2026/03/19 更新

写真a

ムライ シュンスケ
村井 俊介
MURAI SHUNSUKE
担当
大学院工学研究科 電子物理系専攻 講師
工学部 電子物理工学科
職名
講師
所属
工学研究院
連絡先
メールアドレス
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プロフィール
2001年3月 京都大学工学部工業化学科 卒業 2003年3月 同大学院工学研究科材料化学専攻 修士課程修了 2004年6月 同 博士後期課程 中退 2011年7月25日 学位(工学)取得“Studies on photonic materials having disordered structures and tailored light scattering properties/乱れた構造と制御された散乱特性をもつ光機能材料に関する研究”
所属キャンパス
中百舌鳥キャンパス

担当・職階

  • 大学院工学研究科 電子物理系専攻 

    講師  2025年04月 - 継続中

  • 大学院工学研究科 電子物理系専攻 

    講師  2025年04月 - 継続中

  • 工学部 電子物理工学科 

    講師  2025年04月 - 継続中

取得学位

  • 博士(工学) ( 京都大学 )

研究分野

  • ナノテク・材料 / 無機物質、無機材料化学

  • ナノテク・材料 / 無機材料、物性

研究キーワード

  • メタ光学

  • ミートロニクス

  • プラズモニクス

  • ゾルゲル法

  • ガラス・セラミックス

  • 蛍光体

  • nanoantenna

研究概要

  • ステンドグラスや切子グラスの鮮やかな赤色、これはガラス中に分散した数十ナノメートルの金粒子の呈色によるものである。この時、ナノ粒子の周りに光のエネルギーが集中し、“表面プラズモン”と呼ばれる光と電子の共鳴状態が実現している。この状態を上手に使うと、光を集め、閉込め、放つための新たな技術となることが明らかになり、表面プラズモンの科学=プラズモニクスと呼ばれる学問分野が生まれた。当研究室では、ナノ加工技術を用いてナノ粒子を周期的に並べた構造(=ナノアンテナ)を作り、その性質と応用について研究している。ナノアンテナは、光をアンテナ平面内に強く閉じ込め、特定の方向へ放つ性質があり、発光材料と組み合わせると、発光強度を1桁以上高めたり、発光に指向性を持たせることができる。私は、ナノアンテナの光源や照明応用に向けて、世界を先導する研究を行っている

所属学協会

  • 日本材料学会

  • 日本セラミクス協会

  • 応用物理学会

委員歴(学外)

  • 日本セラミックス協会関西支部   事務局  

    2024年04月 - 継続中 

論文

  • Nonlocal Coupling in Hybrid Bilayer Metasurfaces via Out-of-Plane Quadrupole Surface Lattice Resonance 査読

    Lo T.Y.

    Advanced Optical Materials   13 ( 36 )   2025年12月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

    DOI: 10.1002/adom.202502518

  • Modelling Purcell enhancement of metasurfaces supporting quasi -bound states in the continuum 査読

    Tse J.T.Y.

    Nanophotonics   14 ( 27 )   5407 - 5415   2025年12月( ISSN:21928606

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

    DOI: 10.1515/nanoph-2025-0456

    PubMed

  • Directional enhancement of photoluminescence from phosphor plates with TiO(2) nanoantenna stickers. 査読

    Gao H, Tse JTY, Murai S, Tanaka K

    Nanophotonics (Berlin, Germany)   14 ( 25 )   4627 - 4636   2025年12月( ISSN:2192-8606

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

    DOI: 10.1515/nanoph-2025-0419

    PubMed

  • Mechanically Reconfigurable Silicon Carbide Metasurface Stickers 査読

    Murai S.

    ACS Applied Optical Materials   3 ( 9 )   2006 - 2012   2025年09月( ISSN:2771-9855 ( eISSN:2771-9855

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsaom.5c00221

  • Alignment-Free Bilayer Moiré Metasurfaces with Tunable Twist Angles 査読

    He J.

