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GHz帯音響メタマテリアルの創成とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 25246030
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
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

O・B Wright  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90281790)

研究分担者 松田 理  北海道大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30239024)
友田 基信  北海道大学, 大学院工学研究院, 助教 (30344485)
研究協力者 Otsuka Paul  北海道大学, 大学院工学研究院, 研究員
Mezil Sylvain  北海道大学, 大学院工学研究院, 研究院
Gusev Vitali  Maine University, 教授
Lee Sam Hyeon  Yonsei University, 教授
Kuipers L. Kobus  FOM-institute AMOLF, 教授
研究期間 (年度) 2013-10-21 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円)
2015年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2014年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2013年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
キーワード音響メタマテリアル / ピコ秒超音波 / フォノン / 異常透過 / 負の質量密度 / 負の弾性率 / イメージング / 音響顕微鏡 / レーザー / ピコ秒 / 超音波 / 超高速 / ナノ構造 / メタマテリアル / 音 / 超高速フォノン物性 / プラズモニクス / Double-Negative材料 / スプリットリング共振器
研究成果の概要

本研究の目的は、GHz音響メタマテリアル中で周波数1-100GHzで波長100nm以下のコヒーレントフォノンを光励起し、超短時間(1ps)で微小スケール(20-50nm)でバルク音響波と表面音響波を制御することである。この研究は音響メタマテリアル分野をナノスケールサイズに拡張し新しいナノスケールの音響顕微鏡への開発に結び付くものである。GHz音響メタマテリアルの設計や、GHz異常透過やメタマテリアル共振器、サブ波長集束、GHz光機械メタマテリアルについての研究を行った。さらにこの研究を通してより低周波数での音響に関する多数の付属的な成果も得られた。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 3件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Yonsei University/KAIST/Hanyang University(韓国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Université du Maine/Univ. Bordeaux(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Recendt(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/University of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Walailak University(タイ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Optical tracking of picosecond coherent phonon pulse focusing inside a sub-micron object2016

    • 著者名/発表者名
      T. Dehoux, K. Ishikawa, P. H. Otsuka, M. Tomoda, O. Matsuda, M. Fujiwara, S. Takeuchi, I. A. Veres, V. E. Gusev and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Light Sci. Appl.

      巻: 5 号: 5 ページ: e16082-e16082

    • DOI

      10.1038/lsa.2016.82

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the origin of negative density and modulus in acoustic metamaterials2016

    • 著者名/発表者名
      S. H. Lee and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 93 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.024302

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Watching surface waves in phononic crystals2015

    • 著者名/発表者名
      O. B. Wright and O. Matsuda
    • 雑誌名

      Phil. Trans. Roy. Soc. A

      巻: 373 号: 2049 ページ: 20140364-20140364

    • DOI

      10.1098/rsta.2014.0364

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of excitation point on surface phonon fields in phononic crystals in real- and k-space2015

    • 著者名/発表者名
      P. H. Otsuka, R. Chinbe, M. Tomoda, O. Matsuda, I. A. Veres, J. H. Lee, J. B. Yoon and O. B. Wright
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 117 号: 24

    • DOI

      10.1063/1.4922350

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Imaging arbitrary acoustic whispering-gallery modes in the GHz range with ultrashort light pulses2015

    • 著者名/発表者名
      S. Mezil, P. H. Otsuka, S. Kaneko, O. B. Wright, M. Tomoda and O. Matsuda
    • 雑誌名

      Opt. Lett.

