2014 Fiscal Year Annual Research Report
有限要素法によるポーラス・コロイドフォトニック構造の特性解析
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23540436
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
植田 毅 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (30251185)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 雅留太 信州大学, 工学部, 助教 (90569344)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 構造色 / カワセミ / ルリビタキ / 羽枝 / 反射スペクトル / ランダムポーラス構造 / 有限要素法解析 / ランダムレーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カワセミに先立ち羽枝断面のTEM画像が得られているルリビタキについて実測データを元に平成25年度から数理モデルを構築した。まず、無限に広く厚さが有限の誘電体に無限に長い円柱形の穴（エアーロッド）が平行に開いているランダムなポーラス構造でモデル化し、様々な入射角で入射した場合の反射スペクトルを本研究を通して開発した有限要素法プログラムにより計算した。その結果、ルリビタキの羽の反射スペクトルはポーラス構造による反射で、また、エアーロッドがランダムに並んでいることが本質的であること、反射スペクトルが青色より長波長側に尾を引くのは光が斜めに入射した部分の寄与であることを示した。この成果は国際会議META'14-Singapore (20-23 MAY 2014)で発表され、また、EPL, vol.107, no. 3 (2014) 34004に掲載され、EPL誌2014年のhighlight論文に選ばれた。より詳細なモデルとしてランダムなポーラス構造を持つ3本のピラーを持つ円筒の反射スペクトルを計算した。スペクトル形状がより実験に一致するものと期待されたが、紫外領域における減衰が見られず、より強調される結果となった。この結果は研究分担者藤井が国際会議Metamaterials 2014 Copenhagen (25-30 August 2014)において発表し、論文誌に投稿準備中である。紫外域での不一致の原因は内部での乱反射と考えられるが現実にはどのように減衰しているのかを特定するため、羽を粉末にしたものの紫外域での吸収係数を測定することとした。他方、ようやくルリビタキの羽枝の断面図のTEM画像が得られたため、実測値に基づくモデルが完成した。現在、計算中でその途中経過を国際会議ICMAT2015(28 June-3 july, Singapore)で発表予定である。また、ランダムポーラス系の応用としてレーザー発振の有効性を研究分担者藤井がMetamaterials2013(Bordeaux,16-19 September, 6809044)において発表した。
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