    ACS Photonics   12 ( 8 )   4608 - 4615   2025年07月( ISSN:2330-4022 ( eISSN:2330-4022

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsphotonics.5c01023

  • Enhanced Delayed Fluorescence in Nonlocal Metasurfaces: The Role of Electronic Strong Coupling 査読

    Wei Y.C.

    ACS Photonics   12 ( 4 )   2193 - 2202   2025年04月( ISSN:2330-4022

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   国際・国内誌:国際誌  

    DOI: 10.1021/acsphotonics.5c00124

    PubMed

  • Amorphous-germania as an annealing-resistive and water-soluble sacrifice layer for fabricating metasurface stickers

    Taiki Takashima, Tien Yang Lo, Hitoshi Takane, Shunsuke Murai, Katsuhisa Tanaka

    Japanese Journal of Applied Physics   64 ( 3 )   03SP66 - 03SP66   2025年03月( ISSN:00214922 ( eISSN:13474065

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    <jats:title>Abstract</jats:title>
    <jats:p>Metasurface stickers, where the periodic array of nanoparticles is embedded in an elastomer film, can be attached to and detached from the surface of target materials and work as metasurface to control light. The stickers can be fabricated by lithographic and etching/lift-off processes, followed by a transfer process. To transfer, a sacrifice layer, typically water-soluble and oil-insoluble organic polymers, is required to separate the substrate from the metasurface. Although they fulfill the prerequisite as a sacrifice layer, organic polymers cannot be heated above 300 °C, and are often damaged during exposure to reactive gases in the dry etching processes. In this study, we introduced an alternative amorphous germanium dioxide (GeO<jats:sub>2</jats:sub>), an inorganic material with high water solubility, as the transfer sacrificial layer. The amorphous GeO<jats:sub>2</jats:sub>, made by mist chemical vapor deposition in this study, is stable and maintains the amorphous state under heat treatment up to 750 °C. Upon exposure to water, amorphous GeO<jats:sub>2</jats:sub> is readily nano-crystallized and dissolved while it is unsolved in organic solvents used in the nanofabrication processes. Using this sacrificial layer, we fabricated a TiO<jats:sub>2</jats:sub> metasurface sticker via nanoimprinting of a Ti film followed by thermal oxidation. We demonstrate a photoluminescence outcoupling by placing a sticker on the phosphor plate: the emission pattern is modulated both spatially and spectrally in a way defined by the structure of the metasurface sticker.</jats:p>

    DOI: 10.35848/1347-4065/adb164

    CiNii Research

    その他URL: https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1347-4065/adb164/pdf

  • Fabricating SiC nanovoid arrays for Mie-tronics 査読

    Maruyama H.

    Japanese Journal of Applied Physics Part 1 Regular Papers and Short Notes and Review Papers   64 ( 3 )   03SP54 - 03SP54   2025年03月( ISSN:0021-4922 ( eISSN:1347-4065

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.35848/1347-4065/adaecc

    その他URL: https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1347-4065/adaecc/pdf

  • Interpreting Purcell enhancement of non-Hermitian metasurfaces with spectral parameters

    村井 俊介, 田中 勝久

    Physical Review A   111 ( 1 )   2025年01月( ISSN:24699926 ( eISSN:24699934

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

    DOI: 10.1103/physreva.111.013511

    CiNii Research

  • Steering chiral luminescence with silicon metasurfaces 査読

    Wei Y.C.

    Proceedings of SPIE the International Society for Optical Engineering   13528   2025年( ISSN:0277786X ( ISBN:9781510688520

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

    DOI: 10.1117/12.3055231

  • Pancake Meta-Photonics: Stacking Layers to Prepare Quasi-3D Metasurfaces 査読

    Murai S.

    International Conference on Metamaterials Photonic Crystals and Plasmonics   2025年

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

  • High-Refractive-Index and Flexible SiC Nanoantenna Stickers 査読

    Murai S.

