新規波形選択メタサーフェスを解明する数値解析シミュレーション法

• 研究課題/領域番号: 17KK0114
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 若土 弘樹 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00725278)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2022
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
• キーワード: メタマテリアル / メタサーフェス / パルス / 非線形性 / 電磁界解析 / TLM / 電磁波 / 電波 / 電磁界 / 数値解析 / 電子・電気材料 / 電子デバイス・機器 / 先端的通信 / 先端機能デバイス

研究成果の概要

本研究では波形選択メタサーフェスによる電磁界の影響を可視化可能な解析手法を新たに開発した。本報告書ではその一例として、パルス幅に応じて吸収率を変化させる波形選択メタサーフェスの解析結果を紹介した。数値解析の結果、提案された解析手法を用いることで、波形選択メタサーフェス特有のパルス幅に応じた吸収率の変化を確認することができた。また、SPICEパラメータを取り込む手法では、回路用のポート数を変化させながら、柔軟にモデリングできることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今後の展望として、本手法を用いることで得られる電磁界分布に基づいて、波形選択メタサーフェスの振る舞いを詳細に解明し、電磁特性を向上できるようになると期待される。また、本手法とともに波形選択メタサーフェスを用いた応用デバイスの考案なども想定される。例えば、アンテナ設計の一部に取り込んだ場合の放射パターンの観測や、近年活発に研究開発の進められる知的反射面（Intelligent Reflecting Surface）のビームフォーミングの性能評価にも利用できると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] ノッティンガム大学(英国) (2019)
• [雑誌論文] Pulse-driven self-reconfigurable meta-antennas (2023)
  • 著者名/発表者名: Daiju Ushikoshi, Riku Higashiura, Kaito Tachi, Ashif Aminulloh Fathnan, Suhair Mahmood, Hiroki Takeshita, Haruki Homma, Muhammad Rizwan Akram, Stefano Vellucci, Jiyeon Lee, Alessandro Toscano, Filiberto Bilotti, Christos Christopoulos, and Hiroki Wakatsuchi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1 ページ: 633-633
  • DOI: 10.1038/s41467-023-36342-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Method for extracting the equivalent admittance from time-varying metasurfaces and its application to self-tuned spatiotemporal wave manipulation (2022)
  • 著者名/発表者名: Ashif Aminulloh Fathnan, Haruki Homma, Shinya Sugiura, and Hiroki Wakatsuchi
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 56 号: 1 ページ: 015304-015304
  • DOI: 10.1088/1361-6463/ac9b67
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic impedance surfaces activated by incident waveform (2022)
  • 著者名/発表者名: Homma Haruki、Akram Muhammad Rizwan、Fathnan Ashif Aminulloh、Lee Jiyeon、Christopoulos Christos、Wakatsuchi Hiroki
  • 雑誌名: Nanophotonics 巻: - 号: 9 ページ: 1989-2000
  • DOI: 10.1515/nanoph-2021-0659
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Antenna Applications Based on Waveform-Selective Metasurfaces Varying Time-Domain Responses at the Same Frequency (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Wakatsuchi, D. Ushikoshi, S.M. Mahmood, R. Higashiura, C. Smartt, and C. Christopoulos
  • 学会等名: Metamaterials'2019 the 13th International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena
  • 国際学会