論文リスト 要約付

最終更新日: 2017/6/1
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投稿論文:


38. "Enhanced magneto-optical Kerr effects in Py/Ag/Bi trilayers",
Patricia Riego, Satoshi Tomita*, Kaoru Murakami, Toshiyuki Kodama, Nobuyoshi Hosoito, Hisao Yanagi, Andreas Berger
Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 50, 19LT01, April 2017. [JPD online], [naistar],
  DOI: 10.1088/1361-6463/aa69f9

スピン軌道相互作用は現代の磁気物理や磁気工学で鍵となる興味深い現象です。 特にビスマスと銀の界面では、大きなラシュバ型のスピン軌道相互作用が知られています。 しかしこのようなスピン軌道相互作用が磁気光学(MO)効果にどのような影響を与えるかは、 良く分かっていません。 今回我々はスペイン・サンセバスティアンのnanoGUNEとの共同研究で、 パーマロイ/銀/ビスマスの三層膜でのMO効果の増強を見出しました。 実験には、 波長可変レーザーを用いて可視から近赤外領域の多波長でMOカー効果を調べることができる、 一般化分光MOエリプソメトリー(S-GME)を用いました。 実験では単なるパーマロイ膜に比べて、 三層膜では特に近赤外領域においてMO効果が増強されました。 理論的解析の結果、このような現象は単なる光学干渉だけでは説明できませんでした。 よって銀/ビスマス界面が存在することで、 実効的なスピン軌道相互作用が増強されることによって、 パーマロイのMO効果が増強したと考えられます。


37. "Enhanced magnetochiral effects at microwave frequencies by a single metamolecule",
Satoshi Tomita*, Hiroyuki Kurosawa, Kei Sawada, Tetsuya Ueda
Physical Review B, Vol. 95, 085402, February 2017. [PRB online], [naistar],
  DOI: 10.1103/PhysRevB.95.085402

本研究成果は、室温で動作し方向を切り替え可能なマジックミラーの実現への扉を開きます。 一方向への光の透過は、光学的方向依存複屈折 ―本研究では磁気カイラル効果と呼ばれます― で実現できます。 最近我々はマイクロ波周波数でメタ分子一個での増強磁気カイラル効果を報告しましたが、 その増強メカニズムには不明な点がありました。 この論文で我々は実験及び数値計算を用いて、 磁気カイラル効果の増強の根底にある物理的メカニズムを明らかにしました。 それのみならず我々は、メタ分子での特異な共鳴を重ね合わせることで、 磁気カイラル効果を更に著しく増強できることを、数値計算を用いて予言しました。 基礎物理の観点からは、巨大磁気カイラル効果の探求は、光にとっての人工的磁場や、 メタ物質を用いたメタ固体物理学の実現への道を拓くと期待されます。


36. "Ferromagnetic Resonance of a Single Magnetochiral Metamolecule of Permalloy",
Toshiyuki Kodama, Satoshi Tomita*, Takeshi Kato, Daiki Oshima, Satoshi Iwata, Satoshi Okamoto, Nobuaki Kikuchi, Osamu Kitakami, Nobuyoshi Hosoito, Hisao Yanagi
Physical Review Applied, Vol. 6, 024016, August 2016. [PRAppl online], [naistar],
  DOI: 10.1103/PhysRevApplied.6.024016

ひとはしばしば、電磁気的特性を自在に制御したバルクのメタ物質、 もしくはメタ表面のことを考えます。 しかしながら、メタ分子はどうでしょう? この論文で我々は、時間反転対称性と空間反転対称性を同時に破るために 巧妙にデザインし作製された、 孤立したマイクロメートルサイズのメタ分子の磁化配置を調べました。 このようなメタ分子は磁場によって制御できるマジックミラーや、 扱いやすい磁場や温度で機能する人工的なマルチフェロイック物質として使うことができます。


35. "Direct Observation of Magnetochiral Effects through a Single Metamolecule in Microwave Regions",
Satoshi Tomita, Kei Sawada, Andrey Porokhnyuk, Tetsuya Ueda
Physical Review Letters, Vol. 113, 235501, December 2014. [PRL online], [naistar],
  DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.235501

我々は人工分子―メタ分子―を用いて「マジックミラー」を実現する新たな手法を見出しました。 我々が作製したメタ分子は、磁石であるフェライト棒の周りに銅線を螺旋状に巻き付けたもので、 マイクロ波領域でカイラリティが磁性と結合しているように振る舞います。 弱い直流磁場を加えることで空間反転対称性と時間反転対称性を同時に破り、 光の進行方向に依存して、例えば表から見た場合と裏から見た場合で、屈折率が異なる磁気カイラル効果を、 マイクロ波領域で直接観測することに我々は成功しました。 これまでの天然のカイラル分子を用いた実験結果と比較すると、数桁も大きな屈折率の差が得られました。 今回実現したメタ分子の構造が簡潔であることから、 共鳴を用いたり、メタ分子を組み合わせてメタ物質を構築することで、 磁気カイラル効果の増強が可能です。 このようなメタ物質は、光に対するローレンツ力やマジックミラーの実現を可能にします。 本研究で得られた成果はメタ物質のみならず、光学、マルチフェロイック現象などの 幅広い物理を進展させ、メタ固体物理学を開拓するさきがけとなると期待されます。


34. "Lifetime reduction of a quantum emitter with quasi-periodic metamaterials",
Yuto Moritake, Kazuyuki Nakayama, Toshihiro Suzuki, Hiroyuki Kurosawa, Toshiyuki Kodama, Satoshi Tomita, Hisao Yanagi, Teruya Ishihara,
Physical Review B, Vol. 90, 075146, August 2014. [PRB online], [naistar],
  DOI: 10.1103/PhysRevB.90.075146

