2022 年度研究成果報告書

BIC状態の動的変調により電磁波保存を実現するメタマテリアル

研究課題

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研究課題/領域番号	20K05360
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	京都大学
研究代表者	中西俊博京都大学, 工学研究科, 講師 (30362461)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	メタマテリアル / BIC状態 / 電磁波の保存 / 時変メタマテリアル
研究成果の概要	メタマテリアルと呼ばれる人工媒質に電磁波を保存する方法として、BIC状態(Bound states In the Continuum状態)を動的に変調する手法を考案した。設計したメタマテリアルが、非BIC状態からBIC状態になることで電磁波を保存し、再び非BIC状態にすることで保存されていた電磁波が伝搬波として再生されることを電磁界解析を用いて示した。また、直流モードと呼ばれる予想していなかった保存形態でもエネルギーが保存されていることが明らかになった。加えて、二酸化バナジウムを導入したメタマテリアルのテラヘルツ応答を計測し、凖動的にBIC状態を切り替えが可能であることを示した。
自由記述の分野	メタマテリアル
研究成果の学術的意義や社会的意義	メタマテリアルと呼ばれる人工媒質の研究は、設計の自由度を広げながら進展を遂げてきたが、時間変化の自由度を付与した時変メタマテリアルの研究は近年特に注目を集めている。本研究は静的な特性が研究されていたBIC状態に時変性を付与することで、電磁波の保存と再生という応用を実現するもので、時変メタマテリアルの新たな可能性を広げたといえる。更に研究の中で、予想していなかった直流モードと呼ばれるモードが保存に関係していることが分かった。これにより、直流モードは導電率を急変化させたときに普遍的に表れる物理現象であることが明らかになり、メタマテリアルだけではなく、電磁波制御の新たな可能性を示したといえる。