| 研究課題/領域番号 |
20K05341
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29030:応用物理一般関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
水野 誠司 北海道大学, 工学研究院, 講師 (90222322)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | フォノニック結晶 / ファノ共鳴 / フォノニックバンドギャップ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、周期構造によるブラッグ反射に起因しない「非ブラッグギャップ」が生じる系として、固体層と液体層を周期的に配列して得られる固体・液体超格子を取り上げ、ギャップ形成メカニズムを明らかにする。この系を伝播するフォノン（弾性波）にみられる局所共鳴に注目し、透過スペクトルおよび分散関係（特にブロッホ波数の虚部の周波数依存性）の計算を行い、このギャップがファノ共鳴による反共鳴効果から生じることを理論的に明確に示すことを試みる。また、この非ブラッグギャップの特性を利用して、ブラッグギャップでは実現できない音響低周波禁制透過を実現するデバイスやセンサーへの応用を目指す
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| 研究成果の概要 |
非ブラッグギャップが生じる系である固体液体超格子に対して、バンドギャップ中のブロッホ波数の虚部を周波数の関数として求めて解析し、この系に生じるギャップは周期性に基づくブラッグギャップとファノ共鳴に基づくギャップに分類できることを示した。さらに、後者のギャップの形成メカニズムを理論的に明らかにした。また、周期的な外力の印加された結合振動子系における共鳴プロファイルの解析的表式を導き出し、ファノパラメータを既知のパラメータの関数として表すことによって、共鳴プロファイルの制御のための基礎を与えた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体液体超格子における非ブラッグギャップの形成メカニズムをファノ共鳴の観点から理論的に解明することは、ファノ効果に基づくギャップとブラッグギャップの定性的違いを明確に理解するという基礎学問としての意義がある。また、ファノ共鳴に起因したギャップにおいては、系が数周期の有限でありながら、ギャップとバンドの間の急峻な境界が現れるため、この特性を利用した、高感度センサー、スイッチング素子等のデバイスへの応用へとつながる。
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