新しいフォトニクスプロジェクト、よりスマートで環境に優しいセンシング技術をターゲット

December, 2, 2025, Tampere--将来的には、メタレンズを使った小型装置を利用して物質を識別できる。タンペレ大学(Tampere University)は、産業界や医療診断分野で利用されるコンパクトで持続可能なスペクトルイメージングおよびガス測定技術を開発するVTT主導のプロジェクトの研究パートナーとして活動している。

3年間のEPheS(持続可能なイメージング・センシングのための効率的なフォトニクス)プロジェクトは、2025年初頭に総予算420万ユーロで開始された。このプロジェクトは、メタレンズおよびMEMSベースの赤外線フィルタを小型システムに統合し、高感度でガスを検出し材料を分析することに焦点を当てている。

Tampere Universityのフォトニクス研究者たちは、赤外線イメージングおよびガス感知機能に最適化されたメタオプティック部品の第一設計段階を完了した。現在、チームはEPheSイメージングおよびセンシングシステムの中核となるこれらのコンポーネントの製造に移行している。

「Tampere Universityでは、ナノスケールの精度で光を操作するメタオプティック部品を開発している。EPheSでは、高度なイメージングおよびセンシング機能をコンパクトで統合された形式に統合するメタレンズとメタサーフェスの設計に注力している。メタオプティクスとMEMS技術を組み合わせることで、高性能フォトニックシステムをより持続可能でスケーラブル、さらに現実世界での応用に利用しやすくすることを目指している」とTampere Universityの実験光学・フォトニクス教授Humeyra Caglayanはコメントしている。

このプロジェクトはシリコンのような生態系材料を重視し、赤外線光学で伝統的に使われてきた有害物質や希少物質を避けている。また、赤外線吸収による音声信号を通じてガスを識別するフォトアコースティック手法も活用している。

産業および医療のためのチップスケール測定技術
VTTのプロジェクトコーディネーター兼リサーチチームリーダーAapo Varpulaによると、新しいスペクトルイメージングおよびガス測定技術は持続可能な循環型経済の構築に不可欠である。

「メタレンズは、従来の光学に代わる平坦でナノ構造化されたレンズ。これにより、よりシンプルで軽量、かつ資源・コスト効率の高いシステムの製造が可能になる。これは、赤外線放射の波長が調整されている特定のガスがチャンバーに含まれている場合に限り起こる」(Varpula)。

Caglayanによると、この研究がいくつかの具体的な課題に取り組んでいる。これには、希少または有害材料の代わりにシリコンベースのCMOS互換材料を用いることで、性能、スケーラビリティ、持続可能性を損なうことなく光学システムの小型化、そしてメタオプティクスとMEMSの統合により、スペクトルセンシングやイメージングのための調整可能で多機能なシステムを可能にすることが含まれる。CMOSは電子部品で使用される技術の一種である。

「最終的には、先進的な光学機能をチップスケールのプラットフォームに搭載し、フォトニック測定技術をよりアクセスしやすく、省エネで、産業や医療アプリケーションで多用途にすることだ」とCaglayanは話している。

これらの革新は、環境モニタリングや食品安全などのアプリケーションにも向けた、より小型で安価、かつ多用途な機器を提供することを約束している。