Implementation of GHz plate phononic metamtaterials and plasmonic phononic crsytals

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H03997
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Tomoda Motonobu 北海道大学, 工学研究院, 助教 (30344485)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): O・B Wright 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90281790) ; 松田 理 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30239024)
• Research Collaborator: Otsuka Paul H. 北海道大学, 大学院工学研究院, 研究員 ; Mezil Sylvain 北海道大学, 大学院工学研究院, JSPS海外特別研究員 ; MINAMIMOTO Hiro 北海道大学, 大学院理学研究院, 助教 ; NOMURA Masahiro 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 ; Gusev Vitalyi E. Le Mans大学, ルマン大学音響研究所, 教授 ; Balogun Olwaseyi Northwestern大学, McCormick工学院, 准教授
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: メタマテリアル / フォノニック結晶 / プラズモニクス / Lamb波

Outline of Final Research Achievements

We controled GHz elastic waves propagating on plates with nanoscale thickness using artificial phononic structures as follows. We designed double negative flexural wave metamaterials and simulated negative refractions. We designed a plasmonic phononic crsytal with perfect phononic bandgap. We imaged surface acoustic waves on a microsphere-based elastic metamaterial structure. We measured reflectivity change on split ring resonators due to mechanical vibrations.

Free Research Field

超音波物性、光物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の弾性メタマテリアルの周波数帯よりも高いGHz周波数領域で動作するフォノニックメタマテリアルが実現できることを、シミュレーションや試料作製、光学測定実験によって我々は示した。本研究は、フォノニックメタマテリアルの新しい科学を切り開き、将来的にはMEMS（マイクロマシン）技術との融合させることによって、新しいマイクロスケールの振動制御などの研究につながるものである。