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2015 Fiscal Year Annual Research Report

GHz帯音響メタマテリアルの創成とその応用

Research Project

Project/Area Number 25246030
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

O・B Wright  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90281790)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松田 理  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30239024)
友田 基信  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30344485)
Project Period (FY) 2013-10-21 – 2016-03-31
Keywordsレーザー / ピコ秒 / 超音波 / 超高速 / ナノ構造 / メタマテリアル / フォノン / イメージング
Outline of Annual Research Achievements

平成27年度は以下の研究成果が得られた。
a) 曲げ振動波メタマテリアル:Siメンブレインにナノ構造の質量構造および回転構造を作製し、この試料の曲げ振動波に対して負の有効質量と負の体積弾性率を持たせる。これは商用の有限要素法プログラムPZFlexとCOMSOL Multiphysicsを用いて設計する。2つの場合の分散関係を求め、予想される周波数ギャップに対応する特徴を観察した。b) 微小球メタマテリアル: 直径1ミクロンの微小球配列に基づく負質量密度メタマテリアルのGHz表面音響波を測定した。我々が新たに開発した周波数制御技術を使って30MHzの分解能で分散関係を測定した。c) 異常音響透過(EAT): 1-100GHz周波数領域での表面音響波とバルク音響波の異常透過構造をそれぞれシミュレートした。表面音響波についての論文をScientific Reports誌に投稿しており、現在査読中である。d) ダブルネガティブマテリアル: ダブルネガティブマテリアル作製の最初のステップとして、可聴周波数での負の密度をもつメタマテリアルを作製し、その動作をテストした。このメタマテリアルは、http://labs.eng.hokudai.ac.jp/office/elo/jp/archives/labo/5039/ おいて紹介している。e) スプリットリング共振器: ナノスケールの金のスプリットリングデバイスの実験をし、結果を数値シミュレーションと比較した。シミュレーションによって実験で得た周波数スペクトルを説明できた。さらにポンプ光とプローブ光の直線偏光をそれぞれ回転した場合の効果についても研究した。
以上の結果に加え、音響メタマテリアルの新しく簡単な解釈についてのレビュー論文のための理論研究も行った。この理論研究の成果はPhys. Rev. B誌に発表した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (19 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Yonsei University/KAIST/Hanyang University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Yonsei University/KAIST/Hanyang University
    • # of Other Institutions
      2
  • [Int'l Joint Research] Université du Maine/Univ. Bordeaux(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Université du Maine/Univ. Bordeaux
  • [Int'l Joint Research] Recendt(オーストリア)

    • Country Name
      AUSTRIA
    • Counterpart Institution
      Recendt
  • [Int'l Joint Research] Massachusetts Institute of Technology/University of Washington(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Massachusetts Institute of Technology/University of Washington
  • [Int'l Joint Research] Walailak University(タイ)

    • Country Name
      THAILAND
    • Counterpart Institution
      Walailak University
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      1
  • [Journal Article] Optical tracking of picosecond coherent phonon pulse focusing inside a sub-micron object2016

    • Author(s)
      T. Dehoux, K. Ishikawa, P. H. Otsuka, M. Tomoda, O. Matsuda, M. Fujiwara, S. Takeuchi, I. A. Veres, V. E. Gusev and O. B. Wright
    • Journal Title

      Light Sci. Appl.

      Volume: 5 Pages: 16082-1-7

    • DOI

      10.1038/lsa.2016.82

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] On the origin of negative density and modulus in acoustic metamaterials2016

    • Author(s)
      S. H. Lee and O. B. Wright
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 93 Pages: 024302-1-15

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.93.024302

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Watching surface waves in phononic crystals2015

    • Author(s)
      O. B. Wright and O. Matsuda
    • Journal Title

      Phil. Trans. Roy. Soc. A

      Volume: 373 Pages: 20140364-1-18

    • DOI

      10.1098/rsta.2014.0364

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of excitation point on surface phonon fields in phononic crystals in real- and k-space2015

    • Author(s)
      P. H. Otsuka, R. Chinbe, M. Tomoda, O. Matsuda, I. A. Veres, J. H. Lee, J. B. Yoon and O. B. Wright
    • Journal Title

      J. Appl. Phys.

      Volume: 117 Pages: 245308-1-6

    • DOI

      10.1063/1.4922350

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Imaging arbitrary acoustic whispering-gallery modes in the GHz range with ultrashort light pulses2015

    • Author(s)
      S. Mezil, P. H. Otsuka, S. Kaneko, O. B. Wright, M. Tomoda and O. Matsuda
    • Journal Title

      Opt. Lett.

      Volume: 40 Pages: 2157-2160

    • DOI

      10.1364/OL.40.002157

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Three-dimensional imaging of biological cells with picosecond ultrasonics2015

    • Author(s)
      S. Danworaphong, M. Tomoda, Y. Matsumoto, O. Matsuda, T. Ohashi, H. Watanabe, M. Nagayama, K. Gohara, P. H. Otsuka, and O. B. Wright
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 106 Pages: 163701-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4918275

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Watching waves confined in phononic cavities2015

    • Author(s)
      O. B. Wright
    • Organizer
      The 4th International Workshop on Microcavities and Their Applications
    • Place of Presentation
      Conference Hall of Hokkaido University
    • Year and Date
      2015-12-05 – 2015-12-05
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging surface acoustic waves on a metamaterial based on silica microspheres2015

    • Author(s)
      P. H. Otsuka
    • Organizer
      36th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2015)
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2015-11-06 – 2015-11-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extraordinary transmission of gigahertz surface acoustic waves2015

    • Author(s)
      Sylvain Mezil
    • Organizer
      36th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2015)
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2015-11-06 – 2015-11-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extraordinary applications of acoustic metamaterials2015

    • Author(s)
      O. B. Wright
    • Organizer
      ISOT 2015, International Conference on Optomechatronic Technologies
    • Place of Presentation
      Neuchatel, Switzerland
    • Year and Date
      2015-10-14 – 2015-10-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging acoustic waves on complex phononic and metamaterial surfaces2015

    • Author(s)
      O. B. Wright
    • Organizer
      18th International Conference Photoacoustic and Photothermal Phenomena
    • Place of Presentation
      Novi Sad, Serbia
    • Year and Date
      2015-09-06 – 2015-09-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Acoustic hyperbolic metamaterials2015

    • Author(s)
      S. H. Lee
    • Organizer
      The 5th Korea-Japan Metamaterials Forum
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2015-06-29 – 2015-07-01
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] Laboratory of Applied Solid State Physics

    • URL

      http://kino-ap.eng.hokudai.ac.jp/

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-02-07  

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