光の波長よりも十分薄い金属膜と絶縁体膜を、準周期的に交互に積層させた多層膜メタマテリアルを用いて、 光と物質の相互作用を増強することに成功しました。 我々はフィボナッチ数列に対応する順番で、銀とシリカの多層膜(フィボナッチ多層膜メタマテリアル)を作製しました。 表面に量子ドットを載せて、量子ドットからの発光の寿命を測定した結果、理論予言の通り、 発光寿命が短くなることを実験的に確認しました。 この現象は、自己相似的な準周期に特徴的なlocalized latticelike stateに起因すると考えられます。 これらの結果は、メタマテリアルを用いた光の状態密度や発光寿命の制御を可能にし、 メタマテリアルを「環境」として扱う研究のさきがけとなると期待されます。


33. "Chiral meta-interface: Polarity reversal of ellipticity through double layers consisting of transparent chiral and absorptive achiral media",
Satoshi Tomita, Yuuka Kosaka, Hisao Yanagi, Kei Sawada,
Physical Review B, Vol. 87, 041404(Rapid Communications), January 2013. [PRB online], [naistar],
  DOI: 10.1103/PhysRevB.87.041404

砂糖と磁石は、一見、似ても似つかないものです。しかしながら本研究で我々は、円偏光にとっては、 一面を赤く塗ったマイクロサイズの角砂糖が、まるで磁石のように見えていることを明らかにしました。 本研究で我々は、ある種の砂糖(グルコース)の層と赤色色素(ローダミン)の層からなる非磁性二層膜を作製し、 可視光領域での円偏光の吸収を調べました。 驚くべきことに、その結果は砂糖を測定したものとは異なり、磁場を印加していないにも関わらず、 磁石を測定した場合の結果に大変似ていました。 この奇妙な類似性の鍵は、対称性の破れが握っています。 すなわち、二層膜での透明カイラル媒質と吸収性非カイラル媒質との界面が本質的に重要です。 それゆえ、我々はこれを、「カイラルメタ界面」と名付けました。「メタ」は、「越えて」や「より高い」を意味します。 カイラルメタ界面は、これまでのものを越えた新しい光学現象を探索する道への扉を開くと期待されます。

32. "Chiral meta-molecules consisting of gold nanoparticles and genetically engineered tobacco mosaic virus",
Mime Kobayashi, Satoshi Tomita, Kei Sawada, Kiyotaka Shiba, Hisao Yanagi, Ichiro Yamashita, Yukiharu Uraoka,
Optics Express, Vol. 20, Issue 22, pp. 24856-24863, October 2012. [in Optics Express]
  DOI: 10.1364/OE.20.024856
  *Optics Express is available free to readers via the Web.

近年のトップダウン的な微細加工技術の発達により、光の波長より十分に小さな構造を作り込むことで、 自然界に存在しない光学特性を持つ人工物質の実現が可能となっています。 このような人工物質、メタマテリアルを用いれば、光の回折限界を超えた分解能を持つパーフェクトレンズや、 光学的隠れ蓑(透明マント)に代表される新規な光学素子を実現出来る可能性があります。 しかし、対象とする光が短波長化し、可視光に近づくにつれ、微細加工だけでは不十分になってきているのが現状です。 そこで我々は、ナノサイズの生体物質を用いたボトムアップ的手法を組み込むことで、 可視光領域における3次元メタマテリアルの実現を目指しています。 そして今回、遺伝子工学を用いて設計したタバコモザイクウイルス(TMV)と金ナノ粒子の複合体を用いて、 紫外、可視光領域での円偏光二色性を変化させるメタ分子が実現できることを報告しました。

31. "Analytic Solution of Landau-Lifshitz-Gilbert Equation in Magnetic Resonance due to Spin Torque Oscillation",
Chiharu Mitsumata and Satoshi Tomita,
Journal of the Magnetics Society of Japan, Vol. 36, pp. 301-303 (Letter), June 2012. [on J-STAGE]
  DOI: 10.3379/msjmag.1206R004

スピン波メタマテリアルでの磁気モーメントの挙動は、ランダウ・リフシッツ・ギルバート(LLG)方程式で記述できます。 今回我々は、これまでスピン波メタマテリアルの磁気ダイナミクスを解析してきた手法を応用し、 スピントルク発振(STO)による磁気共鳴状態を記述するランダウ・リフシッツ・ギルバート方程式を、 理論的に調べました。そして巨視的なスピンのギルバート緩和の解析的な方程式を導きました。 この方程式は有効ギルバート緩和定数がスピン流に線形に依存することを示しています。 この結果は、メタマテリアルとスピンエレクトロニクスとの融合に向けた第一歩となります。

30. "Gold Nanoparticle-Induced Formation of Artificial Protein Capsids",
Ali D. Malay, Jonathan G. Heddle, Satoshi Tomita, Kenji Iwasaki, Naoyuki Miyazaki, Koji Sumitomo, Hisao Yanagi, Ichiro Yamashita, Yukiharu Uraoka,
Nano Letters, Vol. 12, Issue 4, pp. 2056-2059, March 2012. [NanoLett online]
  DOI: 10.1021/nl3002155
  *This paper has been selected for an Article ASAP.

蛋白質によって構成された中空で多面体の"籠"は、自然界に共通して見受けられ、 ナノ科学・ナノ工学において大きな興味を持たれています。それはそのような籠が、 ナノサイズのモノを運ぶ"輸送トラック"や、反応場を提供する"試験管"として働く可能性を秘めているからです。 しかしながら、そのような構造をデザインし構築することは、困難を伴います。今回我々は、 通常は非常に安定リング形状を持つ蛋白質であるTRAP(トリプトファン-RNA結合減衰蛋白質)が、 温和な反応条件にも関わらず、尋常でない構造転移をし、ウイルスのカプシド(蛋白質の籠)に良く似た、 中空の球状粒子を形成することを見出しました。この構造転移は、蛋白質のリモデリングにおいて、 金のナノ粒子がこれまで知られていなかった触媒として働くことに起因すると考えられます。

29. "Control of Gilbert damping using magnetic metamaterials",
Chiharu Mitsumata and Satoshi Tomita
Physical Review B, Vol. 84, 174421 (6 pages), November 2011. [PRB online], [naistar],
  DOI: 10.1103/PhysRevB.84.174421

