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【創刊36周年特集】ナノフォトニクス研究の最新動向

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巻頭言
Introduction to Special Issue

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ナノフォトニクスのための動的光学理論と生体応用
Dynamic Optical Response Theory for Nanophotonics and Bio-applications

　ナノ領域での物質の光学応答を取り扱う様々な理論手法が開発されてきたが,本稿では,特に我が国が先導する光電磁波による力学的作用(光誘起力)によるナノ物質集団の動的過程や配列制御の理論手法の開発状況について概説する。また,これらの手法の応用例として,集光された径偏光ビームの縦電場で配列された銀ナノ粒子間に形成される動的ナノギャップ中の分極反転モードと分子の相互作用による新奇光反応制御の提案,および規則正しく配列されたナノホールアレイとランダムに配置されたナノ突起の複合構造における微生物の光誘導型高感度検出法の原理開拓の2つのトピックを中心に紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 3次元トラップされたナノギャップにおける分極反転モードの動的制御
　2.1　光誘起力の一般理論とナノ粒子集団への適用
　2.2　光誘起力ナノ・メトロポリス法(LNMM)の概要
　2.3　集光径偏光ビームによるナノ粒子集団トラップ
3. ランダムナノ突起を付与したナノホールアレイバイオセンサにおける光学現象
　3.1　ナノホールアレイの表面デザインによる光学応答制御
　3.2　微生物由来のバイオフィルム検出への応用
　3.3　光誘起力によるウイルスの検出部位への誘導
4. まとめ

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自己クローニングフォトニック結晶とその産業的な諸応用
Auto-Cloning Photonic Crystal and its Industrial Applications

　フォトニック結晶は光の波長オーダの周期構造により特異な光学特性を発現させるという本質により,構造のパラメータを制御することで,従来の光学材料では得られない高い制御性を実現することができる。本稿では自己クローニングフォトニック結晶によって実現できる新たな光学素子と応用例について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. 自己クローニング法と自己クローニングフォトニック結晶
3. 偏光子・波長板としてのフォトニック結晶
4. 偏光計測センサへの応用
5. 光通信回路への応用
　5.1　薄型波長板
　5.2　階段近似型フォトニック結晶レンズ
　5.3　偏光分離素子
6. まとめ

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ナノ金属構造体を用いた分光計測技術
Nanospectroscopy Using Metallic Nanostructures

　金属ナノ構造体に光を照射すると,自由電子の集団的振動である表面プラズモンがフォトンと結合しながら共鳴的に誘起される。この現象を利用した,ナノスケール空間分解能を実現するラマン顕微分光法や特定のタンパク質がDNA に結合することで生じる構造変化を計測する技術,さらに金属ナノ構造体を原子スケールにすることで生じる量子サイズ効果により蛍光性を発現するナノクラスターについて紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 金属ナノ構造とフォトンの相互作用
3. 局在表面プラズモンによるラマン分光ナノ計測・分子ナノイメージング
4. 金ナノダイマー構造を用いたDNA立体構造変化の観察
5. 蛍光性金属ナノクラスター
6. 終わりに

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ナノ粒子フォトニクス:発光・受光素子への応用
Nanocrystal Photonics: Light Emitting Devices and Photodetectors

　単一ドット分光と光子相関分光により,コロイドナノ粒子の光学特性の理解が大きく進んだ。ナノ粒子量子ドットを用いた発光ダイオード(QD-LED)の効率が著しく向上し,実用化が進みつつある。また,新しい光検出器や太陽電池への応用が期待されている。フォトニクス応用で必要となるナノ粒子の基礎特性について議論する。

【目次】
1. はじめに
2. 単一ドット分光
3. 光子相関分光
4. ナノ粒子の特徴を利用した発光・受光デバイス
5. まとめ

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局在プラズモンの人工光合成への展開
Artificial Photosynthesis Utilizing Localized Surface Plasmon Resonance