      巻: 40 号: 10 ページ: 2157-2160

    • DOI

      10.1364/ol.40.002157

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional imaging of biological cells with picosecond ultrasonics2015

    • 著者名/発表者名
      S. Danworaphong, M. Tomoda, Y. Matsumoto, O. Matsuda, T. Ohashi, H. Watanabe, M. Nagayama, K. Gohara, P. H. Otsuka, and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 106 号: 16 ページ: 163701-4

    • DOI

      10.1063/1.4918275

    • NAID

      120005615517

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Time-resolved gigahertz acoustic wave imaging at arbitrary frequencies2015

    • 著者名/発表者名
      O. Matsuda, S. Kaneko, O. B. Wright, and M. Tomoda
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control

      巻: 62 ページ: 584-595

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fundamentals of laser picosecond acoustics2015

    • 著者名/発表者名
      O. Matsusda, M. C. Larciprete, R. Li Voti and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Ultrasonics

      巻: 56 ページ: 3-20

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Double negative acoustic flexural metamaterial2014

    • 著者名/発表者名
      V. E. Gusev and O. B. Wright
    • 雑誌名

      New. J. Phys

      巻: 16 ページ: 1-12

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imaging acoustic waves in microscopic wedges2014

    • 著者名/発表者名
      M. Tomoda, S. Matsueda, P. H. Otsuka, O. Matsuda, I. A. Veres, V. E. Gusev and O. B. Wright
    • 雑誌名

      New. J. Phys

      巻: 16 ページ: 1-9

    • NAID

      120005522337

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Generation and observation of GHz-THz acoustic waves in thin films and microstructures using optical methods2014

    • 著者名/発表者名
      O. Matsuda and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Springer Series in Optical Sciences

      巻: 180 ページ: 129-151

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Demystifying umklapp vs. normal scattering in lattice thermal conductivity2014

    • 著者名/発表者名
      A. A. Maznev and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Am. J. Phys

      巻: 82 ページ: 1062-1066

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanoscale mechanical contacts mapped by ultrashort time-scale electron transport2014

    • 著者名/発表者名
      M. Tomoda, T. Dehoux, Y. Iwasaki, O. Matsuda, V. E. Gusev and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Sci. Rep

      巻: 4 ページ: 1-3

    • NAID

      120005463898

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatiotemporal path discontinuities of wavepackets propagating across a meta-atom2014

    • 著者名/発表者名
      I. Yoo, C. K. Han, D. S. Shin, K. J. B. Lee, J. W. Wu, H. S. Moon, O. B. Wright and S. H. Lee
    • 雑誌名

      Sci. Rep

      巻: 4 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanoscale mechanical contacts mapped by ultrashort time-scale electron transport2014

    • 著者名/発表者名
      M. Tomoda, T. Dehoux, Y. Iwasaki, O. Matsuda, V. E. Gusev and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 号: 1 ページ: 4790-4790

    • DOI

      10.1038/srep04790

    • NAID

      120005463898

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatiotemporal path discontinuities of wavepackets propagating across a meta-atom2014

    • 著者名/発表者名
      I. Yoo, C. K. Han, D. S. Shin, K. J. B. Lee, J. W. Wu, H. S. Moon, O. B. Wright and S. H. Lee
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 号: 1 ページ: 4634-4634

    • DOI

      10.1038/srep04634

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光学的手法によるGHz帯表面音響波の時間分解二次元イメージングとその応用2014

    • 著者名/発表者名
      松田 理、オリバー B. ライト
    • 雑誌名

      非破壊検査

      巻: 63 ページ: 195-199

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broadband evolution of phononic-crystal-waveguide eigenstates in real- and k-spaces2013

    • 著者名/発表者名
      P. H. Otsuka, K. Nanri, O. Matsuda, M. Tomoda, D. M. Profunser, I. A. Veres, S. Danworaphong, A. Khelif, S. Benchabane, V. Laude and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 3351-3351

    • DOI

      10.1038/srep03351

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 'Ultrafast ellipsometric interferometry for direct detection of coherent-phonon strain pulse profiles2013

    • 著者名/発表者名
      O. Matsuda, M. Tomoda, T. Tachizaki, S. Koiwa, A. Ono, K. Aoki, R. P. Beardsley, and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America

      巻: B30 号: 7 ページ: 1911-1921

    • DOI

      10.1364/josab.30.001911

    • NAID

      120005316996

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant acoustic concentration by extraordinary transmission in zero-mass metamaterials2013