    International Conference on Metamaterials Photonic Crystals and Plasmonics   2025年

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

  • Condensation of Exciton–Polaritons in a Bound State in the Continuum: Effects of the Excitation Spot Size and Polariton Transport

    Anton Matthijs Berghuis, Arjan Boom, Rafael P. Argante, Shunsuke Murai, Jaime Gómez Rivas

    ACS Nano   18 ( 46 )   31987 - 31994   2024年11月( ISSN:19360851 ( eISSN:1936086X

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   国際・国内誌:国際誌  

    DOI: 10.1021/acsnano.4c09970

    PubMed

    CiNii Research

  • Tailoring directional chiral emission from molecules coupled to extrinsic chiral quasi-bound states in the continuum

    Minpeng Liang, Lucio Claudio Andreani, Anton Matthijs Berghuis, José Luis Pura, Shunsuke Murai, Hongguang Dong, José A. Sánchez-Gil, Jaime Gómez Rivas

    Photonics Research   12 ( 11 )   2462 - 2473   2024年10月( ISSN:23279125 ( eISSN:23279125

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

    <jats:p>We investigate the chiral emission from non-chiral molecules coupled to metasurfaces with a unit cell formed by dimers of detuned and displaced Si nanodisks. The detuning and displacement lead to the formation of narrow modes, known as quasi-bound states in the continuum (Q-BICs), with different electric and magnetic characteristics. The dispersion and character of the modes are explained by using the guided-mode expansion method and finite-element simulations. The coupling between these modes leads to an extrinsic chiral response with large circular dichroism for defined energies and wavevectors. When the lattice constant of the metasurface is changed, the dispersion of the extrinsic chiral Q-BICs can be tuned and the emission properties of a thin film of dye molecules on top of the metasurface are modified. In particular, we observe strongly directional and circularly polarized emission from the achiral dye molecules with a degree of circular polarization reaching 0.8 at the wavelengths defined by the dispersion of the Q-BICs. These results could enable the realization of compact light sources with a large degree of circular polarization for applications in displays, optical recording, or optical communication.</jats:p>

    DOI: 10.1364/prj.528976

    CiNii Research

  • Efficient Redirection of Trapped Broad-Band Fluorescence from Substrates into Free Space Using c-Si Metasurfaces.

    Yiheng Zhai, Chaojie Xu, Zhenghe Zhang, Peng Li, Shunsuke Murai, Jaime Gómez Rivas, Xiaofeng Li, Shaojun Wang

    Nano letters   2024年08月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   国際・国内誌:国際誌  

    Fluorescent dye films on transparent substrates are essential for OLEDs, flexible displays, X-ray detection, and wireless optical communications. However, their efficiency is often hampered by fluorescence trapping due to total internal reflection (TIR) and waveguiding. This study tackles this longstanding challenge by reconceptualizing the integration of dye films with nanoantenna metasurfaces. Traditional methods involve directly spin-coating films onto c-Si metasurfaces on quartz substrates, resulting in edge luminescence and weak inner signals. We present a straightforward, adjustable approach by integrating dye films on the opposite side of quartz substrates, reaching a 2.5-fold photoluminescence enhancement and improving the uniformity of the emission compared to the conventional methods. These gains stem from redirecting a significant portion of leaked fluorescence light trapped inside the substrate into free space, surpassing TIR conditions through in-plane diffraction orders of the metasurfaces across the full RGB spectrum. Our findings facilitate the design of more efficient luminescent devices.

    DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03294

    PubMed

  • Modified Coupled-Mode Theory for the Absorption in Plasmonic Lattices 査読

    JTY Tse, S Murai, K Tanaka

    ADVANCED PHOTONICS RESEARCH   2024年06月( ISSN:2699-9293

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/adpr.202400050

  • 金ナノロッドアレイの熱処理による消光特性の変化

    榎本 泰輔, 村井 俊介, 田中 勝久

    粉体および粉末冶金   71 ( 4 )   118 - 122   2024年04月( ISSN:05328799 ( eISSN:18809014

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

    DOI: 10.2497/jjspm.23-00054

    CiNii Research

  • Refractive index sensing using quasi-bound states in the continuum in silicon metasurfaces.

