metamaterial

metamaterialは、自然界の物質では不可能な物理的特性を人工的に作り出した材料を指します。最大の特徴は、物質を構成する個々の原子や分子の性質ではなく、それらをどのように配置するかという構造的な設計によって、光や音などの波の挙動を自在に操る点にあります。

物理的特性と応用

この材料の最も注目される特性の一つに、屈折率が負の値を持つ負の屈折があります。これにより、光を通常とは逆方向に曲げることが可能となり、理論上は物体を完全に隠す不可視のクロークの実現が期待されています。また、電磁波の制御能力が高いため、超高解像度のレンズや高性能なアンテナの開発など、光学や通信分野での応用が進んでいます。

材料設計の考え方

一般的な材料が化学組成によってその性質が決まるのに対し、metamaterialは構造的な設計によって性質が決まります。波長よりも十分に小さい周期的な構造体を配置することで、あたかも単一の均質な物質であるかのように振る舞わせる手法が取られます。そのため、光学的なメタマテリアルだけでなく、音波を制御する音響メタマテリアルや、機械的な振動を制御する弾性メタマテリアルなど、幅広い分野で研究が行われています。