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プラズマ複合構造体によるメタマテリアルの拡張概念の実証

研究課題

研究課題/領域番号 18H03690
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分14:プラズマ学およびその関連分野
研究機関滋賀県立大学

研究代表者

酒井 道  滋賀県立大学, 工学部, 教授 (30362445)

研究分担者 新戸 浩幸  福岡大学, 工学部, 教授 (80324656)
玉山 泰宏  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50707312)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
43,160千円 (直接経費: 33,200千円、間接経費: 9,960千円)
2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2020年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2019年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2018年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
キーワードプラズマ / メタマテリアル / マイクロ波 / 赤外材料・素子 / 微粒子 / 電磁波 / 高エネルギー性 / 非線形現象
研究成果の概要

本研究では、プラズマとメタマテリアルの複合構造体のマルチスケール性・超広帯域周波数分散特性を基に、その高エネルギー性から生じる新奇物理解明を目的としている。プラズマ複合構造体は、通常のメタマテリアル中の伝搬電磁波のエネルギー密度より数桁高い値を持つため、エネルギー平衡・エネルギー変換・非線形現象に特異性を備える。この性質に基づき、物理・工学の両面から“パワー・メタマテリアル”分野を確立するため、実験・理論の両面で研究を遂行した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

メタマテリアルという、これまでにないパラメータを実現できる媒質・物質をプラズマの中に導入することで、負屈折率状態のみならず、電磁波のクローキング(隠れ蓑)現象・吸収現象・集光現象・散乱現象を制御性良く実現するとともに、その非線形性の検討およびそのパラメータ領域の拡大にも貢献できた。さらに、プラズマ・メタマテリアルの考え方をマイクロ波帯電磁波のみならず、光波領域へ拡大するための基礎知見の充実にも努めた。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 1件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 25件、 招待講演 9件) 図書 (5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Stanford University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Stanford University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Lattice Boltzmann model for capillary interactions between particles at a liquid-vapor interface under gravity2022

    • 著者名/発表者名
      Mino Yasushi、Tanaka Hazuki、Nakaso Koichi、Gotoh Kuniaki、Shinto Hiroyuki
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 105 号: 4 ページ: 045316-045316

    • DOI

      10.1103/physreve.105.045316

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 第1章 粒子の性質と測定 1.13 光学的性質 1.13.3 光泳動,光ピンセット,光音響2021

    • 著者名/発表者名
      新戸浩幸、深澤智典
    • 雑誌名

      粉体工学会誌

      巻: 58 号: 10 ページ: 557-567

    • DOI

      10.4164/sptj.58.557

    • NAID

      130008120631

    • ISSN
      0386-6157, 1883-7239
    • 年月日
      2021-10-10
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental observation of multi-functional plasma-metamaterial composite for manipulation of electromagnetic-wave propagation2021

    • 著者名/発表者名
      Chui Inami, Yuki Kabe, Yota Noyori, Akinori Iwai, Alexandre Bambina, Shigeyuki Miyagi, and Osamu Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 130 号: 4

    • DOI

      10.1063/5.0048004

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-power threshold gas discharge by enhanced local electric field in electromagnetically-induced-transparency like metamolecules2021

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Tamayama and Ryosuke Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 54 号: 38 ページ: 385103-385103

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ac0d50

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 動的メタマテリアルを利用した電磁波制御2021

    • 著者名/発表者名
      玉山泰宏
    • 雑誌名

      FCレポート

      巻: 39 ページ: 60-65

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] In-vacuum active colour sensor and wireless communication across a vacuum‑air interface2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai, Takayuki Kitagawa, Keiji Sakurai, Go Itami, Shigeyuki Miyagi, Kazuyuki Noborio and Kohshi Taguchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-80501-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis and Observation of the Breakdown of Babinet's Principle in Complementary Spoof Surface Plasmon Polariton Structures2020

    • 著者名/発表者名
      Go Itami and Osamu Sakai
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-67923-5

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Storage and release of electromagnetic waves using a Fabry-Perot resonator that includes an optically tunable metamirror2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Tamayama and Kengo Kanari
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.035162

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A tunable double negative device consisting of a plasma array and a negative-permeability metamaterial2020

    • 著者名/発表者名
      A. Iwai, F. Righetti, B. Wang, O. Sakai, and M. A. Cappelli
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 27 号: 2

    • DOI

      10.1063/1.5112077

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lattice Boltzmann method for simulation of wettable particles at a fluid-fluid interface under gravity2020

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Mino, Hiroyuki Shinto
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 101 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreve.101.033304

    • NAID

      120006826015

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symmetrical estimation method for skin depth-control of spoof surface plasmon by using dispersed waves from metallic hole array2019

    • 著者名/発表者名
      G. Itami and O. Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 号: 21

    • DOI

      10.1063/1.5088116

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytical formulation for radiation characteristics of a surface wave sustained plasma antenna2019

    • 著者名/発表者名
      T. Naito and O. Sakai
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 26 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.5088855

