IWANAGA Masanobu

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Name
IWANAGA Masanobu
URL
https://www.nims.go.jp/nanophoto/iwanaga
Affiliation
National Institute for Materials Science
Research funding number
20361066
ORCID ID
0000-0002-8930-6940

Education

 
 
 - 
2003
Graduate School, Division of Human and Environmental Studies, Kyoto University
 
 
 - 
1998
Faculty of Science, Kyoto University
 

Published Papers

 
Hiroyuki Kurosawa, Bongseok Choi, Masanobu Iwanaga
Nanoscale Research Letters   13(1)    Dec 2018   [Refereed]
This study focuses on the experimental and numerical investigations to establish the degradation characteristics of a metasurface polarizer. The metasurface has a stacked self-complementary structure that exhibits a high extinction ratio of the or...
Masanobu Iwanaga
Applied Sciences   8(8) 1328   Aug 2018   [Refereed]
All-dielectric metasurfaces are an emerging subfield in photonics. Light-wave manipulation has been extensively explored in these metasurfaces. Although light–matter interaction has been also investigated in these metasurfaces, only a limite...
Masanobu Iwanaga, Takaaki Mano, Naoki Ikeda
ACS Photonics   5(3) 897-906   Mar 2018   [Refereed]
Light--matter interaction exploiting plasmons is attracting great interest in terms of a new twist, hot electrons. We designed a basic configuration to couple plasmonic metasurfaces with a layer of quantum dots (QDs) embedded in semiconductors and...
Masanobu Iwanaga, Takaaki Mano, Naoki Ikeda
Applied Physics A   124(2)    Feb 2018   [Refereed]
We report the first experimental finding of nonlinear responses of photoluminescence (PL) intensity in coupling systems of plasmonic metasurface and InAs quantum dots (QDs) embedded in a GaAs substrate. We numerically design the coupling systems a...
Hiroyuki Kurosawa, Masanobu Iwanaga
RSC Advances   7(59) 37076-37085   Jul 2017   [Refereed]
We report efficient sensing platforms to obtain artificially enhanced optical signals from near-infrared fluorescent molecules with emitting wavelengths in 1.1 Texm range, which corresponds to the so-called living-body window. Prominent enhancem...
Masanobu Iwanaga
Applied Sciences   7(5) 458   Apr 2017   [Refereed]
Plasmonic materials are expanding their concept; in addition to noble metals that are good conductors even at optical frequencies and support surface plasmon polaritons at the interface, other metals and refractory materials are now being used as ...
Yoshimasa Sugimoto, Masanobu Iwanaga, Hideki T. Miyazaki
Micro-and Nanophotonic Technology, Wiley-VCH   269-289   Mar 2017
The fabrication and transmission characteristics of a large-area, SP-RGB color filter consisting of a periodic hole array on an Al thin film fabricated by ultra-violet-NIL. The fabrication of large-scale, Au-coated, stacked complementary plasmonic...