我々は磁性ナノ粒子で構成されるスピン波メタマテリアルにおいて、 磁気的なエネルギーの散逸を制御する手法を見出しました。 メタマテリアルの研究は、「損失との戦い」と言っても過言ではありません。 スピン波メタマテリアルにおいては、磁化の運動のダンピングによる散逸が損失の一つの要因です。 通常、自然界では、物質が決まるとダンピングを表す定数(Gilbert damping factor) が決まります。しかしながら、今回の我々の理論的考察は、 スピン波メタマテリアルのマクロスコピックなダンピング定数が制御可能であることを明らかにしました。 これは、粒子数が一定にも関わらず、メタマテリアルの内部構造を制御することで達成されます。 今回の研究は、損失の少ないマイクロ波領域での電磁メタマテリアルの実現に向けて、 大きな一歩と成りえます。 さらにメタマテリアルとスピントロニクスが絡んだ新しい研究分野を拓くと期待されます。

28. "Transformation of nano-diamonds to carbon nano-onions studied by X-ray diffraction and molecular dynamics",
L. Hawelek, A. Brodka, S. Tomita, J.C. Dore, V. Honkimaki, and A. Burian
Diamond and Related Materials, Vol. 20, 1333-1339, November 2011. [DRM online]
  DOI: 10.1016/j.diamond.2011.09.008

直径数ナノメートルのダイアモンドナノ粒子から、 フラーレンが多層に重なったような”たまねぎ”状の炭素ナノ粒子(カーボンナノオニオン)への構造転移のプロセスを、 放射光施設(フランス・グルノーブルのESRF)での高エネルギーX線回折と、分子動力学計算を用いて調べました。

27. "Fabrication of Carbon Nanotube/Zinc Oxide Conposite Films by Electrodeposition",
Tomoya Kuwajima, Yusuke Nakanishi, Aishi Yamamoto, Kazuyuki Nobusawa, Atsushi Ikeda, Satoshi Tomita, Hisao Yanagi, Keigo Ichinose, Tsukasa Yoshida
Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 50, 085504 August 2011. [JJAP online]
  DOI: 10.1143/JJAP.50.085504

26. "Resonant photon transport through metal-insulator-metal multilayers consisting of Ag and SiO$_{2}$",
Maiko Yoshida, Satoshi Tomita, Hisao Yanagi, and Shinji Hayashi
Physical Review B, Vol. 82, 045410 (7 pages), July 2010. [PRB online], [naistar],
  DOI: 10.1103/PhysRevB.82.045410

光のエヴァネッセント波は、サブ波長の構造、例えばナノメートルサイズの粒子、 ポリマー、タンパク質などの情報を運びますが、通常、 その強度は指数関数的に減少してしまいます。 それゆえ「どうやれば光のエヴァネッセント波を長距離運ぶことができるか?」は、 光の回折限界を突破し、 サブ波長イメージングを実現できるメタマテリアルスーパーレンズにとって、 大変重要な問題の一つです。 この疑問に答えるため、我々は銀と絶縁体からなる多層膜を通る共鳴光輸送を、 実験的・数値計算的に調べました。 その結果我々は、波長程度の比較的長い距離を光子がトンネルする確率を高めるためには、 金属・絶縁体・金属のMIM系での表面プラズモンポラリトンを含む様々な電磁気モードの、 時として複雑な、相互作用が重要であることを明らかにしました。 さらに本研究は、 プラズモニックなMIM構造の応用として、光のエヴァネッセント波を伝搬波に変換する、 ハイパーレンズの新しい形を提案しました。

25. "Surface-emitting dye-doped polymer laser coupled with stimulated resonant Raman scattering",
Hisao Yanagi, Hidetaka Miyamoto, Atsushi Ishizumi, Satoshi Tomita, Kenichi Yamashita, and Kunishige Oe
Applied Physics Letters, Vol. 96, 263304 (3 pages), July 2010. [APL online]
  DOI: 10.1063/1.3459967
  *This article is available free to readers via the Web.

24. "Electron magnetic resonance in interacting ferromagnetic-metal nanoparticle systems: experiment and numerical simulation",
Chiharu Mitsumata, Satoshi Tomita, Masayuki Hagiwara, and Kensuke Akamatsu
Journal of Physics: Condensed Matter, Vol. 22, Issue 1, 016005 (10 pages), January 2010. [JPCM online]
  DOI: 10.1088/0953-8984/22/1/016005

23. "Dye-doped polymer microring laser coupled with stimulated resonant Raman scattering",
Hisao Yanagi, Rei Takeaki, Satoshi Tomita, Atsushi Ishizumi, Fumio Sasaki, Kenichi Yamashita, and Kunishige Oe
Applied Physics Letters, Vol. 95, 033306, July 2009. [APL online]
  DOI: 10.1063/1.3183586

22. "Photoluminescence through Intermolecular Long Distance Energy Transfer Mediated by Surface Plasmons",
Takayuki Shimada, Satoshi Tomita, Shu Hotta, Shinji Hayashi, and Hisao Yanagi
Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 48, 042001, April 2009. [JJAP online]
  DOI: 10.1143/JJAP.48.042001

21. "Resonant photon tunneling via surface plasmon polaritons through one-dimensional metal-dielectric metamaterials",
Satoshi Tomita, Takashi Yokoyama, Hisao Yanagi, Ben Wood, John B. Pendry, Minoru Fujii and Shinji Hayashi
Optics Express, Vol. 16, Issue 13, pp. 9942-9950, June 2008. [Optics Express], [OSA Optics InfoBase], [naistar],
  DOI: 10.1364/OE.16.009942
  *Optics Express is available free to readers via the Web.

