| 研究課題/領域番号 |
11305046
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
宮本 欽生 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60107084)
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| 研究分担者 |
片山 聖二 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (10144528)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| キーワード | フォトニック結晶 / フォトニックバンドギャップ / 光造形法 / 誘電体 / マイクロ波・ミリ波 / 電磁波制御 / CAD / CAM / 傾斜構造 |
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| 研究概要 |
セラミックスや高分子などの誘電体を用いて三次元に展開する格子構造を作製すると、空気と格子の連なりにより誘電率の周期的な変化を三次元空間上に実現できる。この構造体に電磁波を入射させるとき、周期と波長が同程度の場合には、三次元的な回折によりその進行が禁止されることが知られている。三次元構造体はフォトニック結晶と呼ばれ、電磁波の禁止帯はフォトニックバンドギャップと呼ばれる。結晶構造に対して欠陥を導入すれば、電磁波の許容準位を形成することも可能であり、これにより光やマイクロ波の本質的な制御が実現するものと期待されている。本研究において我々は、CAD/CAMプロセスの一種である光造形法を用い、セラミックス/エポキシ複合材料からなる三次元格子を形成することで、マイクロ波制御用のフォトニック結晶を作製することに成功した。本研究では、エポキシ系の樹脂に対して高誘電率セラミックスのチタニア粒子を分散し、バンドギャップが全方位に形成されるダイヤモンド構造型のフォトニック結晶を新たに作製した。光造形法では、紫外線硬化樹脂の液相にセラミックス粒子を混合し、液面に紫外線レーザを照射することで、スポット部分に微小な硬化相を形成した。ビーム走査により硬化相を連続的に接合し、複雑な三次元構造体を作製した。複雑な三次元格子の設計および製造はCAD/CAM方式により行った。フォトニック結晶の構造は誘電体の円柱を組み合わせたダイヤモンド型格子とした。CAD/CAM技術を積極的に活用し、格子間隔が段階的に傾斜した構造を有するダイヤモンド型フォトニック結晶の作製も行った。幅広いバンドギャップの形成が確認され、より広帯域における電磁波制御の可能性が示された。また、誘電体バルク中で空気格子が三次元に展開してダイヤモンド構造を形成する、反転構造の作製も行った。誘電体の体積率増加により、幅広いバンドギャップが結晶方位によらず同程度の周波数帯に形成され、あらゆる方向からの電磁波の進行を禁止する完全バンドギャップの形成が確認された。
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