Hiroyuki Kurosawa, Bongseok Choi, Yoshimasa Sugimoto, Masanobu Iwanaga
Optics Express   25(4) 4446   Feb 2017   [Refereed]
High-performance ultrathin polarizers have been experimentally demonstrated employing stacked complementary (SC) metasurfaces, which were produced using nanoimprint lithography. It is experimentally determined that the metasurface polarizers compo...
Ultrathin Polarizers and Waveplates Made of Metamaterials
IWANAGA, Masanobu
Micro- and Nanophotonic Technologies   249-268   Jan 2017   [Refereed]
In this chapter, we address recent progress in light manipulations with metamaterials (MMs). At the early stage of MMs studies, novel phenomena such as artificial magnetism,, negative refractive index, super-resolution, etc attracted great interes...
Super-resolution lens array made of metamaterials
岩長 祐伸
光アライアンス   27(11) 6-9   Nov 2016
メタマテリアルを材料として作製した光学超解像レンズアレーについて、その動作原理、作製法、光学性能について解説する。
Bongseok Choi, Masanobu Iwanaga, Yoshimasa Sugimoto, Kazuaki Sakoda, Hideki T. Miyazaki
Nano Letters   16(8) 5191-5196   Aug 2016   [Refereed]
Lanthanoid series are unique in atomic elements: one reason is because they have 4f electronic states forbidding electric-dipole (ED) transitions in vacuum, and another is because they are very useful in current-day optical technologies such as la...
Masanobu Iwanaga, Bongseok Choi, Hideki T. Miyazaki, Yoshimasa Sugimoto
Nanoscale   8(21) 11099-11107   Apr 2016   [Refereed]
Plasmon-enhanced optical processes in molecules have been extensively but individually explored for Raman scattering, fluorescence, and infrared light absorption. In contrast to recent progress in interfacial control of hot electrons in plasmon--s...
Optical super-resolution imaging with hyperlens array
岩長 祐伸
応用物理   85(4) 290-295   Apr 2016   [Refereed]
通常の光学顕微鏡の限界である回折限界を超えてより高い空間分解能を得る努力は多様化してきている.本稿では,光の特異な伝搬モードをもつメタマテリアルを材料として作製したハイパーレンズアレーを用いて光学超解像を得る方法について紹介する.この方法は蛍光タンパク質による染色技術やレーザー光による非線形光学過程,イメージ復元のためのアルゴリズム処理を必要とせず,直接的な超解像法として通常の光学顕微鏡を自然に拡張するという特徴がある.
Fabrication and Application of Light Emitting Optical Metasurfaces
宮崎 英樹, 岩長 祐伸
THE REVIEW OF LASER ENGINEERING   44(1) 10-14   Jan 2016   [Refereed]
新しいタイプの光メタマテリアルとして,光を自在に制御する極薄の2次元構造である「メタ表面」が注目を集めている.3次元的な光波メタマテリアルに比べて,メタ表面は作製が容易で,金属の吸収損失の影響を受けにくい.特に近年のナノインプリントリソグラフィ技術の発展により,メタ表面の実用化の可能性が増してきた.メタ表面は自由度の高い光波面の制御を実現する.また,大きな輻射場状態密度を通じて様々な光学過程を増強する.本稿では,熱放射と蛍光を増強する光放射メタ表面について,最近の成果を紹介する.
Mold fabrication with nm precision employing UV nanoimprint lithography
岩長 祐伸
プラスチックス   66(12) 6-10   Dec 2015
ナノメートル級の高精度で大面積を高スループットに加工する技術としてUVナノインプリント法を紹介する。プラスチック材料用のナノ構造金型作りの手法としても有用であると考えられる。
Hideki T Miyazaki, Takeshi Kasaya, Hirotaka Oosato, Yoshimasa Sugimoto, Bongseok Choi, Masanobu Iwanaga, Kazuaki Sakoda
Science and Technology of Advanced Materials   16(3) 035005   Jun 2015   [Refereed]
