- Address
- 305-0044 茨城県つくば市並木1-1 [アクセス]
学生受け入れ中
外部併任先
- 北海道大学・大学院理学院・物性物理学専攻・教授
研究内容
- Keywords
表界面物理学、熱放射制御、赤外線計測、光ナノ材料/デバイス
https://www.jst.go.jp/crest/soukaimen/EN/crest/2013/Tadaaki_Nagao/index.html
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Ikufumi Katayama, Kento Uchida, Kimika Takashina, Akari Kishioka, Misa Kaiho, Satoshi Kusaba, Ryo Tamaki, Ken-ichi Shudo, Masahiro Kitajima, Thien Duc Ngo, Tadaaki Nagao, Jun Takeda, Koichiro Tanaka, Tetsuya Matsunaga. Three-dimensional bonding anisotropy of bulk hexagonal metal titanium demonstrated by high harmonic generation. Communications Physics. 7 [1] (2024) 404 10.1038/s42005-024-01906-0 Open Access
- 石井 智, 長尾 忠昭. 放射冷却とゼーベック効果による24時間発電可能な環境発電. The Review of Laser Engineering. 51 [2] (2023) 82-86
- Phuoc Toan Tran, Thien Duc Ngo, Hai Dang Ngo, Ørjan Sele Handegård, Tadaaki Nagao. Metal-insulator-metal strip spectroscopic infrared photothermal absorber based on uniaxially oriented plasmonic lanthanum hexaboride films. Optics Express. 30 [21] (2022) 38630 10.1364/oe.463522 Open Access
書籍
- 長尾 忠昭. ナノ・マイクロ構造を用いた熱ふく射制御. 株式会社 エヌ・ティー・エス, 2019
- NAGAO, Tadaaki. Electron Energy-Loss Spectroscopy. Springer, 2018
- ISHII, Satoshi, CHEN, Kai, SHINDE, Satish Laxman, DAO, Duy Thang, RAMU PASUPATHI, Sugavaneshwar, OKUYAMA, Hideo, KITAJIMA, Masahiro, MANPREET, Kaur, NAGAO, Tadaaki. Efficient absorption of sunlight using resonant nanoparticles for solar heat applications. , 2018, 241-253.
会議録
- 長尾 忠昭, ダオ デュイ タン, チェン カイ, 石井 智, 横山 喬大. Metamaterials for Spectroscopic Infrared Emitters and Sensors. META' 17 Incheon-Korea. (2017) 886
- Satoshi Ishii, Manpreet Kaur, Shunsuke Murai, Shinya Goya, Makoto Higashino, Katsuhisa Tanaka, Zih-Ying Yang, Kuo-Ping Chen, Tadaaki Nagao. Titanium nitride for light-to-heat and heat-to-light conversions. META 2021 Warsaw-Poland: The 11th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics Proceedings. (2021) 1-2
- シンデ サティッシュ ラクスマン, 石井 智, マンプリート カウアー, ダオ デュイ タン, 長尾 忠昭. Plasmonic transition metal nitride and carbide for photocatalytic and photothermal applications. META 2019 Lisbon-Portugal. (2019) 406-407
口頭発表
- NAGAO, Tadaaki. Aluminum infrared plasmonic perfect absorbers for wavelength selective devices. SPIE Optics + Photonics, 2016. 2016
- 長尾 忠昭. 可視光から近⾚外まで発光色が変化する植物由来原料で作るフォトニック発光体. 第91回つくば発研究シーズ/ベンチャー発表会 最先端エレクトロニクスデバイスとその高度化に資する材料. 2024 招待講演
- WATANABE, Keisuke, NAGAO, Tadaaki. Silicon metasurfaces with strong light confinement and their sensing applications. 15th ISAJ Annual Symposium. 2024
その他の文献
- 長尾 忠昭. 金属元素を使用しない新しい蛍光体:カーボンドット. MATERIAL STAGE. (2021) 73-79
- 長尾 忠昭. グラフェンを用いた中赤外分光バイオセンサー. Journal of the Surface Science Society of Japan. (2016) 142 10.1380/jsssj.37.142 Open Access
- 渡邊 敬介, ヘマム ラチナ デヴィ, 岩長 祐伸, 長尾 忠昭. シリコンメタ表面による赤外増強. 光学. 53 [6] (2024) 247 Open Access
公開特許出願
所属学会
応用物理学会, 日本表面真空学会, 日本物理学会, Institute of Physics
ナノアーキテクトニクス材料研究センター
スペクトル制御された熱線利用材料の開拓とその応用
赤外線,熱吸収,熱放射,セラミック,ポラリトン,スペクトル制御
概要
近年、ナノ構造を用いて材料表面の熱放射や熱吸収のスペクトル(波長分布)を制御する研究が大きく進展している。熱線の吸収や放射の強度やスペクトルは、材料の表面の構造と共に、材料内部の性質にも大きく左右される。そこで、多くの材料から光学的性質の適した材料を選びだし、その上で構造を設計し、性能を最大化することが求められている。当グループでは、材料の赤外物性探索とナノ微細構造による電磁場制御の2つの方法論を融合することで、特定波長に対して高い効率で熱放射や吸収を生じる熱光・光熱変換構造や、高い効率で太陽熱を利用する技術を実現した。
新規性・独創性
● 第一原理計算とナノスケール電磁場計算の複合化による材料探索法を開発した
● 赤外帯域で光学的な特性の良好な高耐熱な薄膜セラミック材料を開発した
● 赤外帯域で光学的な特性の良好な高耐熱な薄膜超合金材料を開発した
● 1200℃で動作する熱放射エミッターを開発した
● 3.2μmの放射波長で26 nmの半値幅をもつ狭帯域な熱吸収素子を開発した
内容
量子力学的赤外物性の予測技術とMaxwell電磁気学的なナノスケール赤外線制御技術とを融合し、太陽熱の吸収や熱線の放射・吸収現象の制御と、高効率なエネルギー利用のためのセラミックス微細構造を開発した(左図)。その応用として、特定波長の熱線しか放射しない1200℃動作のセラミックヒーター、太陽熱完全吸収材料および完全反射材料、中赤外で動作し波長分解能50 nmの赤外線センサー、近赤外で動作し波長分解8nmのセンサーを実証した。
まとめ
所望の光熱変換や光電変換機能を発現させ実用に供するためには、電磁気学的な境界条件のエンジニアリングと物質合成や結晶学的な知見を踏まえた材料物理学的アプローチの両立が不可欠である。我々は赤外物性探索と表面電磁場設計とを相互に連携させた材料科学研究により、これをスペクトル制御型赤外線ヒーター、太陽熱発電、多波長赤外線センサーや温調技術に応用し、熱線研究における新機軸を生み出してゆく。