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八井 崇(やつい たかし)

所属 電気・電子情報工学系
職名 教授
専門分野 近接場光、ダイヤモンド、量子センサー、人工光合成
学位 博士(工学)(東京工業大学)
所属学会 応用物理学会、IEEE、レーザー学会
E-mail yatsui.takashi.rv@
※アドレスの末尾に「tut.jp」を補完してください
研究室web https://lux.ee.tut.ac.jp/
研究者情報(researchmap) 研究者情報

研究紹介

世界は光によって誕生しました。そして、現代では尽きることのない人類の欲求を満たすべく世界は物(デバイス)をナノ寸法まで小さくし、そこに情報を蓄え処理する技術(ナノテクノロジー)の開発が行われています。このようなナノワールドにおいて、ナノ寸法に局在した光(近接場光)の誕生によって光技術は進展を遂げてきました。本研究室はこの近接場光の研究を行っており、ナノワールドで初めて見える現象、可能となる概念などを探索し、そしてそれを制御可能とすることで、自然を超えたデバイスを実現し、究極の省エネルギー化、Quality of Life(QOL)の向上を目指しています。

2020.06.12 研究シーズの泉でテーマ1に関連する研究が紹介されました。

ナノの光で原子レベルの平滑化が実現します ~近接場光エッチングの産業応用~

2019.06.24 Communications Physics誌に掲載された成果(テーマ2の成果)がUTokyo FOCUSで紹介されました

局在する光でシリコンの高効率光吸収を実現 ~ 太陽電池の高効率化にもつながる成果~

テーマ1:近接場光加工を駆使した量子センサー

概要
ダイヤモンド量子センサー

近接場光を利用することで、原子レベルでの表面平滑化が実現します。光デバイス、電子デバイス表面が平滑化されることでデバイス性能が飛躍的に向上し、エネルギー自給社会の実現、超高感度ダイヤモンド量子センサーによるQOLの向上、などに貢献します。

主な業績

[1] Akihiro Kuwahata, Takahiro Kitaizumi, Kota Saichi, Takumi Sato, Ryuji Igarashi, Takeshi Ohshima, Yuta Masuyama, Takayuki Iwasaki, Mutsuko Hatano, Fedor Jelezko, Moriaki Kusakabe, Takashi Yatsui, and Masaki Sekino, “Magnetometer with nitrogen-vacancy center in a bulk diamond for detecting magnetic nanoparticles in biomedical applications,” Scientific Reports, Volume 10, February 2020, 2483 (9 pages)
[2] Felix Brandenburg, Ryosuke Nagumo, Kota Saichi, Kosuke Tahara, Takayuki Iwasaki, Mutsuko Hatano, Fedor Jelezko, Ryuji Igarashi, and Takashi Yatsui, “Improving the electron spin properties of nitrogen-vacancy centres in nanodiamonds by near-field etching,” Scientific Reports, Vol. 8, October 2018, 15847 (8 pages)
[3] Takashi Yatsui, Maiku Yamaguchi and Katsuyuki Nobusada, “Nano-scale chemical reactions based on non-uniform optical near-fields and their applications,” Progress in Quantum Electronics, September 2017, Vol. 55, pp. 166-194. [review article].
[4] Takashi Yatsui, Toshiki Tsuboi, Maiku Yamaguchi, Katsuyuki Nobusada, Satoshi Tojo, Fabrice Stehlin, Olivier Soppera, and Daniel Bloch, “Optically controlled magnetic-field etching on the nano-scale,” Light: Science & Applications, Volume 5, March 2016; e16054 (7 pages)
[5] Manfred Mascheck, Stephen Schmidt, Martin Silies, Takashi Yatsui, Kokoro Kitamura, Motoichi Ohtsu, David Leipold, Erich Runge, and Christoph Lienau, “Observing the localization of light in space and time by ultrafast second-harmonic microscopy,” Nature Photonics, Vol. 6, No. 5, May 2012, pp.283-292.