　太陽光をエネルギー源としてエネルギー物質を製造する人工光合成は,人類の持続可能性に貢献する技術である。一方,金属ナノ微粒子が示す局在プラズモンは太陽光のスペクトルを有効に利用可能な光捕集アンテナとして研究されてきた。本稿では,局在プラズモンを利用した人工光合成の例として,水分解,窒素固定,二酸化炭素固定の現状について解説する。

【目次】
1. はじめに
2. 人工光合成
3. 局在表面プラズモン
4. 局在プラズモン誘起水分解
5. 局在プラズモン誘起アンモニア合成
6. 局在プラズモン誘起に基づく二酸化炭素還元
7. おわりに

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[ Material Report -R&D- ]

ジクロロシクロホスファゼンオリゴマーの新規重合
Nobel Polymerization of Dichlorocyclophosphazene Oligomers

　環状ジクロロホスファゼンオリゴマー(NPCl2)x(x=3～10)および(NPCl2)y(y=4～10)と有機硫黄化合物の濃度を変え,クロロベンゼン溶媒に溶解し重合温度及び時間を変化し重合させた。得られた直鎖状重合体(NPCl2)nの活性塩素原子をアニリンで置換安定化し,分離精製した重合体[NP(NHPh)2]nの分子量を調べた。その結果(NPCl2)xの濃度を高くすると,分子量の大きい重合体が得られ,また(NPCl2)yの濃度を低くすると分子量が大きくなることが分かった。

【目次】
1. はじめに
2. 直鎖状重合体(NPCl2)n
　2.1　PNC の重合方法と重合機構
　2.2　環状ジクロロホスファゼンオリゴマー(NPCl2)x(x=3～10)および(NPCl2)y(y=4～10)の重合

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[ Material Report -R&D- ]

高温300℃動作半導体デバイス用の高性能放熱基板の開発
Developments of High Performance Heat Dissipation Substrates for High-Temperature (300℃) Operating Semiconductor Devices Mounted on Semiconductor Modules

　近年,急速な技術進歩を続ける半導体モジュールに実装される,高温下で動作する半導体デバイスに対応した放熱基板が求められている。今回,300℃で動作する半導体デバイスの放熱に適し,性能向上とコストダウンが図れる新しい放熱基板と放熱基板電極の開発に成功したので紹介する。併せて,この製品を使用した新しいIGBTモジュールと新しいLEDユニットの構造モデルを紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 放熱基板と放熱基板電極の概要
3. 放熱基板と放熱基板電極の必要特性
　3.1　線膨張係数(TC:Thermal Conductivity)
　3.2　熱伝導率(CTE:Coefficient of Thermal Expansion)
　3.3　電気伝導率IACS(International Annealed Copper Standard)
　3.4　Ni系メッキ性
4. 放熱基板の開発の歴史
5. 新しい放熱基板の企画ダーウイン300
　5.1　GNZM・T(新CuMo,新CuW)
　5.2　GNZM・H(新構造CuMo)
　5.3　GNZM・D(金属Dia)
6. 放熱基板の市場
7. おわりに

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IoT時代のセキュリティ対策―繋がる時代に求められる安心・安全―(5)

医療現場におけるIoTセキュリティ
IoT Security in the Medical Field

　医療現場では,IoTという言葉が出る前からネットワーク化が進んでいる。確実なデータ収集ということから通信対応医療機器は当たり前になるが,どうしも患者と関連する機微な情報を扱うことも多く,今後は在宅医療など,オープンな中での利用が増える。また,多種の機器やシステムとの連携でもあるので,セキュリティについても柔軟な対応が求められる。

【目次】
1. はじめに
2. 医療現場の現状
3. 最近の動向
4. 医療におけるIoTの展望
5. 医療はインターネット接続なのか?
6. 医療におけるセキュリティとは
7. クラウドも1つの方法
8. 医療系IoTでの通信セキュリティの考慮点
9. 電波管理も重要
10. 通信インフラを考える
11. 全体でのセキュリティ対応
12. まとめ