パッケージングされ、メンブレン電熱ヒータと集積化された2波長メタ表面熱放射光源を、大量生産可能で低コストな紫外線ナノインプリントリソグラフィ法と可溶性紫外線レジストを用いた単層リフトオフ法にて作製した。さらにこの光源を赤外CO2濃度計測に実際に応用した。この平面型Au/Al2O3/Auメタ表面光源では、直交した長方形Auパッチが交互に配列され、CO2濃度計測に必要な波長4.26 umと3.95 umの赤外光がほぼ完全黒体放射され、その際の必要電力は、従来光源に比べて31%低減された。この結...
Bongseok Choi, Masanobu Iwanaga, Hideki T. Miyazaki, Yoshimasa Sugimoto, Akihiro Ohtake, Kazuaki Sakoda
Chemical Communications   51(57) 11470-11473   Jun 2015   [Refereed]
We have experimentally shown significant suppression of metal-induced fluorescence (FL) quenching on plasmo-photonic metasurfaces by incorporating self-assembled monolayer (SAM) of sub-nm thickness. The FL signals of rhodamine dye molecules have b...
Masanobu Iwanaga
Photonics   2(2) 468-482   May 2015   [Refereed]
Metamaterials (MMs) are subwavelength-structured materials rapidly developed in this century and have various potentials to realize novel phenomena such as negative refraction, cloaking, and super-resolution.Theoretical proposals for the super-res...
Masanobu Iwanaga, Bongseok Choi
Nano Letters   15(3) 1904-1910   Mar 2015   [Refereed]
We constructed plasmo-photonic crystals in which efficient light-trapping, plasmonic resonances couple with photonic guided resonances of large density of states and high-quality factor. We have numerically and experimentally shown that hetero-pla...
Masanobu Iwanaga, Bongseok Choi, Hideki T. Miyazaki, Yoshimasa Sugimoto, Kazuaki Sakoda
Journal of Nanomaterials   2015 1-7   Feb 2015   [Refereed]
We show an effective procedure for lateral structure tuning in nanoimprint lithography (NIL) that has been developed as a vertical top-down method fabricating large-area nanopatterns. The procedure was applied to optical resonance tuning in stacke...
Bongseok Choi, Masanobu Iwanaga, Tetsuyuki Ochiai, Hideki T. Miyazaki, Yoshimasa Sugimoto, Kazuaki Sakoda
Applied Physics Letters   105(20) 201106   Nov 2014   [Refereed]
We have produced nanoimprinted silicon-on-insulator (SOI) substrates with high precision and applied them for fluorescence (FL) enhancement of typical dye molecules of Rhodamine series. We experimentally found that the FL signals on the nanoimprin...
H. T. Miyazaki, T. Kasaya, M. Iwanaga, B. Choi, Y. Sugimoto, K. Sakoda
Applied Physics Letters   105(12) 121107   Sep 2014   [Refereed]
平面型MIM(金属/誘電体/金属)共振器をサブ波長配列し,CO2濃度計測に必要な波長4.27 umと3.95 umの赤外光だけを放射する赤外熱放射メタ表面を実現した.各辺が各波長に共鳴する長方形共振器を交互に90°向きを変えて配列し,さらに格子定数を各共振器の断面積に合わせて最適化することにより,偏光や入射角に依らず2波長で完全吸収(完全黒体放射)を示す構造を設計した.誘電体層をAl2O3,金属層をAuとし,電子線リソグラフィ,リフトオフにて作製したメタ表面が偏光に依らず目的の2波長でのみ...
Masanobu Iwanaga
Applied Physics Letters   105(5) 053112   Aug 2014   [Refereed]
Limit of resolution of conventional optical microscopes has never reached below 100 nm under visible light illumination. We show that numerically designed high-transmittance hyperlens array (HLA) is implemented in an optical microscope and works i...
Qinghui Shou, Koichiro Uto, Masanobu Iwanaga, Mitsuhiro Ebara, Takao Aoyagi
