2022 Fiscal Year Research-status Report
ソフトメタマテリアルで拓く局所滑り分布覚センサの創製
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22K14211
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
岡谷 泰佑 東北大学, 工学研究科, 助教 (80881854)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / ソフトメタマテリアル / 局所滑り分布覚センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，メタマテリアル構造をエラストマー上に形成した変形可能なソフトメタマテリアルを作製し，エラストマーの変形に伴う色変化から，エラストマーと接触対象の接触面に生じる局所滑り分布を可視化するセンサを実現する。メタマテリアルが変形すると共鳴波長における反射率が変化する。寸法及び向きの異なるメタマテリアルをエラストマー上にピクセル状に形成し，その共鳴波長をカメラにおけるRGBに対応させることで，各ピクセルにおいてメタマテリアルの向きに対応する向きの引張・圧縮変形を明度変化として捉えることができる。局所滑りが生じるとその周囲における引張・圧縮変形が緩和されるため，局所滑りは色変化として検出される。ピクセルの色変化を局所滑りに対応させることで，本来のカメラの解像度では捉えられない微小な局所滑りを可視化できる。本研究ではその原理検証を目的として，ソフトメタマテリアルの形成手法の確立，作製したセンサの分光特性評価，RGBカメラと組み合わせた概念実証を行う。
１年目は厳密結合波解析を用いたメタマテリアルの設計、及び可視光領域、及びラージモデルとしてテラヘルツ領域でのメタマテリアル設計及び製作を行った。設計したメタマテリアルは金で構成し，エラストマーとしてポリジメチルシロキサンを用いた基板上に形成され，引張変形により共鳴波長において反射率変化が得られることを確認した。また，可視光領域におけるメタマテリアル作製に向けてEBリソグラフィによるレジストパターニング，及び応用としてメタレンズの新規形成法を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
メタマテリアルの材質として金，エラストマーの材質としてポリジメチルシロキサンを用いたソフトメタマテリアルの形成法が確立され，また実際に作製したデバイスにおいて反射率変化を確認した。また，可視光領域デバイスに向けても厳密結合波解析による設計，及びEBリソグラフィによるレジストパターニングに成功した。以上より，当初の目的通り，概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は本年度確立した形成方法を基に，可視光領域におけるソフトメタマテリアルの作製に進む。また，局所滑り分布覚の検証実験のため，滑り確認可能な実験セットアップ構築，及びRGBカメラもしくは偏光カメラを用いた分布計測にも取り組む。
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| Causes of Carryover |
構築予定の実験セットアップに必要な倒立顕微鏡が所属機関内で譲り受けることができたため，購入不要となった。一方，来年度以降のデバイス評価にあたって引張試験機等の導入が必要であるため，それらの購入費用に充てる予定である。
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