金属・誘電体の多層膜により構成される一次元メタマテリアルにおける共鳴フォトントンネリングについて報告しました。 表面プラズモンポラリトンを介した共鳴帆トントンネリングは、 大きな波数を持つエヴァネッセント光波がメタマテリアルを通り運ばれることを許します。 これはスーパーレンズを用いて最近実証されたサブ波長イメージングのメカニズムに他なりません。 更に我々は、金属層の数を増やすと、共鳴フォトントンネリングの角度が、 反射の落ち込みの角度に比べて低角度側にシフトし、 このシフトがトンネリングにおける損失に起因することを見出しました。

20. "Nanocomposite Polymeric Microspheres Containing Ni Nanoparticles with Controlled Microstructures",
Kensuke Akamatsu, Satoshi Adachi, Takaaki Tsuruoka, Shingo Ikeda, Satoshi Tomita, and Hidemi Nawafune,
Chemistry of Materials, Vol.20, No.9, pp.3042-3047, April 2008. [CM online]
  DOI: 10.1021/cm7030152

19. "Negative permeability of magnetic nanocomposite films for designing left-handed meta-materials",
Chiharu Mitsumata and Satoshi Tomita
Applied Physics Letters, Vol.91, 223104, November 2007.
[APL online], [naistar],
  DOI: 10.1063/1.2816894
  *This paper has been selected for the December 10, 2007 issue of Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology. [VJNST]

18. "Controlled magnetic properties of Ni nanoparticles embedded in polyimide films",
Satoshi Tomita, Petra E. Jonsson, Kensuke Akamatsu, Hidemi Nawafune, and Hajime Takayama
Physical Review B, Vol.76, 174432, November 2007.
[PRB online], [naistar],
  DOI: 10.1103/PhysRevB.76.174432

17. "Spectroscopic Ellipsometry of Yttrium-iron Garnet Thin Films Containing Gold Nanoparticles",
Satoshi Tomita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi, Asuka Terai, and Nataliya Nabatova-Gabain
Japanese Journal of Applied Physics, Part 2 (Letters), Vol.46, No.42 pp.L1032-L1034, October 2007.
[JJAP online]
  DOI: 10.1143/JJAP.46.L1032

16. "Magneto-Optical Kerr Effects of Yttrium Iron Garnet Thin Films Incorporating Gold Nanoparticles",
Satoshi Tomita, Takeshi Kato, Satoshi Iwata, Shigeru Tsunashima, Minoru Fujii, Shinji Hayashi,
Physical Review Letters, Vol. 96, 167402, April 2006.
[PRL online], [Erratum],
  DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.167402
  *This paper has been selected for the May 15, 2006 issue of Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology. [VJNST]

金ナノ粒子が埋め込まれたイットリウム鉄ガーネット(YIG)薄膜の磁気光学Kerr効果について、 実験的に調べました。波長400から800nmの範囲の極磁気Kerrスペクトルは、金ナノ粒子を埋め込むことで、 局在表面プラズモンがある波長域でKerr回転角が負の値を取ることを示しました。 このような特異なKerr回転はYIGの磁気Kerr効果と局在プラズモンがカップリングしている可能性を示しています。 このような現象はマグネトプラズモニック効果と呼ばれ、プラズモニクスの新しい方向性として近年注目されています。

15. "Tuning magnetic interactions in ferromagnetic-metal nanoparticle systems",
Satoshi Tomita, Kensuke Akamatsu, Hiroyuki Shinkai, Shingo Ikeda, Hidemi Nawafune, Chiharu Mitsumata, Takanari Kashiwagi, Masayuki Hagiwara,
Physical Review B, Vol. 71, 180414 (Rapid Communication), May 2005.
[PRB online],
  DOI: 10.1103/PhysRevB.71.180414

14. "Controlling Interparticle Spacing among Metal Nanoparticles through Metal-Catalyzed Decomposition of Surrounding Polymer Matrix",
Kensuke Akamatsu, Hiroyuki Shinkai, Shingo Ikeda, Satoshi Adachi, Hidemi Nawafune, Satoshi Tomita,
Journal of American Chemical Society, Vol. 127, No. 22, pp.7980 (Communication), June 2005.
[JACS online]
  DOI: 10.1021/ja050735+

13. "Ferromagnetic resonance study of diluted Fe nanogranular films",
Satoshi Tomita, Masayuki Hagiwara, Takanari Kashiwagi, Chusei Tsuruta, Yoshio Matsui, Minoru Fujii, Shinji Hayashi,
Journal of Applied Physics, Vol. 95, No. 12, pp. 8194, June 2004.
[JAP online]
  DOI: 10.1063/1.1739526

12. "Defective Carbon Onions in the Interstellar Space as the Origin of the Optical Extinction Bump at 217.5 nm",
Satoshi Tomita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi,
Astrophysical Journal, Vol. 609, No. 1, Part 1, pp.220, July 2004.
[ApJ online]
  DOI: 10.1086/420899

11. "Optical extinction properties of carbon onions prepared from diamond nanoparticles",
Satoshi Tomita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi,
Physical Review B, Vol. 66, No. 24, pp. 245424, December 2002.
[PRB Online],
  DOI: 10.1103/PhysRevB.66.245424

10. "Hollow organic globules in the Tagish Lake meteorite as possible products of primitive organic reactions",
Keiko Nakamura, Michael E. Zolensky, Satoshi Tomita, Satoru Nakashima, Kazushige Tomeoka,
International Journal of Astrobiology, Vol. 1, No. 3, pp. 179-189, December 2002.
[IJAB Online]
  DOI: 10.1017/S1473550402001167

9. "Gas-phase production of monodisperse lead zirconate titanate nanoparticles",
Kwang S. Seol, Satoshi Tomita, Kazuo Takeuchi, Takeshi Miyagawa, Koji Katagiri, Yoshimichi Ohki
Applied Physics Letters, Vol. 81, No. 10, pp. 1893-1895, September 2002.
[APL Online]
  DOI: 10.1063/1.1505744

8. "Diamond nanoparticles to carbon onions transformation: X-ray diffraction studies",
Satoshi Tomita, Andrzej Burian, John C. Dore, D. leBolloch, Minoru Fujii, Shinji Hayashi
Carbon, Vol. 40, pp. 1469-1474, August 2002.
[Carbon Online]
  DOI: 10.1016/S0008-6223(01)00311-6