Polymer Journal   46(8) 492-498   Aug 2014   [Refereed]
We focus on gold nanorods which have high absorption of near infrared light and corresponding high efficiency of heat generation
Bongseok Choi, Masanobu Iwanaga, Hideki T. Miyazaki, Kazuaki Sakoda, Yoshimasa Sugimoto
Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS   13(2) 023007   Apr 2014   [Refereed]
We fabricated large-area stacked complementary plasmonic crystals (SC PlCs) byemploying ultra violet nano-imprint lithography. The SC PlCs were made on silicon oninsulator substrates consisting of three layers: the top layer contacting air was ape...
Masanobu Iwanaga
Progress In Electromagnetics Research   132 129-148   Jan 2014   [Refereed]
Electromagnetic (EM) eigen modes in a fishnet metamaterial (MM) slab have comprehensively analyzed in an experimental configuration, based only on precise solutions of Maxwell equations. The EM eigen modes were directly detected from light-absorpt...
光メタマテリアルの現在とこれからの研究開発テーマ
岩長 祐伸
研究開発リーダー   10(7) 27-29   Oct 2013
人工電磁波媒体として2000年以降に急速に発展したメタマテリアルはこれまで実現されてこなかった様々な現象,機能をもたらしている.転送光学という概念を生み出し,負の屈折現象やクローキング(隠れ蓑現象)などの新規な光学(電磁波)現象を数々見出すことにつながった点でメタマテリアルは新生面を拓いたと言える.本稿では,光メタマテリアルの現状を鑑みて課題を整理し,これから先有望となると考えられる研究開発テーマについて述べる.
Masanobu Iwanaga
Science and Technology of Advanced Materials   13(5) 053002   Oct 2012   [Refereed]
A decade research on metamaterials (MMs) has yielded great progress in artificial electromagnetic materials over a wide frequency range from microwaves to optical frequencies. This review outlines the achievements in photonic MMs that are able to ...
Masanobu Iwanaga, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto
Physical Review B   85(4)    Jan 2012   [Refereed]
We have experimentally and numerically examined resonant modes in plasmonic crystals (PlCs) of coaxial metallic nanostructures. Resonance enhancements of local electromagnetic (EM) fields were evaluated quantitatively. We clarified that a local mo...
Metamaterials in optical frequencies
岩長 祐伸, 宮崎 英樹, 杉本 喜正, 迫田 和彰
オプトロニクス   30(12) 59-62   Dec 2011
可視から近赤外の波長領域(光波領域)で働くメタマテリアルの開発では,次の2つの課題を考慮する必要がある。すなわち,波長よりも小さな単位構造を周期的に配列するための金属材料の加工技術の開発と,光波領域では無視できない金属の誘電損失を低減するデバイス構造の探索である。これらの観点から見ると,マイクロ波領域で数多くの作製例がある3次元メタマテリアルは,加工技術と誘電損失の両面で光波領域での実現はたいへんチャレンジングである。そこで我々は, 平成22年度から5年計画ではじまった文部科学省科学研究費...
プラズモニクス材料―メタマテリアルを用いた極小光学素子―
岩長 祐伸
工業材料   60(1) 70-71   Dec 2011
現在、メタマテリアルの対象とする電磁波の波長はマイクロ波から光までを含む広範な範囲にわたるが、ここでは最近の結果、近赤外光から可視光に対する光の波長よりも薄い偏光制御素子について紹介する。
光波メタマテリアルの負の屈折現象を担うプラズモン共鳴
岩長 祐伸
O plus E   33(12) 1322-1326   Nov 2011
光波メタマテリアルで最も成功しているフィッシュネット・メタマテリアルを具体例として,そのプラズモン共鳴を直接的に解析し,共鳴の起源・特徴を明らかにした。とくに,最低次の共鳴は単一の共鳴であり,MIM面内で負の群速度をもつプラズモン共鳴として負の屈折現象を可能にしている。一つの具体例に集中して述べてきたが,今回の例に限らず,プラズモニクスに確固たる基礎付けを与えることとその基礎の上に新しい応用展開を図っていくことを物質・材料研究機構では推進している。
Masanobu Iwanaga
Optics Letters   36(13) 2504   Jun 2011   [Refereed]