    Tom van Loon, Minpeng Liang, Thomas Delplace, Bjorn Maes, Shunsuke Murai, Peter Zijlstra, Jaime Gómez Rivas

    Optics express   32 ( 8 )   14289 - 14299   2024年04月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   国際・国内誌:国際誌  

    This work presents a bulk refractive index sensor based on quasi-bound states in the continuum (BICs) induced by broken symmetries in metasurfaces. The symmetry is broken by detuning the size and position of silicon particles periodically arranged in an array, resulting in multiple quasi-BIC resonances. We investigate the sensing characteristics of each of the resonances by measuring the spectral shift in response to changes in the refractive index of the surrounding medium. In addition, we reveal the sensing range of the different resonances through simulations involving a layer of deviating refractive index of increasing thickness. Interestingly, the resonances show very different responses, which we describe via the analysis of the near-field. This work contributes to the development of highly sensitive and selective BIC-based sensors that can be used for a wide range of applications.

    DOI: 10.1364/OE.514787

    PubMed

  • Tunable emission from H-type supramolecular polymers in optical nanocavities.

    Giulia Lavarda, Anton M Berghuis, Kripa Joseph, Joost J B van der Tol, Shunsuke Murai, Jaime Gómez Rivas, E W Meijer

    Chemical communications (Cambridge, England)   60 ( 20 )   2812 - 2815   2024年03月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   国際・国内誌:国際誌  

    H-type supramolecular polymers with preferred helicity and highly efficient emission have been prepared from the self-assembly of chiral tetraphenylene-based monomers. Implementation of the one-dimensional fibers into dielectric nanoparticle arrays allows for a significant reshaping of fluorescence due to weak light-matter coupling.

    DOI: 10.1039/d3cc05877h

    PubMed

  • Nanoantennas with In-plane Asymmetry for Sensing and Non-centric Emission 査読

    Murai S.

    Jsap Optica Joint Symposia Jsap 2024 in Proceedings Jsap Optica Joint Symposia 2024 Abstracts   2024年

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

  • Modelling Purcell effect mediated by metasurfaces with spectral parameters 査読

    Tin Yau Tse J.

    Jsap Optica Joint Symposia Jsap 2024 in Proceedings Jsap Optica Joint Symposia 2024 Abstracts   2024年

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

  • Large-Area MoiréMetamaterials with Adjustable Chiroptical Properties Using TiO2 Nanoantenna Stickers 査読

    He J.

    Jsap Optica Joint Symposia Jsap 2024 in Proceedings Jsap Optica Joint Symposia 2024 Abstracts   2024年

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

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MISC(その他記事)

  • 非晶質GeO<sub>2</sub>を用いたメタサーフェスシールの作製

    高嶋大輝, 羅天昜, 村井俊介, 田中勝久

    粉体粉末冶金協会講演大会(Web)   2025   2025年

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  • 誘電体メタサーフェスシールの一軸延伸による共鳴特性変調

    羅天昜, 村井俊介, 村井俊介, 高嶋大輝, 田中勝久

    粉体粉末冶金協会講演大会(Web)   2025   2025年

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  • ナノアンテナシールの光学特性と応用~最近の進展

    村井俊介, 村井俊介

    粉体粉末冶金協会講演大会(Web)   2025   2025年

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  • Alプラズモニックアレイを用いたZnFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>薄膜の増強ファラデー効果

    河合凛, 大西ヒロト, 柴田紗希, 中嶋聖介, 村井俊介

    粉体粉末冶金協会講演大会(Web)   2025   2025年

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  • 金ナノロッドアレイの熱処理による消光特性の変化

    榎本泰輔, 村井俊介, 田中勝久

    粉体および粉末冶金   71 ( 4 )   2024年( ISSN:0532-8799

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  • 面外四重極子を利用した積層メタサーフェスの光学特性と指向性発光制御

