2017 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of plasma-composite structures and their diagnostics with extraordinarily-wide frequency dispersions
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26246035
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
酒井 道 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (30362445)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新戸 浩幸 福岡大学, 工学部, 教授 (80324656)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズマ / メタマテリアル / マイクロ波 / テラヘルツ／赤外材料・素子 / 微粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ｍｍからμｍスケールでの粒子とその複合体を設計・作製し、電磁波に対して高機能性を持つ荷電粒子集団「メタプラズマ」としての集合体診断においてkHz帯から赤外光域にわたって周波数スペクトル取得を行っている。最終的にはマルチスケール性をもち超広帯域周波数分散スペクトルを示すメタプラズマの実現を目指して研究を行い、下記に示す通り目標を達成した。
今年度は、マイクロ波帯での検討に関しては、広帯域の周波数分散性について、負屈折率現象の詳細な測定を継続し、屈折率値に上限があり、従来予見されてきた通り空間周期により決定されることがわかった。これは、実験的な実証としては、メタマテリアル研究全体において恐らくこれまで報告が無く、プラズマを構成要素として可変性があることによってはじめて明らかとなった。また、この負屈折率現象と高効率な２倍高調波生成について、粒子モデルコードを試作し、実験結果との良い一致を見た。さらに、プラズマによる屈折率勾配が存在し、かつ透磁率メタマテリアルによる異方性が共存するとき、クローキング現象が発生することを理論的に予見した。これらの成果を、特殊電磁波媒質における単位サイズの混成現象、および負誘電率プラズマ現象によって引き起こされる特異な電磁波伝搬現象として、総括した。
また、数μｍオーダーの粒子に対しての帯電処理およびその集団周波数スペクトル測定を継続した。正負のエレクトレット性微粒子が存在する有機溶媒空間において、外部印加電界のスイッチングを行ったところ、粒子群のドリフト及び回転といった複雑な挙動が観測された。これは、正負の粒子が存在しかつそれらが集団効果を示す場合のみに想定されることであり、正負の微粒子によるメタプラズマ現象を始めて実験的に確認できた。また、数Hz～数MHzの交流電場下における帯電粒子懸濁液の挙動について、理論モデルの詳細化も行った。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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