Eigenmodes in a typical perforated metal-insulator-metal waveguide structure have been analyzed. It is shown that the lowest eigenmode originates from a plasmonic waveguide mode between metallic layers and has net negative group velocity on the lo...
Masanobu Iwanaga
Physical Review B   82(15)    Oct 2010   [Refereed]
Electromagnetic eigenmodes in a stacked complementary plasmonic crystal slab have been experimentally detected at optical frequencies and numerically investigated in the dispersions and the resonant field distributions. In the stacked structure, l...
Masanobu Iwanaga
Optics Express   18(15) 15389   Jul 2010   [Refereed]
Resonant electromagnetic fields in stacked complementary plasmonic crystal slabs (sc-PlCSs) are numerically explored in subwavelength dimensions. It is found that the local plasmon resonances in the sc-PlCSs are composite states of locally enhance...
Jinsub Park, Yayo Yamazaki, Masanobu Iwanaga, Heonsu Jeon, Takumi Fujiwara, Takafumi Yao
Optics Express   18(8) 7851   Mar 2010   [Refereed]
We report on the second harmonic generation (SHG) in 2D periodically polarity-inverted (PPI) ZnO heterostructures. The grating structures with nanometer-scale periodicity are fabricated on (0001) Al2O3 substrates by using the in situ polarity inve...
Masanobu Iwanaga
Applied Physics Letters   96(8) 083106   Feb 2010   [Refereed]
It has been experimentally and numerically shown that transmission at near infraredwavelengths is selectively controlled by polarizations in two-dimensional complemen-tary plasmonic crystal slabs (2D c-PlCSs) of stacked unit cell. This feature is ...
Masanobu Iwanaga
Optics Letters   35(2) 109   Jan 2010   [Refereed]
Concrete design for orthogonal polarization rotator at optical frequencies is presented. The subwavelength rotator is formed from a pair of ultrathin metamaterial plates of transparency and remarkable anisotropy. By traveling through the rotator, ...
Masanobu Iwanaga
Journal of the Optical Society of America B   26(5) 1111   Apr 2009   [Refereed]
Optical asymmetry with regard to transmission has been numerically explored in one-dimensional (1D) plasmoniccrystal slabs (PlCSs) with the help of a genetic algorithm (GA). Optically deep asymmetric PlCSs are notobtained in one-layer systems and ...
IWANAGA Masanobu
Applied Physics Letters   92(15) 153102   2008
IWANAGA Masanobu
Optics Letters   32(10) 1314-1316   2007
IWANAGA Masanobu, VENGURLEKAR A. S., HATANO Takafumi, ISHIHARA Teruya
American Journal of Physics   75(10) 899-902   2007
Journal of Luminescence   102 663-668   2003
Spontaneous Excition Dissociation: Repulsive Correlation between Polarons in Lead-Halide Crystals
AGUNE GIJUTSU CENTER,Solid State Physics   37(11) 817-822   2002
Physical Review B   66 064304(1)-064304(8)   2002
Physical Review B   65 214306(1)-214306(8)   2002
IWANAGA M, WATANABE M, HAYASHI T
Physical Review B   62(16) 10766-10773   2000