7. "Fabrication and characterization of PAN-derived carbon thin films containing Au nanoparticles",
Shigehito Deki, Hideki Nabika, Kensuke Akamatsu, Minoru Mizuhata, Akihiko Kajinami, Satoshi Tomita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi
Thin Solid Films, Vol. 408, pp. 59-63, April 2002.
[TSF ONline]
  DOI: 10.1016/S0040-6090(02)00079-2

6. "Ni_{1-x}Co_{x}-C nanogranular thin films prepared by a co-sputtering method: Improvement in magnetic properties by optimizing the alloy ratio",
Satoshi Tomita, Hiroaki Adachi, Minoru Fujii, Shinji Hayashi
Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 40, pp. 6370-6374, November 2001.
[JJAP Online]
  DOI: 10.1143/JJAP.40.6370

5. "Structure and electronic properties of carbon onions",
Satoshi Tomita, Takahiro Sakurai, Hitoshi Ohta, Minoru Fujii, Shinji Hayashi
The Journal of Chemical Physics, Vol.114, pp.7477-7482, May 2001.
[JCP Online]
  DOI: 10.1063/1.1360197

4. "Thin films of carbon nanocapsules and onion-like graphitic particles prepared by the cosputtering method",
Osamu Mamezaki, Hiroaki Adachi, Satoshi Tomita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi
Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 39, Part 1, No. 12A, pp. 6680-6683, December 2000.
[JJAP Online]
  DOI: 10.1143/JJAP.39.6680

3. "Formation of Co filled carbon nanocapsules by metal-template graphitization of diamond nanoparticles",
Satoshi Tomita, Masahiro Hikita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi, Kensuke Akamatsu, Shigehito Deki, Hidehiro Yasuda
Journal of Applied Physics, Vol. 88, pp. 5452-5456, November 2000.
[JAP Online]
  DOI: 10.1063/1.1317242

2. "A new and simple method for thin graphitic coating of magnetic-metal nanoparticles",
Satoshi Tomita, Masahiro Hikita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi, Keiichi Yamamoto
Chemical Physics Letters, Vol. 316, pp. 361-364, January 2000.
[CPL Online]
  DOI: 10.1016/S0009-2614(99)01280-4

1. "Electron energy-loss spectroscopy of carbon onions",
Satoshi Tomita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi, Keiichi Yamamoto
Chemical Physics Letters, Vol. 305, pp. 225-229, May 1999.
[CPL Online]
  DOI: 10.1016/S0009-2614(99)00374-7


国際会議プロシーディング:

P16. "Terahertz wave emission from plasmonic chiral metasurfaces",
Takahiro Matsui, Satoshi Tomita, Motoki Asai, Yuzuru Tadokoro, Keisuke Takano, Makoto Nakajima, Masanori Hangyo, Hisao Yanagi
Applied Physics A (Proceedings of META2015), Vol. 122, Issue 3, Article 157 (5 pages), March 2016. [Springer online] [naistar]
  DOI: 10.1007/s00339-016-9657-y

P15. "Fabrication and ferromagnetic resonance of cobalt chiral meta-molecule arrays",
Toshiyuki Kodama, Satoshi Tomita, Nobuyoshi Hosoito, Hisao Yanagi
Applied Physics A (Proceedings of META2015), Vol. 122, Issue 1, Article 41 (5 pages), January 2016. [Springer online], [naistar]
  DOI: 10.1007/s00339-015-9564-7

P14. "Simple Analysis for Frequency Increase in Spin Torque Oscillation",
Chiharu Mitsumata, Satoshi Tomita, Takeshi Seki, Masaki Mizuguchi
IEEE Transactions on Magnetics - Conferences (Proceedings of InterMag2012), Vol. 48, No. 11, pp. 3955-3957, November 2012. [IEEE online]
  DOI: 10.1109/TMAG.2012.2201700

今回我々は、これまでスピン波メタマテリアルの磁気ダイナミクスを解析してきた手法を応用し、 磁気共鳴によるスピントルク発振(STO)を、ランダウ・リフシッツ・ギルバート(LLG)方程式の観点から調べました。 巨視的スピンのLLG方程式の解析式は、発振周波数の情報も含めたスピン状態を記述します。このLLG方程式は、 強制振動方程式に変形することができました。得られた式は、STO周波数、有効ギルバートダンピング定数、 そして注入されるスピン流を含みました。 そこから我々は、有効ギルバートダンピングが、スピン流の線形関数として与えられることを示しました。 対照的に、STO周波数は注入されたスピン流に影響をうけませんでした。 しかしながら、時間依存で変化するスピン流、例えばスピン流パルス、を使えば、 STO周波数を上昇できることを示しました。

P13. "Plasmonic circular dichroism using Au fine particles and riboflavin",
Yuuka Kosaka, Kazutaka Egami, Satoshi Tomita, Hisao Yanagi
physica status solidi (c) (Proceeding of 5th International Conference on Optical and Optoelectronic Properties of Materials and Applications:ICOOPMA12), Vol. 9, No. 12, pp. 2529-2532, October 2012. [pssc online]
  DOI: 10.1002/pssc.201200266

リボフラヴィン(ヴィタミンB)の円偏光二色性(CD)は、通常、紫外光の領域に現れます。 我々は、リボフラヴィンと金微粒子を含むコンポジット膜を作製し、 金微粒子のプラズモンによって、可視光領域にCDが誘起されることを見出しました。 今回の実験では、カイラル分子を金微粒子の表面に結合していません。 にも関わらず、可視光でCDが観測されたという結果は、たとえ金微粒子とカイラル分子の間に直接的な接触が無くとも、 可視域にCDが誘起されることを意味しています。更に、金微粒子とリボフラヴィンを色素とグルコースに変更した試料でも、 可視域の色素の吸収波長でCDが観測されました。 これらの結果から、吸収によってCDが誘起されるメカニズムについて議論しました。

P12. "Optical properties of dye-doped polymer films incorporating photonic nanostructures",
Kazutaka Egami, Tomoya Nakayama, Yuuka Kosaka, Satoshi Tomita, Atsushi Ishizumi, Hisao Yanagi, Ken-ichi Yamashita, Kunishige Oe
physica status solidi (c) (Proceeding of 5th International Conference on Optical and Optoelectronic Properties of Materials and Applications:ICOOPMA12), Vol. 9, No. 12, pp. 2485-2488, November 2012. [pssc online]
  DOI: 10.1002/pssc.201200225

