2019 Fiscal Year Annual Research Report
Novel developments of terahertz-wave control by anisotropic Babinet-invertible metasurfaces
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17K17777
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中田 陽介 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50745205)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / メタ表面 / テラヘルツ技術 / 双対性 / 補対 / バビネの原理 / 動的偏光板 / トポロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではチェッカーボード構造を活用した動的メタマテリアルデバイスの基礎と応用について様々な観点から研究してきた。最終年度の成果は以下である。(1) 前年度に投稿していた動的波長板の論文がPhysical Review Applied誌に掲載された。(2) 前年度、検討していたブロードバンド応答を示す構造についてさらに研究を進めた。新たにデバイスにヒーターを一体化させる設計に基づきデバイスを作製し、その特性を実験的に評価した。この結果、実験的にブロードバンド応答を実証した。(3) これまで活用してきたチェッカーボード構造の特異性には双対性が重要な役割を果たす。こうした双対性を深く理解するための理論的研究も行った。双対性は回路理論からメタマテリアルまで様々な電磁系に現れるが、その裏にある幾何学的構造について統一的な観点から議論した。さらに自己双対性から様々な特異な現象が現れてくることも系統的に示した(本成果はSymmtry誌に掲載)。 (4) 新たな展開としてトポロジカル現象と双対性の間の関連に注目し研究をはじめた。こうした研究への足掛かりとして、1次元系における局在化現象について調べた。その結果、結晶の欠陥に現れる欠陥モードがトポロジカルに理解できることがわかった(本成果はPhysical Review Letters誌に掲載)。本研究成果は双対性とトポロジーの繋りを探る足がかりとなりうる。
以上のように、本研究ではチェッカーボード構造を活用した動的波長板を実現できた。本デバイスはテラヘルツ波偏光の変調を可能にし、通信や高感度計測への応用が期待できる。また、理論的研究も進めることでチェッカーボードの特性の起源である双対性について統一的な理解を構築し、それを発展させることもできた。本研究成果を活用した新たなメタマテリアルの登場を期待している。
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