Misc

 
光メタ表面における共鳴電磁場の大規模数値計算
岩長 祐伸
サイバーメディア HPC ジャーナル   5 27-30   Jul 2015   [Refereed]
大阪大学サイバーメディアセンターの大型計算機(SX-9, NEC製)を利用して得た研究成果について平成26年度の結果を中心に解説する。数値計算と対応する実験結果についても合わせて述べることで、計算のみに閉じない大規模数値計算の効用を明示する。
プラズモニック構造体による光エネルギー利用の効率化
岩長 祐伸
東北大学サイバーサイエンスセンター大規模科学計算システム広報 SENAC   46(4) 13-18   Oct 2013   [Refereed]
形状に応じて多彩な共鳴状態を発現するプラズモニック構造体は金属ナノ構造から構成され,ナノサイズで光を吸収し励起状態に変換することができる.これまでにSX-9上での運用に最適化およびMPI化を実施してきた電磁波散乱行列法のコードはプラズモニック構造体の線形光学応答を高精度に計算できる特長を有するほか,固有モードの解明にも有用である.本稿では,効率的な光エネルギー利用に関する最近の結果と運用に必要な計算リソースについて述べる.

Books etc

 
Plasmonic Resonators: Fundamentals, Advances, and Applications
IWANAGA, Masanobu
2016   
Plasmonic resonators, composed of metallic micro- and nanostructures, belong to category of excited-state physics on resonances at GHz to PHz. The dynamical physics is in contrast to the ground-state physics that includes, in a wide sense, thermal...
Collective Plasmonic States Emerged in Metallic Nanorod Array and Their Application
Masanobu Iwanaga
2012   
Periodic metallic nanorod arrays have been investigated based on the numerical methods. It was shown that the nanorod arrays have collective resonant states or coherent oscillations outside each nanorod; the field distributions suggest that the re...

Conference Activities & Talks

 
メタマテリアルと光学超解像:ハイパーレンズとその周辺
岩長 祐伸
日本学術振興会メタマテリアル187委員会 平成30年度第二回研究会   13 Sep 2018   
メタマテリアルによる光学超解像観察に向けた研究を中心に振り返りながら、これまでの到達点の総括し、今後の展望について述べる。合わせて、競合の既存、新興技術との比較についても述べる。
Fluorescence-Enhanced Effect on Metasurfaces Made of Mie Resonators
岩長 祐伸
第65回応用物理学会春季学術講演会   17 Mar 2018   
Mie共鳴は元来、完全導体球に対して最初に定式化された光学共鳴状態であるが、この数年で誘電体ナノ構造においても生じることが広く理解されるようになってきている。特徴ある多様な共鳴が存在するMie共鳴体メタ表面であるが、誘電体ナノ構造内の共鳴電磁場にその特徴が認められるため、金属ナノ構造近傍に共鳴電磁場を形成するプラズモニック共鳴と同じような共鳴増強効果、あるいはホットエレクトロンによる効果が得られるか否か、関心が持たれる。今回、我々はMie共鳴体メタ表面における顕著な蛍光強度増強効果を実験的...
Metasurface Biosensors: Plasmonic vs Dielectric
岩長 祐伸
電磁メタマテリアル講演会   15 Mar 2018   
人工設計に基づくナノ構造表面からなるメタ表面はこの数年でバイオセンサーとしての応用研究が進んでいる。今回の講演では、生体分子の蛍光検出の原理となる蛍光強度増強効果についてプラズモニック構造と誘電体構造の比較検討と著者の最近の研究成果を紹介する。
Fabrication and Application of Light-Emitting Optical Metasurfaces
宮崎 英樹, 岩長 祐伸
レーザー学会学術講演会第38回年次大会   24 Jan 2018   
新しいタイプの光メタマテリアルとして,光を自在に制御する極薄の2次元構造である「メタ表面」が注目を集めている.3次元的な光波メタマテリアルに比べて,メタ表面は作製が容易で,金属の吸収損失の影響を受けにくい.特に近年のナノインプリントリソグラフィ技術の発展により,メタ表面の実用化の可能性が増してきた.メタ表面は自由度の高い光波面の制御を実現する.また,大きな輻射場状態密度を通じて様々な光学過程を増強する.本稿では,熱放射と蛍光を増強する光放射メタ表面について,最近の成果を紹介する.
Large-scale structural search for light-wave manipulating metasurfaces and the creation of functions
岩長 祐伸
第4回「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題 成果報告会   2 Nov 2017   
 機能性を設計された人工表面ナノ構造(メタ表面)で光の吸収や放射を自由度高く操作することが可能になりつつある。本研究では、メタ表面を新規に設計することにより、既存の材料では実現できない特性を得ながら、素子構造の高機能化、軽量化、省材料化を進めることを目的として大規模な数値的研究を実施した。メタ表面を構成する物質にこれまであまり用いられていない元素種を取り込むことも意識しながら研究を進めた。 可視光域付近で動作する低消費電力の光放射メタ表面を実現するため、簡潔な構造ながら完全光吸収を示すメン...