P11. "Gold nanostructures using tobacco mosaic viruses for optical metamaterials",
Mime Kobayashi, Ichiro Yamashita, Yukiharu Uraoka, Kiyotaka Shiba, Satoshi Tomita
Proceedings of SPIE, Vol. 8070, 80700C, May 2011. [SPIE online]
  DOI: 10.1117/12.886652

可視光領域での3次元光学メタマテリアルの実現に向けて、タバコモザイクウイルス(TMV)の表面に、 金ナノ構造を作製しました。表面にチタン結合ペプチドを融合した変異型TMVを使うと、 直径5nm程度でサイズのそろった金ナノ粒子群が作製できることを見出しました。

P10. "Loss monitoring in resonant photon tunneling through metal and dielectric multi-layer metamaterials",
Motonobu Matsunaga, Satoshi Tomita, Takashi Yokoyama, and Hisao Yanagi
Proceedings of SPIE, Vol. 7395, 73951J, September 2009. [SPIE online]
  DOI: 10.1117/12.825828

P9. "Distributed feedback lasing coupled with stimulated resonant Raman scattering in polyphenylenevinylene films",
H. Yanagi, N. Kawazu, R. Takeaki, S. Tomita, K. Yamashita, and K. Oe
Synthetic Metals, Vol. 159, pp. 802-804, May 2009. [SynMet online]
  DOI: 10.1016/j.synthmet.2009.01.008

P8. "Structural studies of nanodiamond by high-energy X-ray diffraction",
L. Hawelek, A. Brodka, J.C. Dore, V. Honkimaki, S. Tomita, A. Burian,
Diamond and Related Materials, Vol. 17, Issues 7-10, pp. 1186-1193, July-October 2008. [DRM online]
  DOI: 10.1016/j.diamond.2008.01.107

P7. "Light Amplification Induced by Stimulated Resonance Raman Scattering in Poly(phenylene vinylene) Thin Films",
Shuhei Fujimoto, Satoshi Tomita, and Hisao Yanagi,
Japanese Journal of Applied Physics, Vol.47, No.2, pp.1188-1191, February 2008. [JJAP online]
  DOI: 10.1143/JJAP.47.1188

P6. "Synthesis and Structural Control of Metal-Containing Polyimide Nanocomposites",
Hiroyuki Shinkai, Shingo Ikeda, Kensuke Akamatsu, Hidemi Nawafune, Satoshi Tomita
Transactions of the Materials Research Society of Japan, Vol.30, 1223-1226, December 2005.

P5. "A Novel Fabrication Technique for Interacting Ferromagnetic-metal Nanoparticle Systems: Fine-tuning of Particle Diameter and Interparticle Spacing",
Satoshi Tomita, Kensuke Akamatsu, Hiroyuki Shinkai, Shingo Ikeda, Hidemi Nawafune, Chiharu Mitsumata, Takanari Kashiwagi, Masayuki Hagiwara
Material Research Society Symposium Proceeding (Symposium I, Fall Meeting 2004), vol. 853E, pp. I5.10.1-6, January 2005. (only Online)

P4. "Microscopic study of thin films of Ni-filled carbon nanocapsules",
V.D. Frolov, E. V. Zavedeev, S. M. Pimenov SM, V. I. Konov, S. Tomita, M. Fujii, S. Hayashi
Physics of Low-Dimensional Structures, vol. 3-4, pp. 283-288, 2003.

P3. "Ultraviolet-visible absorption spectroscopy of carbon onions",
Satoshi Tomita, Shinji Hayashi, Yasunori Tsukuda, Minoru Fujii
Physics of Solid State, vol. 44, pp. 450-453, March 2002.

P2. "Structural studies of carbon nanotubes and related materials by neutron and x-ray diffraction",
John C. Dore, Andrzej Burian, Satoshi Tomita
Acta Physica Polonica A, vol. 98, pp. 495-504, November 2000.

P1. "Transformation of carbon onions to diamond by low-temperature heat treatment in air",
Satoshi Tomita, Minoru Fujii, Shinji Hayashi, Keiichi Yamamoto
Diamond and Related Materials, Vol. 9, pp. 856-860, May 2000.


書籍:


B9. 共著 「ポリマーナノコンポジットの開発と分析技術」 監修:岡本正巳
第2章3節 "金属ナノ粒子分散ナノコンポジット材料"
嶋洋平、鶴岡孝章、冨田知志、赤松謙祐
2016年9月30日、シーエムシー出版 [シーエムシー出版]
  ISBN: 978-4-7813-1178-4

本書の前身である『ポリマー系ナノコンポジットの新技術と用途展開』が刊行されて 10年余が経過した。 その間に起こったナノコンポジット分野の技術革新をまとめ、新たに情報発信する目的から、 今回『ポリマーナノコンポジットの開発と分析技術』を出版することとなった次第である。 世界規模で急速な発展を遂げた日本のオリジナルである高分子系クレイナノコンポジットは、...
     シーエムシー出版 WEB より


B8. 共著 「Intelligent Nanosystems for Energy, Information and Biological Technologies」
Edited by Jun'ichi Sone and Shinji Tsuji
Part IV, Chapter 8 (p119-143)  "Biotemplates and Their Application to Electronic Devices"
Yukiharu Uraoka, Mutsunori Uenuma, Yasuaki Ishikawa, Shinya Kumagai, Satoshi Tomita, Heiji Watanabe, Ichiro Yamashita
Springer Japan, September 2016 [Springer online]
  ISBN: 978-4-431-56427-0
  DOI: 10.1007/978-4-431-56429-4_8

In the development of semiconductor device which is facing the difficulties of miniaturization, introduction of material with self-assembling ability is one of the most important methods to overcome those difficulties. In this study, we propose a nanosystem utilizing biosupramolecules as biotemplate. Biosupramolecules have many fascinating features such as size uniformity and self-assembling ability, which cannot be realized in conventional inorganic materials. Various inorganic materials that are very important materials for fabricating semiconductor devices can be incorporated inside the molecules. This meritorious technique is called biomineralization. It can be performed at room temperature. We established the technique to place the above-mentioned material accurately from one (linearly) to three (sterically) dimensions on the semiconductor substrate. In this chapter, we introduce several examples of application to electron device, such as floating gate memory, resistive memory, thin film transistor, MEMS sensor, solar cell, and metamaterials. We successfully demonstrated the new function by utilizing these unique features. This technique will open the door to next generation semiconductor devices.