    LO Alex, 村井俊介, 田中勝久

    プラズモニクスシンポジウム(CD-ROM)   20th   2024年

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  • 面外四重極子SLRを利用した積層メタサーフェスの光学特性

    LO Alex, 村井俊介, 高嶋大輝, 田中勝久

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   85th   2024年( ISSN:2758-4704

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  • 金属および誘電体ナノ粒子アレイによるアップコンバージョン蛍光強度の増強

    GAO Yuan, 村井俊介, 田中勝久

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   71st   2024年( ISSN:2758-4704

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  • 表面格子共鳴による蛍光制御

    村井俊介

    プラズモニクスシンポジウム(CD-ROM)   20th   2024年

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  • 斜め蒸着を用いた非対称TiO<sub>2</sub>ナノ粒子アレイの作製と非対称光学応答

    榎本泰輔, 村井俊介, 田中勝久

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   85th   2024年( ISSN:2758-4704

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  • ナノアンテナ蛍光体における配光制御と高変換効率の両立

    村井俊介

    旭硝子財団助成研究成果報告(Web)   2024   2024年( ISSN:2436-1631

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  • SiCナノボイドアレイの作製と光学特性評価

    丸山紘矢, 村井俊介, 田中勝久

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   85th   2024年( ISSN:2758-4704

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産業財産権等

  • 波長変換部材及びそれを用いた照明装置

    前村 要介, 川上 康之, 村井 俊介

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    産業財産権の種類:特許権 

    出願番号:特願2022-201504 

    公開番号:特開2024-086397 

    J-GLOBAL

  • 波長変換装置及び照明装置

    前村 要介, 鎌倉 涼介, 村井 俊介

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    産業財産権の種類:特許権 

    出願番号:特願2022-098681 

    公開番号:特開2024-000114 

    J-GLOBAL

  • 波長変換装置及び照明装置

    鎌倉 涼介, 川上 康之, 前村 要介, ▲高▼島 啓次郎, 村井 俊介

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    産業財産権の種類:特許権 

    出願番号:特願2022-098682 

    公開番号:特開2024-000115 

    J-GLOBAL

  • 波長変換装置及び照明装置

    横林 裕介, 川上 康之, 前村 要介, 村井 俊介

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    産業財産権の種類:特許権 

    出願番号:特願2021-136909 

    公開番号:特開2023-031430 

    特許番号/登録番号:特許第7568230号 

    J-GLOBAL

  • 光熱変換基板、その製造方法、それを用いた赤外線センサおよび反応性基板

    石井 智, 長尾 忠昭, 村井 俊介, 東野 真, 田中 勝久

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    産業財産権の種類:特許権 

    出願番号:特願2021-027354 

    公開番号:特開2022-128892 

    特許番号/登録番号:特許第7593626号 

    J-GLOBAL

科研費獲得実績

  • 究極のナノアンテナ蛍光体への挑戦

    基盤研究(B)  2027年

  • 柔軟な積層メタ表面と光機能の機械的制御

    挑戦的研究(開拓)  2027年

  • 究極のナノアンテナ蛍光体への挑戦

    基盤研究(B)  2026年

  • 柔軟な積層メタ表面と光機能の機械的制御

    挑戦的研究(開拓)  2026年

  • 究極のナノアンテナ蛍光体への挑戦

    基盤研究(B)  2025年

  • 柔軟な積層メタ表面と光機能の機械的制御

    挑戦的研究(開拓)  2025年

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担当授業科目

  • 電子物理工学実験1(電子物性)

    2025年度   週間授業   大学

  • 電子物理工学実験2(電子物性)

    2025年度   週間授業   大学

その他

  • プレスリリース(貼って使えるメタ表面ステッカ-)

      詳細を見る

    タ表面ステッカ-の作製と応用に関する阿形(M2)らの論文がApplied Physics Lettersに掲載されました。Congratulations, Agata-kun!この成果は京都大学よりプレスリリースされました!https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-01-15-1

    また日刊工業新聞1月15日30面に掲載されました。「貼り付け自在・発光制御-京大 ナノアンテナシール」