光物質科学、物性物理、近接場光学、ナノ計測、ナノフォトニクス、量子物質、単一分子技術

光と物質を極限まで操り、未来の光科学技術を拓く

研究背景

半導体デバイスの進歩に象徴されるように、物質をより小さなスケールで加工し、制御する精密工学は現代の科学技術の発展を支えています。極限光物質科学研究室では、ナノメートルから原子スケールに至る「極微の空間」、さらにフェムト秒に至る「極微の時間」で光を自在に操る先端光科学と、量子力学的な状態を利用して新たな物性や機能を生み出す量子物質科学との融合により、光と物質の相互作用が生み出す未知の現象を追究します。こうした最先端の光物質科学に立脚し、次世代デバイスの基盤となる光工学を創成します。

超高速ナノフォトニクス

光をナノ空間に閉じ込め、さらにフェムト秒で操る技術「超高速ナノフォトニクス」は、次世代の高機能光デバイスの小型化・省エネルギー化・高速化を支える研究分野です。本研究テーマでは、「原子層物質」という原子レベルの薄さで機能を発揮する量子材料において、「ポラリトン」という光と物質が混ざり合い、両方の性質を併せ持つ状態を深く理解するとともに、それを利用した革新的なナノ光機能の創出を目指します。

ピコオプティクス

近接場光学は、回折限界という物理的制約を超えて、ナノ空間に光を閉じ込めて操る研究分野です。その最前線では、ナノメートルを下回るスケールで光を制御する研究が進んでいます。本研究テーマでは、鋭い金属探針の先端に光を集中させ、それを精密に制御する「探針増強近接場光学」という手法を用いて、極微空間における光と物質の相互作用を解明します。さらに、その知見を原子や分子を一つひとつ調べ、操る技術へとつなげ、新しい光学「ピコオプティクス」の開拓を目指します。

ナノ計測イノベーション

「超高速ナノフォトニクス」や「ピコオプティクス」を切り拓くには、極微空間で起こる現象や超高速の変化を捉える新たな計測技術が不可欠です。本研究テーマでは、探針増強近接場顕微分光と超高速非線形分光の先端技術を融合し、時空間極限における光学現象や光－物質相互作用を直接観測する新しい手法を開発します。さらに、AIを活用した装置開発や、測定・データ解析の自動化を実現し、未知の現象の発見と新たな機能の創出につながるナノ計測イノベーションを目指します。

先端研究を通じた創造的研究者のエンパワーメント

多様化・複雑化する社会課題の解決において、高度な専門性と創造性を備えた博士人材の重要性が増しています。極限光物質科学研究室では、上記の先端研究を通じて、自ら問いを立て、その探究に必要な技術や方法論を自身で創り出せる研究者を育成します。博士を目指す学生には、研究課題の設定と計画の立案から、装置・計測手法の開発、実験・解析、成果発信まで、一連の研究を主体的に進める総合力を養います。さらに、国内外の研究者との異分野融合研究を通じて、多様な視点を取り入れる柔軟性と協働する力を磨き、国際的に活躍できる創造的研究者への成長を支援します。

産学連携について

• 本学の産学連携制度