B7. 共著 「最新 マイクロ波エネルギーと応用技術」
最新マイクロ波エネルギーと応用技術 編集委員会 編
10.3.1 (p931-936)   "メタマテリアル"
冨田知志
2014年11月、 産業技術サービスセンター [産業技術サービスセンター]
  ISBN: 978-4-915957-94-9
マイクロ波加熱が1940年代に発見され、電子レンジを始めとして広い分野への応用がなされてきた。 一方、新規加熱装置の開発、シミュレーション分野の充実、半導体発振器の実用化、 マイクロ波物質科学の発展等があり、国内でもこの10年間で大きな動きがあった。 日本電磁波エネルギー応用学会(JEMEA)会員を中心に、関連する技術者、研究者に執筆をお願いした。 本書は基礎編、応用編、実用編を設け、マイクロ波エネルギーの基礎と新旧応用技術、 それに関連した周辺分野の技術を網羅している。
     産業技術サービスセンター WEB より


B6. 共著 「ナノ・マイクロスケール熱物性ハンドブック」
日本熱物性学会 編
6.5.2 (p402-405)   "メタマテリアル吸収体・ふく射体"
冨田知志
2014年6月、養賢堂  [養賢堂] [日本熱物性学会] [紀伊國屋書店]
  ISBN: 978-4-8425-0525-1
ナノ・マイクロシステムを工学的にデザインしその性能を的確に評価するためには,構成する物質の機械的性質,電気的性質, そして熱物性値が必須なのは言うまでもない. ところが,材料のサイズがナノ・マイクロスケールになってくると, その性質はバルクな(mm〜mスケール)値とは大きく異なる場合がある. ナノ・マイクロスケール材料の熱物性値がバルクと違うのであれば, (1)なぜそうなるのか,(2)その違いをどのように検知するのか,(3)数値としてどれだけ異なるのか, を知ることは基盤学術およびナノ・マイクロシステムを設計するための基盤情報として重要であることは言うまでもない. さらに一歩踏み込んで,(4)ナノ・マイクロ材料の熱物性値の特異性を利用して, 新たな機能を発現するナノ・マイクロシステムを開発することも,工学的な応用として期待されている. 上記(1)〜(4)に対する開発現場での潜在的ニーズは大きく,またこのような「熱物性値のサイズ効果」は, 学術的にも近年概ね明らかになり実験データや理論解析もかなり蓄積されてきたが, これまでハンドブックのようなまとまった形で数値データ等を提供しているものはなかった. 本ナノ・マイクロスケールハンドブック(Nano/Microscale Thermophysical Properties Handbook: NM-TPH)は このようなニーズに応えるべく,ナノ・マイクロスケールにおける輸送現象と熱物性に関して, 基礎理論,測定とシミュレーションそして基盤データの最新情報をコンパクトに集約したものである.
     養賢堂 WEB より抜粋


B5. 共著 「Ellipsometry at the Nanoscale」
Edited by Maria Losurdo and Kurt Hingerl
Chapter 9 (p325-339) "Spectroscopic Ellipsometry and Magneto-Optical Kerr Spectroscopy of Magnetic Garnet Thin Films Incorporating Plasmonic Nanoparticles"
Satoshi Tomita
Springer-Verlag, March 2013. [Springer online] [Amazon] [on nanomagazine.co.uk]
  ISBN: 978-3642339554
This book presents and introduces ellipsometry in nanoscience and nanotechnology making a bridge between the classical and nanoscale optical behaviour of materials. It delineates the role of the non-destructive and non-invasive optical diagnostics of ellipsometry in improving science and technology of nanomaterials and related processes by illustrating its exploitation, ranging from fundamental studies of the physics and chemistry of nanostructures to the ultimate goal of turnkey manufacturing control.
This book is written for a broad readership: materials scientists, researchers, engineers, as well as students and nanotechnology operators who want to deepen their knowledge about both basics and applications of ellipsometry to nanoscale phenomena. It starts as a general introduction for people curious to enter the fields of ellipsometry and polarimetry applied to nanomaterials and progresses to articles by experts on specific fields that span from plasmonics, optics, to semiconductors and flexible electronics. The core belief reflected in this book is that ellipsometry applied at the nanoscale offers new ways of addressing many current needs. The book also explores forward-looking potential applications.

    A book review on Book of the month April 2013 in nanomagazine.co.uk

B4. 共著 「メタマテリアルII」
第14章(p148-158) "金属ナノ構造との複合体を用いたメタマテリアル"
冨田知志
シーエムシー出版、2012年6月

B3. 共著 「プラズモン基礎理解の徹底と応用展開〜実用化への要求仕様と課題/解決策検討〜」
第13章 第3節(p312-318)  "プラズモニックメタマテリアル用途への金属ナノ粒子の合成・分散"
冨田知志、小林未明
情報機構、2011年4月

B2. 共著 「次世代共役ポリマーの超階層制御と革新機能」 監修 赤木和夫
第3編 第12章(p309-314)  "構造制御したπ共役ポリマー薄膜の誘導共鳴ラマン散乱によるレーザー作用" 
柳久雄、冨田知志、山下兼一
シーエムシー出版、新材料・新素材シリーズ、2009年1月

B1. 共著 「メタマテリアル -最新技術と応用-」 監修 石原照也
基礎編 第7章 (p195-203) "ナノコンポジットによるメタマテリアル"
冨田知志
シーエムシー出版、新材料・新素材シリーズ、2007年11月. [シーエムシー出版WEB]


