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3次元フォノニック結晶を利用した高性能くさび型音響導波路の設計

研究課題

研究課題/領域番号 23560052
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 応用物理学一般
研究機関北海道大学

研究代表者

田中 之博  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00281791)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードフォノニック結晶 / 導波路モード / 弾性波 / 分散関係 / 周波数ギャップ / バンド構造 / くさび / 音響波 / バンドギャップ
研究概要

我々は、無フォノン環境を可能にする3次元フォノニック結晶と、厚さが冪関数で変化するくさび型導波路における音響波エッジモードの解析を行った。3次元フォノニック結晶は、面心立方構造と六方最密構造をもつ人工オパールを想定し、FDTD法を用いて分散関係を計算した。その結果、どちらの構造においても、バンドギャップが出現した。しかし、オパールを形成するシリカ球同士の結合度合を大きくすると、そのギャップは消失する。厚さが冪関数で変化する楔型導波路においては、冪の増加とともに、弾性波が楔の先端部分に強く局在するようになり、その滞在時間が増加する。この結果は、高効率の導波路モード実現のためには有効な情報である。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (28件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ultrafast vibrations of gold nanorings2011

    • 著者名/発表者名
      T. A. Kelf, Y. Tanaka, O. Matsuda, E. M. Larsson, D. S. Sutherland, and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 11 ページ: 3893-3898

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time imaging of acoustic rectification2011

    • 著者名/発表者名
      S. Danworaphong, T. A. Kelf, O. Matsuda, M. Tomoda, Y. Tanaka, N. Nishiguchi, O. B. Wright, Y. Nishijima, K. Ueno, S. Juodkazis, and H. Misawa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 99 ページ: 201910-201910

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rectification of elastic waves in a thin plate2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, T. Murai, and N. Nishiguchi
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 111 ページ: 24507-24507

    • NAID

      120003837249

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 2つの異方性媒質からなるフォノニック結晶界面における界面弾性波2014

    • 著者名/発表者名
      田中之博
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県相模原市)(口頭発表)
    • 年月日
      2014-03-18
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 2つの、異方性媒質からなるフォノニック結晶界面における界面弾性波2014

    • 著者名/発表者名
      田中之博
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県相模原市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 矩形断面ワイヤーを用いた音響波の整流2013

    • 著者名/発表者名
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(神奈川県厚木市)(口頭発表)
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 2準位系-フォノン相互作用が及ぼす量子細線における熱伝導率の温度依存性2013

    • 著者名/発表者名
      當田勝則,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)(口頭発表)
    • 年月日
      2013-01-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ナノワイヤーにおける音響波の整流2013

    • 著者名/発表者名
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)(口頭発表)
    • 年月日
      2013-01-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 異なる二つの2次元フォノニック結晶界面を伝播する弾性波の解析2013

    • 著者名/発表者名
      大柏宣栄,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)(口頭発表)
    • 年月日
      2013-01-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 円錐形散乱体を用いた3次元音響波整流器2013

    • 著者名/発表者名
      小林翔悟,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)(口頭発表)
    • 年月日
      2013-01-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 2 準位系-フォノン相互作用が及ぼす量子細線における熱伝導率の温度依存性2013

    • 著者名/発表者名
      當田勝則,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノワイヤーにおける音響波の整流2013

    • 著者名/発表者名
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 異なる二つの2 次元フォノニック結晶界面を伝播する弾性波の解析2013

    • 著者名/発表者名
      大柏宣栄,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 円錐形散乱体を用いた3 次元音響波整流器2013

    • 著者名/発表者名
      小林翔悟,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 矩形断面ワイヤーを用いた音響波の整流2013

    • 著者名/発表者名
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学 (神奈川県厚木市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 2準位系-フォノン相互作用が及ぼす量子細線における熱伝導率の温度依存性2012

    • 著者名/発表者名
      當田勝則,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパスけやき会館(千葉県千葉市)(ポスター発表)
    • 年月日
      2012-11-15
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ナノワイヤーにおける弾性波の整流,ポスター発表2012

    • 著者名/発表者名
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパスけやき会館(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2012-11-15
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 異なる二つの2次元フォノニック結晶界面を伝播する界面波の解析2012

    • 著者名/発表者名
      大柏宣栄,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパスけやき会館(千葉県千葉市)(ポスター発表)
    • 年月日
      2012-11-15
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Temparature dependence of thermal conductivity in nanowires due to interaction between two-level systems and phonons2012

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Toda, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • 学会等名
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)(口頭発表)
    • 年月日
      2012-08-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] A diode for acoustic waves2012

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kono, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • 学会等名
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)(口頭発表)
    • 年月日
      2012-08-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Interfacial Elastic Waves Propagating along the interface in a Dual Two-dimensional Phononic-Crystal System2012

    • 著者名/発表者名
      Nobuharu Okashiwa, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • 学会等名
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)(口頭発表)
    • 年月日
      2012-08-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] A three-dimensional acoustic-wave rectifier using conical scatterers2012

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kobayashi, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • 学会等名
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)(口頭発表)
    • 年月日
      2012-08-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 2準位系-フォノン相互作用が及ぼす量子細線における熱伝導率の温度依存性2012

    • 著者名/発表者名
      當田勝則,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパス けやき会館(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノワイヤーにおける弾性波の整流2012

    • 著者名/発表者名
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパス けやき会館(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 異なる二つの2次元フォノニック結晶界面を伝播する界面波の解析2012

    • 著者名/発表者名
      大柏宣栄,田中之博,西口規彦
    • 学会等名
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパス けやき会館(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Temparature dependence of thermal conductivity in nanowires due to interaction between two-level systems and phonons2012

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Toda, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • 学会等名
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] A diode for acoustic waves2012

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kono, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • 学会等名
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Interfacial Elastic Waves Propagating along the interface in a Dual Two-dimensional Phononic-Crystal System2012

    • 著者名/発表者名
      Nobuharu Okashiwa, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • 学会等名
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] A three-dimensional acoustic-wave rectifier using conical scatterers2012

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kobayashi, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • 学会等名
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 2次元フォノニック結晶層における表面弾性波の伝播特性2011

    • 著者名/発表者名
      田中之博
    • 学会等名
      第32回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      京都大学百周年時計台記念館(京都市)(ポスター発表)
    • 年月日
      2011-11-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 2 次元フォノニック結晶層における表面弾性波の伝播特性2011

    • 著者名/発表者名
      田中之博
    • 学会等名
      第32回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      京都大学百周年時計台記念館(京都市)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://ssp-ap.eng.hokudai.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書

URL: 

公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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