負屈折率状態実現に伴う新奇プラズマ生成現象の観測と応用

• 研究課題/領域番号: 22340171
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 酒井 道 京都大学, 工学研究科, 准教授 (30362445)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2010年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: プラズマ / メタマテリアル / 負屈折率 / 直列共振 / 高電子密度

研究概要

近年注目されているメタマテリアルの概念・機能を、 高密度プラズマ生成現象に応用した。負の透磁率空間をメタマテリアル構造により実現し、その空間を減圧下として数 100 W レベルのマイクロ波を入射することにより、誘電率が負となる高密度プラズマの生成と診断に成功した。誘電率と透磁率が同時に負となることで屈折率が負の空間が動的に生成され、その形成過程には強い非線形性が関与していると示唆された。すなわち、新たなプラズマ源の提案・新規の非線形メタマテリアル応用技術の実証を同時に行ったものと言える。

研究成果

• [雑誌論文] Plasmas as metamaterials: a review (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai and K. Tachibana
  • 雑誌名: Plasma Sources Science and Technology 巻: vol. 21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absorption spectroscopy using interference between optical frequency comb and single-wavelength laser (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Urabe and O. Sakai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: vol. 101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absorption spectroscopy using interference between optical frequency comb and single-wavelength laser (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Urabe, 0. Sakai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 号: 5 ページ: 0511051-3
  • DOI: 10.1063/1.4742136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmas as metamaterials : a review (2012)
  • 著者名/発表者名: O.Sakai, K.Tachibana
  • 雑誌名: Plasma Sources Science and Technology 巻: 21 号: 1 ページ: 013001-013001
  • DOI: 10.1088/0963-0252/21/1/013001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and theoretical characterization of plasma metamaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai, S. Iio, T. Shimomura and K. Tachibana
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: vol. 39 ページ: 449-454
  • NAID: 130003398995
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and theoretical characterization of plasma metamaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sakai, S.Iio, T.Shimomura, K.Tachibana
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 39 ページ: 449-454
  • NAID: 130003398995
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative refractive index designed in a periodic composite of lossy microplasmas and microresonators (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai, T. Shimomura and K. Tachibana
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: vol. 17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative refractive index designed in a periodic composite of lossy microplasmas and micro-resonators (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sakai, (第1著者), 他
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 17
  • 査読あり
• [学会発表] Deformation of surface waves propagating on 2-dimensional metamaterial structure (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai and D.-S. Lee
  • 学会等名: The Progress in Electromagnetics Research Symposium 2012
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
• [学会発表] Tunable and nonlinear metamaterials activated by gas-discharge plasmas (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai
  • 学会等名: The 2nd Japan-Korea Metamaterials Forum
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Plasma metamaterials for novel interaction between plasmas and waves (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai
  • 学会等名: The 39th IEEE International Conference on Plasma Science
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
• [学会発表] Transition to negative refractive index in plasma metamaterial with negative permeability (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai Y. Nakamura and S. Iio
  • 学会等名: Proceedings of The Sixth International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics(Metamaterials' 2012)
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
• [学会発表] Plasma metamaterials for novel interaction between plasmas and waves (2012)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sakai
  • 学会等名: The 39th IEEE International Conference on Plasma Science
  • 発表場所: Edinburgh, UK
  • 招待講演
• [学会発表] Transition to negative refractive index in plasma metamaterial with negative permeability (2012)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sakai
  • 学会等名: The Sixth International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
• [学会発表] Novel functional composites of plasmas and metamaterials (2012)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sakai
  • 学会等名: The 54st Annual Meeting of the American Physical Society Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Providence, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Bifurcated permittivity in a field-dependent metamaterial via discharge plasma generation (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sakai, (代表), 他
  • 学会等名: The Progress in Electromagnetics Research Symposium 2011
  • 発表場所: マラケシュ(モロッコ)
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] Bifurcated permittivity in a field-dependent metamaterial via discharge plasma generation (2011)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai and S. Iio
  • 学会等名: The Progress in Electromagnetics Research Symposium 2011
  • 発表場所: Marrakesh, Morocco
• [学会発表] Plasma generation via propagating waves in metamaterial structure (2011)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai, S. Iio, K. Imanaka and K. Urabe
  • 学会等名: 6th International Workshop on Microplasmas
  • 発表場所: Paris, France
• [学会発表] Emerging aspects in a plasma-metamaterial composite (2011)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai
  • 学会等名: XXX General Assembly and Scientific Symposium of International Union of Radio Science
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
• [学会発表] Plasma generation via propagating waves in metamaterial structure (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sakai, S.Iio, K.Imanaka, K.Urabe
  • 学会等名: 6th International Workshop on Microplasmas
  • 発表場所: Paris, France(招待講演)
• [学会発表] Emerging aspects in a plasma-metamaterial composite (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sakai
  • 学会等名: XXX General Assembly and Scientific Symposium of International Union of Radio Science
  • 発表場所: Istanbul, Turkey(招待講演)
• [学会発表] 実験及び理論解析によるプラズマメタマテリアルの特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井道 他
  • 学会等名: 第20回日本 MRS 学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] 実験及び理論解析によるプラズマメタマテリアルの特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井道, (代表), 他
  • 学会等名: 第20回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館, 神奈川県(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Anomalous response of lossy plasmas immersed in metamaterial structure in the microwave range (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai, (代表), 他
  • 学会等名: The 63th Gaseous Electronic Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas
  • 発表場所: パリ(フランス)
  • 年月日: 2010-10-04
• [学会発表] Anomalous response of lossy plasmas immersed in metamaterial structure in the microwave range (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Sakai, and T. Shimomura
  • 学会等名: The 63th Gaseous Electronic Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas
  • 発表場所: Paris, France
• [図書] メタマテリアルII (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井 道 他
  • 出版者: シーエムシー出版(東京)
• [図書] "Propagation of electromagnetic waves in and around plasmas," in Wave Propagation (2011)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sakai, Intech (Rijeka)
  • 出版者: edited by A. Petrin
• [図書] Wave Propagation (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sakai
  • 出版者: Intech
• [備考] ホームページ
  • URL: http://plasma1.kuee.kyoto-u.ac.jp/osakai/