）
研究課題名：「有機‐無機ハイブリッド界面を利用した一光子センシング技術の創出」
研究者：石井 あゆみ（桐蔭横浜大学 大学院工学研究科 特任講師）
研究実施場所：桐蔭横浜大学
研究期間：平成２９年１０月～令和３年７月
＜論文タイトル＞
- “Direct detection of circular polarized light in helical 1D perovskite-based photodiode”
（１次元らせんペロブスカイトによる円偏光検出） - ＤＯＩ：10.1126/sciadv.abd3274
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
石井 あゆみ（イシイ アユミ）
桐蔭横浜大学 大学院工学研究科 特任講師
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
嶋林 ゆう子（シマバヤシ ユウコ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
＜報道担当＞
科学技術振興機構 広報課
桐蔭横浜大学 研究推進部