    • 著者名/発表者名
      J. J. Park, K. J. B. Lee, O. B. Wright, M. K. Jung and S. H. Lee
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 110 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.244302

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bulk and surface acoustic wave phenomena in crystals: observation and interpretation2013

    • 著者名/発表者名
      A.G. Every , A.A. Maznev, W. Grill, M. Pluta, J.D. Comins, O.B. Wright, O. Matsuda, W. Sachse, J.P. Wolfe
    • 雑誌名

      Wave Motion

      巻: 50 号: 8 ページ: 1197-1217

    • DOI

      10.1016/j.wavemoti.2013.02.007

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Using ultrafast optics to watch surface waves in phononic crystals and acoustic metamaterials2015

    • 著者名/発表者名
      O. B. Wrigh
    • 学会等名
      Pro. 15th Ries-Hokudai International Symposium
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2015-12-16 – 2015-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Watching waves confined in phononic cavities2015

    • 著者名/発表者名
      O. B. Wright
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Microcavities and Their Applications
    • 発表場所
      Conference Hall of Hokkaido University
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Imaging surface acoustic waves on a metamaterial based on silica microspheres2015

    • 著者名/発表者名
      P. H. Otsuka
    • 学会等名
      36th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2015)
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extraordinary transmission of gigahertz surface acoustic waves2015

    • 著者名/発表者名
      Sylvain Mezil
    • 学会等名
      36th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2015)
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extraordinary applications of acoustic metamaterials2015

    • 著者名/発表者名
      O. B. Wright
    • 学会等名
      ISOT 2015, International Conference on Optomechatronic Technologies
    • 発表場所
      Neuchatel, Switzerland
    • 年月日
      2015-10-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Imaging acoustic waves on complex phononic and metamaterial surfaces2015

    • 著者名/発表者名
      O. B. Wright
    • 学会等名
      18th International Conference Photoacoustic and Photothermal Phenomena
    • 発表場所
      Novi Sad, Serbia
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Acoustic hyperbolic metamaterials2015

    • 著者名/発表者名
      S. H. Lee
    • 学会等名
      The 5th Korea-Japan Metamaterials Forum
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Acoustic waves on complex surfaces and in metamaterials2015

    • 著者名/発表者名
      O. B. Wright
    • 学会等名
      Ecole de Physique des Houches, Son et Lumiere 2015
    • 発表場所
      Phononics and Photonics at the Nanoscale, Les Houches, France
    • 年月日
      2015-02-16 – 2015-02-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Watching surface waves in phononic crystals2015

    • 著者名/発表者名
      O. B. Wright
    • 学会等名
      Proc. Spatial transformations: from fundamentals to applications, Theo Murphy International Scientific Meeting
    • 発表場所
      Milton Keynes, U.K
    • 年月日
      2015-01-26 – 2015-01-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Giant concentration by extraordinary transmission in zero-mass metamaterials2014

    • 著者名/発表者名
      S. H. Lee, J. J. Park, K. J. B. Lee, O. B. Wright and M. K. Jung
    • 学会等名
      Proc. META 2014, 5th International Conference on Metamaterials
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2014-05-20 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optoacoustic animation of surface acoustic waves

    • 著者名/発表者名
      Oliver B. Wright
    • 学会等名
      2013 International Symposium on Optomechatronic Technologies
    • 発表場所
      Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju Island, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast Imaging of Confined Surface Waves in Real Space and K-Space

    • 著者名/発表者名
      Oliver B. Wright
    • 学会等名
      17th International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena
    • 発表場所
      Suzhou Garden Hotel, Suzhou, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Frontiers in Optical Methods chapter 72014

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matsuda and Oliver B. Wright
    • 総ページ数
      23
    • 出版者
      Springer, Heidelberg
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] Laboratory of Applied Solid State Physics

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 北海道大学 量子機能工学研究室ホームページ

    • URL

      http://kino-ap.eng.hokudai.ac.jp/j-index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-10-24   更新日: 2022-02-07  

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