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Electromagnetic wave cloaking and scattering around antiresonance-resonance symmetrical pair in frequency domain2019

    • 著者名/発表者名
      T. Naito, T. Tanaka, Y. Fukuma and O. Sakai
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 99 号: 1

    • DOI

      10.1103/physreve.99.013204

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Imaging of Permittivity Distribution by an Activated Meta-Structure with a Functional Scanning Defect2019

    • 著者名/発表者名
      G. Itami, O. Sakai and Y. Harada
    • 雑誌名

      Electronics

      巻: 8 号: 2 ページ: 239-239

    • DOI

      10.3390/electronics8020239

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Topological network properties of fractal-like metallic nanoparticle patterns and their effects on optical resonances2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kihara and O. Sakai
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 8 号: 8 ページ: 1310-1310

    • DOI

      10.3390/app8081310

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] メタミラーを含むファブリペロー共振器を用いたマイクロプラズマ生成2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤鷹之介、玉山泰宏
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Asymmetry in metamaterial effects around real and spoof plasma frequency2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai, Teruki Naito, and Go Itami
    • 学会等名
      The 5th A3 (China-Japan-Korea) Metamaterials Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-situ detection of plasma emission using in-vacuum active optical sensor2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai, Keiji Sakurai, and Shigeyuki Miyagi
    • 学会等名
      74th Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microwave manipulation for absorption, cloaking and scattering using plasma metamaterial composite with frequency dispersion2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai, Chui Inami, Yota Noyori, and Shigeyuki Miyagi
    • 学会等名
      74th Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電磁界理論に関わる非線形現象観測の背景2021

    • 著者名/発表者名
      酒井道、岩井亮憲
    • 学会等名
      電磁界理論研究会(EMT)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Controlling group delay of electromagnetic waves using Brewster metafilms2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Yamamoto and Yasuhiro Tamayama
    • 学会等名
      EM-NANO 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microplasma generation in a meta-atom fabricated on a quartz substrate2021

    • 著者名/発表者名
      Takanosuke Sato and Yasuhiro Tamayama
    • 学会等名
      EM-NANO 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メタマテリアルを用いたテラヘルツ波の群遅延制御2021

    • 著者名/発表者名
      玉山泰宏
    • 学会等名
      テラヘルツ科学の最先端VIII
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ブリュースターメタ薄膜による広帯域群遅延制御2021

    • 著者名/発表者名
      山本 大夢, 玉山 泰宏
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 電磁誘起透明化メタ表面のキャパシタ構造の先鋭化による局所電場増強とそれを用いたマイクロプラズマ生成2021

    • 著者名/発表者名
      山田 涼介, 玉山 泰宏
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Microwave plasma source based on plasma-metamaterial nonlinearity2020

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai, Akinori Iwai and Shigeyuki Miyagi
    • 学会等名
      73rd Annual Gaseous Electronics Virtual Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of microwave propagation property with metamaterials and tuned plasma2020

    • 著者名/発表者名
      Chui Inami, Yuki Kabe, Akinori Iwai, Alexandre Bambina, Shigeyuki Miyagi, Osamu Sakai
    • 学会等名
      73rd Annual Gaseous Electronics Virtual Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Singular-point reproducibility for physical phenomenon in supercritical plasma analyzed by network model2020

    • 著者名/発表者名
      Masataka Koshiba, Shigeyuki Miyagi, Tsuyohito Ito, Yusuke Sugiyama, Osamu Sakai
    • 学会等名
      73rd Annual Gaseous Electronics Virtual Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistics of Growing Chemical Network Originating from One Molecule Species and Activated by Low-Temperature Plasma2020

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Mizui, Shigeyuki Miyagi, and Osamu Sakai
    • 学会等名
      the Ninth International Conference on Complex Networks and Their Applications COMPLEX NETWORKS 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Visualized Complex Reaction Network in Low Temperature Molecular Plasma2020

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai
    • 学会等名
      ISSM 2020 - International Symposium on Semiconductor Manufacturing
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共振型メタ表面のキャパシタ構造の先鋭化によるマイクロプラズマ生成のための入射パワーしきい値の低減2020

    • 著者名/発表者名
      山田涼介, 玉山泰宏
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光による動的制御が可能なメタミラーを含むファブリペロー共振器を用いた電磁波の保存と放出2020

    • 著者名/発表者名
      金成憲吾, 玉山泰宏
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Brief review on plasma photonics crystals, plasma metamaterials and plasma antennas: opening of satellite workshop on plasma metamaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai
    • 学会等名
      10th International Workshop on Microplasmas
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of flattened profile of microwaves propagation by plasma‐metamaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Chui Inami, Yuki Kabe, Akinori Iwai, Alexandre Bambina, Shigeyuki Miyagi, and Osamu Sakai
    • 学会等名
      10th International Workshop on Microplasmas
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fractal-like structures composed of Ag nano-particles forming in AgNO3 solution exposed to atmospheric pressure ammonia plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai
    • 学会等名
      2nd Nucleation & Growth Research Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plasma metamaterials: present and future2019

