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MITがナノスケールのキリガミ!光通信システムや医療センサーを極小化できる新技術

MITと中国の研究者による研究チームは、マイクロチップの製造にも使われている集束イオンビームを用いて、ナノメートル(10億分の1メートル)サイズの素材にスリットパターンを作ることに成功した。

「Nanokirigami」の製作では、特定のパターンでイオンビームを当て、ハサミで切るように金属フィルムを切断して加工するという。

金属フィルムを曲げるとで生成した複雑な3D形状は、特定の性質を持つ光を取り除くことができて、光通信技術や医療技術を発展させるものだ。

・単一の折り畳み工程で製作

従来のキリガミデバイスは、製作方法が複雑で折り畳み工程も多かった。これに対して研究チーム開発の技術では、単一の折り畳み工程でキリガミデバイスを製作を可能にした。

また、従来は主に機械の一部として機能することが目的で製作されていたキリガミデバイスだが、今回のものは、さまざまな光学的機能を実現する。

製作では、低線量のイオンビームを使用してスリットを形成。イオンの一部が金属内にとどまってエネルギーが発生し、平面だった金属フィルムを押し出す。

この手法では、求める光学的機能から逆算して、必要なパターンのスリットと折り目を形成できるという。

・右旋回、左旋回の偏光をフィルタリング

機能実証のために、研究チームは右旋回、あるいは左旋回の偏光をフィルタリングできるNanokirigamiを製作した。

研究チーム開発のNanokirigamiは、同じ機能を実現する従来のデバイスに比べると桁違いに小さく、光通信技術や医療技術などさまざまな分野で応用可能だ。

例えば、グルコース分子の溶液に右旋回/左旋回の偏光を通すと、それぞれ異なる性質のものが検出される。このようにNanokirigamiを活用すれば、光の極性利用した医療用測定システムを小型化し、効率化できる。

また、偏光の旋回方向を変えた円偏波は、レーザー光を互いに干渉させることなく送り届けるための技術だが、レーザー光による光通信システムにとって重要な円偏波変換装置も、Nanokirigamiの技術応用で小型化できると考えられる。

参照元:Kirigami-inspired technique manipulates light at the nanoscale/MIT News

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