キーワード

近接場光、ダイヤモンド、量子センサー

テーマ2:高効率シリコン受光器の開発

概要
高効率Si光検出器

近接場光誘起の効果を基に、Si光検出器の高効率化と、Siのバンドギャップ波長よりも長波長帯での広帯域かつ高効率光吸収が可能となります。本技術開発によって、肌水分量や脂質計測などのセルフケア分野やPOCT(Point Of Care Testing)分野での利用も期待されています。

主な業績

[1] T. Yatsui, “Recent improvement of silicon absorption in opto-electric devices,” Opto-Electronic Advances, Vol. 2, No. 10, 190023 (2019) (review article) [selected as cover story]
[2] T. Yatsui, S. Okada, T. Takemori, T. Sato, K. Saichi, T. Ogamoto, S. Chiashi, S. Maruyama, M. Noda, K. Yabana, K. Iida, and K. Nobusada, “Enhanced photo-sensitivity in a Si photodetector using a near-field assisted excitation,” Communications Physics, Vol. 2, 62 (2019)
[3] M. Noda, K. Iida, M. Yamaguchi, T. Yatsui, and K. Nobusada, “Direct Wave Vector Excitation in an Indirect Band Gap Semiconductor of Silicon with an Optical Near-Field,” Phys. Rev. Applied, Vol. 11, Iss. 4, April 2019, 044053 (7 pages)

キーワード

シリコン、間接遷移半導体

テーマ3:エネルギー環境問題の解決

概要

近接場光を利用することで、従来反応が難しい光化学反応を促進することが可能になります。この効果を利用して、太陽光と水による高効率水素発生、CO2削減、人工光合成などのテーマに取組んでいます。

主な業績

[1] Naoya Tate and Takashi Yatsui, “Visible light-induced thymine dimerisation based on large localised field gradient by non-uniform optical near-field,” Scientific Reports, Volume 9, December 2019, 18383 (6 pages)
[2] Takashi Yatsui, Yusuke Nakahira, Yuki Nakamura, Tatsuki Morimoto, Yuma Kato, Muneaki Yamamoto, Tomoko Yoshida, Kenji Iida, and Katsuyuki Nobusada, “Realization of red shift of absorption spectra using optical near-field effect,” Nanotechnology, Vol. 30, No. 34, June 2019, 34LT02 (9 pages)
[3] Takashi Yatsui, Tsubasa Imoto, Takahiro Mochizuki, Kokoro Kitamura, and Tadashi Kawazoe, “Dressed-photon–phonon (DPP)-assisted visible- and infrared-light water splitting,” Scientific Reports, Vol. 4, April 2014, 4561 (5 pages)
[4] N. Tanjeem, T. Kawazoe, and T. Yatsui, “CO2 phonon mode renormalization using phonon-assisted energy up-conversion,” Scientific Reports, Vol. 3, Article number: 3341, November 2013 (8 pages)

キーワード

人工光合成、水分解、ナノ粒子

担当授業科目名(科目コード)

量子力学Ⅰ(B12610110)、材料エレクトロニクス論 Ⅰ(M22621060)

その他(受賞、学会役員等)

・主な受賞
[1] 2019年3月9日 第2回光工学業績賞(高野榮一賞)
[2] 2016年4月25日 第48回(平成27年度)市村学術賞貢献賞
[3] 2013年6月12日 第27回(2013年度)独創性を拓く 先端技術大賞 フジサンケイ ビジネスアイ賞
[4] 2012年11月13日 Erlangen Innovation Award Optical Technologies 2012
[5] 2012年4月17日 第6回大阪大学近藤賞 技術貢献賞
[6] 2011年5月12日 ゴッドフリード・ワグネル賞 3等賞

・学会活動
[1] 2014年4月~ Progress in Nanophotonics (Springer Series in Nano-optics and Nanophotonics)
[2] 2014年4月~ APEX/JJAP Editor
[3] 2015年7月~International Advisory Committee of Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
[4] 2017年1月~2018年12月 Membership Development Committee Chair, IEEE Tokyo Branch
[5] 2015年7月 APNFO-10 Program Committee Chair, The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics (APNFO-10) (Jul. 7-10, 2015)
[6] 2011年6月~2020年3月 (社)レーザー学会東京支部委員
[7] 2009年5月~2014年3月 日本応用物理学会 プログラム編集委員
[8] 2011年8月 APNFO-8 Co-Chair, The 8th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics (APNFO-8)


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