    • 著者名/発表者名
      O. Sakai, A. Iwai, A. Bambina, Y. Kabe, C. Inami, G. Itami, T. Naito, S. Miyagi
    • 学会等名
      The Joint Conference of XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases and the 10th International Conference on Reactive Plasmas
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Experimental approach to flattening profiles in diffraction-loss area of microwaves using plasma-metamaterial structure2019

    • 著者名/発表者名
      C. Inami, Y. Kabe, A. Iwai, A. Bambina, S. Miyagi, O. Sakai
    • 学会等名
      The Joint Conference of XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases and the 10th International Conference on Reactive Plasmas
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tunable negative refraction device composed of negative permittivity plasma and negative permeability metamaterial2019

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai, Akinori Iwai, Fabio Righetti, Benjamin Wang and Mark Cappelli
    • 学会等名
      72nd Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体表面間の毛管架橋力の統一的理解2019

    • 著者名/発表者名
      新戸浩幸
    • 学会等名
      粉体工学会2019年度春期研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Unified Understanding of Long-Range Attractive Capillary Bridge Forces between Solid Surfaces in Gas and Liquid Media2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shinto
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メタマテリアルによる電磁場増強とマイクロプラズマの生成2019

    • 著者名/発表者名
      玉山泰宏
    • 学会等名
      第9回光科学異分野横断萌芽研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] What We Can Learn from Hybrid Metamaterials Composed of Plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai, Akinori Iwai, Alexandre Bambina, Yuuki Kabe, Teruki Naito, Shigeyuki Miyagi
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Scattering of Infrared Light by Charged Microparticles with Dynamic Properties Induced by Varying Electric Fields2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Hangai, Manami Iga, Shigeyuki Miyagi, Osamu Sakai
    • 学会等名
      PIERS (Progress In Electromagnetics Research Symposium) 2018 Toyama
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Manipulation of Microwave Propagation in and around Cylindrical Plasma with Additional Anisotropic Layers2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kabe, Syuhei Yamaguchi, Alexandre Bambina, Akinori Iwai, Shigeyuki Miyagi, Osamu Sakai
    • 学会等名
      PIERS (Progress In Electromagnetics Research Symposium) 2018 Toyama
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strong Enhancement of Local Electric Field and Microplasma Generation in an Electromagnetically Induced Transparency Like Metasurface2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Tamayama, Osamu Sakai
    • 学会等名
      PIERS (Progress In Electromagnetics Research Symposium) 2018 Toyama
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Propagation and Transmission of Microwaves in Negative Permittivity Plasmas Affected by Negative Permeability Metamaterials2018

    • 著者名/発表者名
      Akinori Iwai, Yoshihiro Nakamura, Yuki Kabe, Osamu Sakai
    • 学会等名
      PIERS (Progress In Electromagnetics Research Symposium) 2018 Toyama
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of Metamaterial Effects for Transverse and Longitudinal Waves in Plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sakai, Akinori Iwai, Shinichi Sakamoto
    • 学会等名
      PIERS (Progress In Electromagnetics Research Symposium) 2018 Toyama
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of microwave propagation in and around cylindrical plasma with additional anisotropic layers2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kabe, Akinori Iwai, Alexandre Bambina, Shigeyuki Miyagi, Osamu Sakai
    • 学会等名
      71st Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scattering of infrared light by charged microparticles using dynamic properties induced by varying electric fields2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Hangai, Akinori Iwai, Manami Iga, Shigeyuki Miyagi, Osamu Sakai
    • 学会等名
      71st Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] メタマテリアルの設計、作製と新材料、デバイス開発への応用2022

    • 著者名/発表者名
      玉山泰宏
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861048760
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] Complex Networks XII2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Ikai, Shigeyuki Miyagi and Osamu Sakai (A. S. Teixeira et al. (eds.))
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      Springer International Publishing
    • ISBN
      9783030818548
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] Complex Networks & Their Applications IX2021

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Mizui, Shigeyuki Miyagi, and Osamu Sakai (R. M. Benito et al. (eds.))
    • 総ページ数
      715
    • 出版者
      Springer Nature Switzerland AG
    • ISBN
      9783030653507
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] メタマテリアル、メタサーフェスの設計・作製と応用技術2020

    • 著者名/発表者名
      玉山 泰宏
    • 総ページ数
      202
    • 出版者
      R&D支援センター
    • ISBN
      9784905507468
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] Powder Technology Handbook, Fourth Edition2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shinto, Tomonori Fukasawa (Ko Higashitani, Hisao Makino, Shuji Matsusaka (eds.))
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      CRC Press
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 滋賀県立大学工学部電子システム工学科 ネットワーク情報工学分野のページ

    • URL

      http://www.e.usp.ac.jp/~edtw/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書 2019 実績報告書 2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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