解説など:


R13. "メタマテリアルの物理 "
冨田知志
電気学会誌 Vol.137 No.6 P.346-349 (2017年6月). [J-STAGE]

本稿は幾つかの具体例を通して、 メタマテリアル(メタ物質、metamaterials)の考え方や原理を簡潔に紹介することを目指します。 以下では特に断らない限り、 マイクロ波や可視光などの電磁波を操る光メタマテリアルを想定して話を進めます。 しかしながらメタマテリアルは近年、 電磁波以外の波動現象(音波、弾性波、地震波)や拡散現象(熱伝導)にも 射程範囲を拡げていることは特筆に値します。 これらメタマテリアルの多様性に関しては最終節で紹介する予定です。 そこへ至る道のりで、第2節ではメタマテリアルの定義・具体例を紹介し、 それを基に第3節ではメタマテリアルの原理、他の分野との関係について考えます。 更に筆者らの最近の取り組みについては第4節で紹介します。


R12. "時空の対称性が同時に破れたメタ物質の電磁気応答 ―マイクロ波領域での磁気カイラルメタ分子を入口として―"
冨田知志、澤田桂、上田哲也
固体物理 第51巻 p.441-451(第8号 p.31-41)、アグネ技術センター (2016年8月).

時空の対称性が同時に破れた天然もしくは人工物質の電磁気学応答の概論を述べる。 その後、単一メタ分子によるマイクロ波領域での増強磁気カイラル効果について、 我々の実験結果を紹介する。 この研究はメタマテリアルを用いた人工的ゲージ場やメタ固体物理学の実現への 扉を開く。

R11. "磁気カイラルメタマテリアルによるマジックミラー効果"
冨田知志
光アライアンス2015年12月号 特集:光を操るメタマテリアル、16-19p、日本工業出版 (2015年12月).

R10. "メタマテリアルで光を操る"
冨田知志
平成27年 電気学会全国大会 シンポジウム講演論文、3-S29-1(1-4)(第3分冊) (2015年3月). [PDF]


R9. "メタマテリアルから見た光学活性と磁気光学効果"
冨田知志
応用電子物性分科会会誌, Vol.19, No.4, pp121-126 (2013年10月).

光学活性と磁気光学効果は共に我々の身近にある現象である。光学活性は砂糖水で見られる。 磁気光学効果を使ったMOディスクやMDは、ある一定(2013年に35歳以上くらい)の世代には懐かしい。 この光学活性と磁気光学効果は、ある点から見ると良く似ている。 しかしながら、物理的起源は異なる。我々の研究は、この似て非なる二つの現象を新しい切り口で理解し、 その先に新しい物理現象を見出したいという動機から出発している。 そこで本稿では光学活性と磁気光学効果を、電子系とのアナロジーも用いて腑分けし、 どこが同じでどこが違うのかを説明した上で、どうすれば二つの現象を行き来できるかについて考えたい。 大事なことなので繰り返すが、物理的起源は異なるので人間からどう見えるかではなく、 光からどう見えるかが重要である。光は物質中の電子をぼんやり見ているので、 物質のメゾスコピックな構造を用いて電子の動きをうまく制御すれば、光を錯覚させることができそうである。 その結果として、磁性体や磁場を用いずに、 光学活性だけを用いながらも磁気光学効果に似た現象を実現することが可能かもしれない、 ということが本稿での我々の主張である。


R8. 特集 メタマテリアル 光の常識を破る4  "メタマテリアルからメタ分子・メタ界面へ ―カイラル構造の光学活性に着目して―"
冨田知志
化学と工業, Vol.66, No.6, pp451-453 (2013). [日本化学会WEB]

メタマテリアルは,あらゆる周波数の様々な波動現象に適用できる,守備範囲の広い,射程の長い概念である。 ここでは従来のメタマテリアルの定義を少し異なる方向から見直し,物質の機能の「役割分担」を意識しながら, 筆者らのカイラルメタ分子及びカイラルメタ界面の研究を紹介する。 登場するのはウイルス,金ナノ粒子,糖,色素など一般的なものばかりである。 ありふれたものをいろいろ工夫して組み合わせ,新しい現象を見いだし, その結果として物事を様々な角度から眺めることができる,というのがメタマテリアル研究の面白いところである。

R7. 特集 もしも「メタマテリアル」が実現したら "メタマテリアルの光学素子への応用の可能性"
冨田知志
マテリアルステージ 第141号(2012年12月号)、pp.7-10.

R6. 特集 "スピン波メタマテリアル"
冨田知志
OPTRONICS No.360(2011年12月号)、pp.79-83.

R5. トピックス "メタマテリアルとしての強磁性金属ナノコンポジットの透磁率計算"
三俣千春, 冨田知志
まぐね(日本磁気学会誌) 第4巻 第10号(2009年10月号)、pp.470-475.

R4. 研究紹介 "強磁性金属ナノコンポジットを用いた左手系メタマテリアル"
冨田知志, 赤松謙祐, 八代晴彦, 三俣千春
応用物理 第78巻 第6号 (2009年6月号)、pp. 523-526.

R3. "金属粒子分散ハイブリッド材料の創製"
赤松謙祐, 縄舟秀美, 冨田知志
OHM 2008年8月号 pp. 8-9.

R2. "非晶質炭素コアマントル粒子の発見 〜Tagish Lake隕石の有機物その場観察・分析〜",
中村圭子, Michael E. Zolensky, 冨田知志, 留岡和重,
日本惑星科学会誌, Vol. 11, pp. 112 (2002).

R1. "カーボンオニオンの構造と電子状態"
冨田知志, 藤井 稔, 林 真至
季刊フラーレン Vol.8, No.3, pp.167-177 (2000).


博士論文:

博士論文
"Formation and Physical Properties of Novel Carbonaceous Nano-Materials"
("新規な炭素系ナノ物質の形成と物性に関する研究")
神戸大学大学院 自然科学研究科
2002年 3月 [PDF 6MB] [神戸大学リポジトリ]



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