真空より低い屈折率を実現した三次元メタマテリアル

001 2014/10/25(土) 13:11:38 ID:IeiWDycwmw

メタマテリアルは、光を含む電磁波に応答するマイクロ〜ナノメートルスケールの共振器アンテナ素子[3]を大量に集積化した人工物質で、共振器アンテナ素子をうまく設計することで、物質の光学特性を人工的に操作できるという特性を持っています。これまで報告されているメタマテリアルのほとんどは、その共振器構造が二次元的な平面パターンを基板表面に加工したものであったため、ある特定の入射方向の光のみにしかメタマテリアルの特性を示しませんでした。国際共同研究グループが開発したメタマテリアルは共振器アンテナ素子を三次元的に加工し、基板に垂直な方向に対して縦、横、斜め方向に立体的に配置したため、メタマテリアルに垂直な軸周りのどの方向からの光に対してもメタマテリアルの特性を発揮できます。また、このような等方性[4]を持つ三次元メタマテリアルを数ミリメートル角のサイズで実現したことも大きな成果です。

作製したメタマテリアルの光学特性を測定した結果、32.8テラヘルツ（THz）の光に対して0.35という真空よりも低い屈折率を持つことを確認しました。このような物質は自然界には存在せず、極微細構造を用いて人工的に作り出して初めて実現できる物質です。

真空よりも屈折率が低いメタマテリアルは、高速光通信や透明化技術[5]（透明マントなどの光学迷彩）、光学顕微鏡の限界を超える超分解能レンズ（スーパーレンズ）などに応用できる可能性があります。

2014年10月24日
独立行政法人理化学研究所

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002 2014/10/25(土) 13:15:55 ID:IeiWDycwmw

＞001 2014/10/25(土) 09:04:58 ID:.gO.UCNAMA
＞光を通すと、真空中よりも３倍速く光が進む新たな物質を開発したと、理化学研究所などの
＞チームが２４日、ドイツの科学誌に発表した。
＞
＞光速を変える物質を組み合わせれば、光の進み方を自在に操ることができ、ＳＦに出てくる
＞「透明マント」も可能になると期待されている。チームの田中拓男・理研准主任研究員は
＞「透明化技術や、非常に小さい物が見えるレンズの開発につながるかもしれない」と話して
＞いる。
＞
＞http://www.47news.jp/CN/201410/CN2014102401002051.h...

＞012 2014/10/25(土) 10:50:48 ID:.gO.UCNAMA
＞報道発表資料
＞http://www.riken.jp/pr/press/2014/20141024_1...
＞
＞60秒でわかるプレスリリース
＞http://www.riken.jp/pr/press/2014/20141024_1/diges...
＞
＞既に二次元パターンの素子で原理が確認されていたものを
＞三次元・大型化してより実用レベルに近づけた、ということらしい。

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003 2014/10/25(土) 13:50:07 ID:IeiWDycwmw

この物質の屈折率を測定したところ、真空より低い屈折率を確認したそうです。
屈折率＝c/v＝0.35とし、C=30万km/s（光速）とすると、
v＝30万/0.35＝85.7万km/s
となり、光速以上の速さとなります。

さて、仮にこの物質を1ｍつなぎ合わせて、そこを光が透過するようにしたとします。
そのすぐ隣に、何も透過させない光も用意したとします。
二つの光を競争させたら、この物質を1ｍ透過させた光の方が何も透過させない方より
本当に先にゴールするのでしょうか？

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004 2014/10/25(土) 15:48:08 ID:DU/wWCBfBE

続きはかえって来てからですね

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/1684525.html?from=navi_rank...

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005 2014/10/25(土) 19:27:29 ID:IeiWDycwmw

wikiの屈折率の項にこんな記述がある
＞吸収のある物質内では、複素屈折率の実数部が1より小さくなり、位相速度が真空中の
＞光速度よりも大きくなる場合があるが、エネルギーや情報が位相速度で伝わるわけでは
＞ないので、相対性理論とは矛盾しない。近年、フォトニック結晶などが作成されて、
＞特定の周波数に対しては屈折率が負になる現象も観察されている。
http://ja.wikipedia.org/wiki...屈折率

・屈折率（の実数）が1より小さく測定される物質は吸収（エバネッセント場）がある
　（同時に虚数の屈折率も持つ）
はたして、メタマテリアルにもエバネッセント場が生じるのだろうか？

ちなみに、
・位相速度が光速度より速くなっていようと、その速度で情報を伝えられるわけではない
　（相対性理論とは矛盾しない）
…らしい

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006 2014/10/25(土) 20:07:10 ID:IeiWDycwmw

光の波長（グラフでは振動数）と屈折率の関係のグラフ
20THz→15μm　50THz→6μm　に読み替え

光の波長が9μm（32.8THz）の時、屈折率が最小

長波長赤外線 (Long-wavelength infrared, LWIR)，熱赤外線 (Thermal infrared, TIR)→ 8〜15μm
赤外線のようですね

メタマテリアルの共振器アンテナ素子の間隔（5.9〜8μm）より長い波長の、ある特定の波長
（9μm）で屈折率が急変する

ちなみに、その特定の波長付近で、屈折率の虚数部が跳ねあがる

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007 2014/10/26(日) 19:56:24 ID:uUjaiyLyR6

やばい、何を言っているのかさっぱりわからない。
直感では、光ではなく熱の話っていう気がするので、オボってる感が否めない。

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008 2014/10/28(火) 10:07:37 ID:Ky.DwkJq6Q

三菱マテリアルの宣伝か思った

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009 2018/12/30(日) 11:59:09 ID:8YYJjf.EFI

俺もそうおもたｗ

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010 2021/03/10(水) 21:33:17 ID:G9G9ieSci.

三菱マテリアルの宣伝か思った