2020 年度研究成果報告書

屈折率が10以上の超高屈折率・無反射なテラヘルツ波帯材料の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04970
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関	東京農工大学
研究代表者	鈴木健仁東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550506)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	テラヘルツ波 / メタマテリアル / メタサーフェス / 高屈折率材料 / 極限屈折率材料
研究成果の概要	メタサーフェスは、多数のサブ波長サイズの構造(メタアトム)からなる人工構造材料であり、材料の誘電性と磁性の制御により任意の屈折率と反射率を実現できる。研究代表者は、2017年に0.3 THz帯で屈折率6.66 + j0.123、反射率1.16%の高屈折率・無反射なメタサーフェスを実現した。本研究では1.0THz以上の領域のテラヘルツ波帯で高屈折率・無反射なメタサーフェスの研究に取り組んだ。テラヘルツ時間領域分光法による実験で、2.97 THzで高屈折率5.88 + j1.57、低反射1.3%、比誘電率6.73 + j0.85、比透磁率5.03 + j2.11の材料特性を確認した。
自由記述の分野	光工学および光量子科学関連
研究成果の学術的意義や社会的意義	テラヘルツ電磁波で動作する高屈折率・無反射な新材料を実現した。研究代表者が独自に開発した人工構造材料の特許技術(日本特許第6596748号, 米国特許第10686255号, 他)を応用し、電波法で電波として定義される最上限の3 THzの周波数で実現した。高屈折率・無反射なメタサーフェスは、電磁波を自在に操る平面で極薄なレンズに応用でき、6G(Beyond 5G)以降も見据えた未来の情報通信機器での展開が期待される。また、高屈折率・無反射なメタサーフェスをさらに数10 THz以上まで高周波化できれば、製鋼スラブなどから排出される熱放射を特定方向に集中させるなど熱マネジメントへの応用も期待される。