研究室探訪②

メタマテリアルの研究―新奇な電磁波伝搬現象 の実現とその応用を目指して―になる場合を負の屈折率といいます。通常の物質ではそうで成立しており、いい加減なものをつくると求める特性がした特性は見られません。」
メタマテリアルが負の屈折率を出ません。きっちりとつくることが必要で、その意味で設計

先進電磁波動工学研究室の上田哲也准教授は、研究室実現する仕組みについて上田先生は次のように言います。

「研究は全く何もなが非常に重要です。」さらに上田先生は、のミッションを次のように語ります。
「マイクロ波やもっと高「負の屈折率は、誘電率と透磁率が同時に負の値を取るよういところからは生じない。」と言います。
「 アインシュタイン

私たちにとって身近なマイクロ波

い周波数のテラヘルツ波、あるいは光を問わず、電磁波全に設定すれば実現可能ですが、原子・分子自体の電気分極の相対性理論でさえ、何もないところから思いついたわけ

般に関して、従来にはない新奇な伝搬現象が実現できないと磁気分極を実際そのように操作することは容易ではありではなく、ローレンツ変換という4次元空間の座標変換の元か研究しています。さらに、それが実現できたら、今度はワません。それに対して、メタマテリアルでは、振動する光のになる重要な式は別の人が提示しています。大切なのはア

イヤレス通信・電力伝送など、工学的に応用できないかとい磁場に対して、まるで磁気分極が起きているかのように見イデアの組み合わせです。私の場合、お世話になっていたうことで研究を進めています。私は本学に助手として着任しせかけます。透磁率を変化させるために、振動する光の磁場教授が磁性体材料を使って、アイソレータやサーキュレータたのが１９９７年で、当時所属していた研究室の教授がマイと相互作用する人工磁性構造体を作るわけです。どのようなどの非相反回路の研究をされていました。そうしたこともクロ波研究の第一人者だったこともあり、私もマイクロ波のな仕組みかといえば、光や電波には波長がありますが、そのあって、私は磁性体とメタマテリアルという概念を組み合わ研究をするようになりました。」

波長よりも小さいスケールであれば、光や電波は、その構せて、新しいメタマテリアルをつくれないかと考えました。」

マイクロ波の技術は、私たちの生活に身近であると上田造体の詳細な形を知ることができず、言ってみれば光や電先生は言います。
「ラジオ、テレビ、携帯電話などの通信応用波にとってはその構造体は原子と同じようにみなせます。波の他、電子レンジなどの加熱応用もあります。最近のトピッ

長よりも小さなスケールの粒を単位セルと呼ぶのですが、クとしては、車載無線技術として、衝突防止レーダ等にも使それを構成要素として上手く設計して並べますと、光や電上田先生は、「 研究とはパズルのようなもの。」と言いまわれています。さらには、電気自動車の充電を無線で行う無波からみると、一個一個はあらわにみえなくて、平均化したす。
「 組み合わせの難しいパズルをいかにして解決するか、線電力伝送や、化学の分野でもマイクロ波によって化学反形でみえます。実際の物質も原子・分子がとびとびに分布し組み合わせの相手の吟味はもちろん重要ですが、断片をど応を促進させる研究なども行われています。そうしたなかているにも関わらず、それが平均化された結果、連続体としうつなぐかというところも大切です。
しかし、簡単にはいきませることにより、電磁波が順方向に伝搬する場合は正の実で、私が研究しているのはメタマテリアルという分野です。」て扱えます。それと同様にメタマテリアルも、光や電波からせん。一つのテーマを追いかけるだけでは行き詰まってし効屈折率を示すのに対して、逆方向に伝搬すると負の屈折みると平均化され、滑らかにみえる、いわば見せかけの構造まうので、複数のテーマを手掛けるようにしています。いく率を示す、新しいタイプのメタマテリアルとして『非相反メ体なわけです。単位セルの形状や、配置などの構造設計につか種をまいて、少しずつ研究を進めながら、時々ある分野タマテリアル』の開発に成功しました。」

より、誘電率と透磁率を自在に操ることが可能となり、負のに特化して集中するという感じです。アイデアを一旦は寝か非相反メタマテリアルは、様々な工学的応用の可能性が屈折率も実現します。」

せることも重要です。磁性体を用いたメタマテリアルの研あると上田先生は言います。
「 非相反メタマテリアルの性質究も、なかなか上手くいきませんでした。そこで一旦は中断を用いると、共振周波数が共振器サイズに依らず、大きさを研究において大事なのはアイデアの組み合わせし、渡米してカリフォルニア大学で研究を行い、帰国後にそ自由に変えられる進行波共振器が構成でき、さらに小型での研究を再開しました。その結果、伝搬方向により伝送特性高放射効率のビーム走査アンテナにも応用できます。さらの異なる非相反回路と、メタマテリアル技術とを組み合わにはビーム方向だけでなく、主偏波方向を所望の方向に回負の屈折率を実現するメタマテリアル「メタマテリアルと言っても、材料そのものではありません。それは、従来の材料特性にはない特異な電磁波伝搬特性を実現する人工構造体のことです。」と上田先生は言います。
「 通常の材料は、原子・分子から構成されていて、それら新しいメタマテリアルの開発

上田哲也准教授の平均的な性質として誘電率や透磁率が決まります。磁石「実際のメタマテリアルの構造体は単純です。」と、上田先を近づけたときに、磁気的に材料が応答してN極、S極に磁生は言います。
「裏面が金属板で、横からみると透明です。
こ転制御できるアンテナも実現できます。」
こうしたことから、気分極する、その大きさが透磁率です。あるいは、電圧を加の透明な厚さ1ミリぐらいの誘電体基板の上にパッチとい上田先生の研究室では産学連携の共同研究の取り組みもえて、プラス、マイナスにどれだけ分極するか、その大きさう、正方形の金属の板を並べて、裏側の接地面とショートさ開始されています。
「メタマテリアルの概念を使ったセンの程度が誘電率です。
メタマテリアルは、その誘電率と透磁せています。こうした構造をマッシュルーム構造といいまサーやアンテナの研究開発を目指して、昨年から自動車電率を人工的に変化させ、特異な電磁現象を発現させます。」

す。
こういう構造をたくさん並べると、実質的な誘電率と透子部品メーカーとの産学連携の共同研究も開始していまメタマテリアルが実現する特異な電磁現象の代表例とし磁率が同時にマイナスになるような効果がありまして、負のす。」
メタマテリアル分野では、その技術を用いて透明マンて、上田先生は負の屈折率を挙げます。
「物質中での光の進屈折率を実現する構造として知られています。」

ト（クローキング）の研究などもされており、その応用可能み方を表す重要なパラメータとして屈折率がありますが、09

先進電磁波動工学研究室
電気電子工学系

各国でメタマテリアルの研究が始まったのは２０００年前性は極めて大きいです。日本におけるメタマテリアル研究

自然界に存在する多くの物質の屈折率は正の値をとりま後であり、上田先生はわが国においていち早く、２００３年頃の第一人者として、上田先生の研究成果は、様々な分野です。通常、光は空気と物質との境界面で屈折すると、光の進に研究を始めました。上田先生は、「私の研究においては、コその応用が期待されています。

む向きは少し変化しますが、同じ側に折れ曲がります。
これンセプトが重要」と言います。
「 実験よりも、デザインがメイに対して反対側に折れ曲がる、すなわち屈折角がマイナスンです。
メタマテリアルの構造体は、とても微妙なバランス

KIT NEWS 10