メタマテリアルの開発と応用

電磁波の波長よりも十分に小さく、原子よりは十分大きな構造をうまくデザインすることによって負の屈折率などの異常な電磁応答を実現することができる。このような「新物質」をメタマテリアルと呼ぶ。メタマテリアルを用いることにより波長分解能を超えたイメージング、電磁波迂回による透明化、光領域の磁性などが実現されると考えられている。

本研究会では、マイクロ波から、テラヘルツ波、可視領域までの電磁メタマテリアルに関心をもつ産学の研究者がそれぞれ固有のバックグラウンドを超えて交流し、新しいメタマテリアルの開発とその応用を議論して、日本におけるこの分野を推進し、世界をリードすることを目指す。

電磁波に対する応答を制御するために、波長より小さい構造を利用するという考え方は古くからあった。これによって誘電率と透磁率を同時に負とすることにより屈折率が負の物質を作り出すことができると認識された時点でメタマテリアルという新しいパラダイムが誕生したと考えられる。現在では負の屈折率物質にとどまらず、誘電率、透磁率およびカイラリティを、マイクロ波、THｚ波および光波に対するサブ波長構造によって制御することで生じる新奇な物理現象とその応用を扱う大きな研究分野が急速に成長を続けている。メタマテリアルを用いることにより波長分解能を超えたイメージング、電磁波迂回による透明化、光領域の磁性などが実現されると考えられている。

初期の発展において、光について議論された現象が、マイクロ波というずっと波長の長い領域で検証された。メタマテリアルは広範な既存研究分野に関係した現象を、マックスウェル方程式の粗視化に基づく共通の概念で理解する学問分野であるといえる。波長領域によって、材料パラメタ、加工方法、応用対象は異なるが、異なった既存研究分野に属する研究者が一堂に会して、議論することはこの分野の発展のために必要不可欠である。

大学、研究所、企業に属する研究者が通常の学会とは異なった、十分な時間をとった環境で徹底的に議論を行う。各自の研究成果の発表のみならず、基礎的な事項に関するチュートリアル講義および諸外国やメンバー以外の研究についてのレビュー発表による情報共有を行い、各自の研究基盤の強化を図る。これまで、異なった学会で独自に発展してきた研究文化の相互理解と、その刺激による新たな発展により、日本がリードする研究分野の確立をめざす。

1泊2日の研究会を年に3回開催予定

アメリカ、ドイツ、韓国におけるメタマテリアルの最先端について情報を提供していただくため、下記3名の招へいが必要。

Tatsuo Ito　（Department of Electric Engineering, UCLA教授）マイクロ波メタマテリアル
日本に年何回か帰国される際、日程が調整できるときに研究会に参加していただく予定。

Harald Giessen (Physikalisches Institute, Universitaet Stuttgart　教授) 光メタマテリアル

Daisik Kim（Department of Phisics, Seoul National University　教授）プラズモニクス

Giessen教授、Kim教授は、5/30-6/3に筑波で開催される国際会議に来日中の時に招へい予定。

学術振興会の先導的研究開発委員会と合同で研究会を運営した。設立総会においては末松安晴、　粟井郁雄両先生に新しい研究分野を開拓するのに参考になる講演をいただいた。その後の研究会では共通理解を確立するためのチュートリアル講演（１時間半の時間に自由に質疑）とグループの研究成果あるいは国内外の研究動向を報告する講演（３０分の話題提供と３０分質疑応答）２つを組み合わせるスタイルをとった。各回の話題は特定のテーマを定めるのではなく、マイクロ波・ＴＨｚ波のメタマテリアルに関する話題と光メタマテリアルに関する話題をバランスよく配置し、どちらの分野の研究者も参加しやすいように配慮した。また、ナイトセッションでは自己紹介や近況報告を行い、研究交流が活性化するように工夫した。異なったバックグラウンドの研究者が交流することが、学際的なメタマテリアル研究を推進するのに本質的に重要であるからである。先行する高等研研究プロジェクト「ナノ物質量子相の科学」では研究会において生みだされる知的財産の保護するために、研究機構を作り、守秘義務をもつ（産学連携高等研モデル）としたが、本研究会ではメンバー間の議論の結果、研究会はオープンであるとし、議論された内容をそれぞれのグループに持ち帰り、議論をフィードバックすることが、現在の研究フェーズにおいてはより重要であるという結論に達した。