Research press release

メタマテリアルを「デジタル」化

Nature Materials

Metamaterials go ‘digital

さまざまなメタマテリアルの作製を単純化する「デジタル・メタマテリアル」という新しい概念が、今週のオンライン版に報告される。メタマテリアルは、通常とは異なる様式で光や音などの波と相互作用するため、自然界に見られないふるまいをする人工複合材料である。

メタマテリアルのふるまいは、メタマテリアルを構成するサブユニットの特性と並び方によって決まる。メタマテリアルは現在、物体を不可視化するクローキング技術や、従来型レンズ特有の限界がないハイパーレンズの開発に使用されている。

今回Nader EnghetaとCristian Della Giovampaolaは、二進法で1と0を使うのと同じように、反対の特性を持つ2種類のサブユニット、すなわち「メタマテリアル・ビット」を使用することを提案している。次に、コンピューターシミュレーションを用いて、「メタマテリアル・バイト」を構成する複雑さと機能性を高めた層状構造を作り出している。また、さまざまな形状と配置を用いたシミュレーションによって、より複雑な既存のメタマテリアルに見られる多くのエキゾチックな特性を再現できることを明らかにしている。彼らはこの方法が、レンズやハイパーレンズへの応用のほか、透明性やクローキングなどの特性の実現にも利用できることを示している。

The new concept of ‘digital metamaterials’, a simplified way of producing metamaterials with many different properties, is described online this week in Nature Materials. Metamaterials are artificially made composites that can interact with light, sound and with waves more generally in unconventional ways, resulting in behaviour that is not found in nature.

How metamaterials behave is determined by the properties of their constituent subunits and how they are arranged. Metamaterials are currently used in the development of invisibility cloaks and hyperlenses, that is, lenses that are not subject to the inherent limitations of conventional lenses.

Nader Engheta and Cristian Della Giovampaola propose using just two subunits - or ‘metamaterial bits’ - that have opposing properties, similar to the use of 1’s and 0’s in binary code. They then use computer simulations to create layered structures constituting ‘metamaterial bytes’ of increased functionality and complexity. These simulations, which use various shapes and arrangements, are shown to replicate the many exotic properties found in existing, more complex metamaterials. The authors demonstrate that this method can be used for lensing and hyperlensing applications, as well as to achieve properties such as transparency and cloaking.

doi: 10.1038/nmat4082

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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