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「知的健康生活」を追求します
by 1manpo_club
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光の速度が真空中よりも3倍速くなる?

「光の速度が真空中よりも3倍速くなる?」
相対性理論で明らかにされたこの宇宙で光速が最高速度であると
信じ込んでいた私にはにわかには信じられないようなニュースが
飛び込んで来た。

光速が最高速度であることには変わりがないが、通常何かしらの
媒体の中を通ると光の速度は遅くなると思っていたが、どうも
そうではない現象があるようだ。

真空の屈折率は1.0であるがこれよりも低い屈折率0.35になる物質
「メタマテリアル」が作られたという。このメタマテリアルの中
では光は真空中の3倍の速さで伝わるらしい。

私には正確には理解できないが、夢のような応用が考えられる
らしい。世の中、頭の良い人がいるものである。

--------------
2014年10月24日

独立行政法人理化学研究所
真空より低い屈折率を実現した三次元メタマテリアルを開発
-電子ビームと金属の自己組織化で大きなサイズ(数mm角)を実現-

「メタマテリアル」という物質があります。すでにご存じの方も多いと思いますが、日本語では“超越物質”ということになるのでしょうか。「光の波長よりも細かな構造を人工的に導入し、その構造と光との相互作用を利用することで、物質の光学特性を人工的に操作した疑似物質」と定義はやや硬くなりますが、要するに「光を自由自在に操ることができるようにする人工物質」のことです。メタマテリアルを使えば、理論的には、屈折率がゼロあるいはマイナスになる自然界ではあり得ない物質を生み出すこともできるとされます。物質境界面で発生する光の反射を除去したり、光を空間中に止めたりといった現象も視野に入ってきています。「透明マントも夢ではない?」いいえ、もう実現間近です。

理研と台湾大学などの研究者は共同で、真空の屈折率1.0よりも低い屈折率0.35を実現した三次元メタマテリアルを作製しました。電磁波(光)に応答するマイクロメートル(μm)~ナノメートル(nm)の極小サイズの共振器アンテナ素子を三次元的に加工し、シリコン基板面に垂直な方向に対し、縦、横、斜め方向に立体的に配置して、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るようにしました。また、大きさも、これまでは1辺が数μm~数百μm程度が最大でしたが、数mm角という大サイズ化に成功しました。

三次元で微細形状を持つメタマテリアル素子を、大きな面積で高精度加工するというのは非常に難しい課題でした。そのため、共同研究グループは、トップダウン手法と呼ぶ「光リソグラフィー法などの露光パターンを、人間が精密に制御して微細構造を高精度で加工する手法」と、ボトムアップ手法と呼ぶ「物質の特性を生かして自己組織的に形状を作り上げる手法」を融合させることにしました。これによって、共振アンテナ素子となる金属リングの大きさや配置間隔・方向を高精度に制御できると同時に、個々のリングは材料自身が形状を作っていくので、体面積かつ立体的な金属構造を効率よく加工することが可能になりました。

今回、作製に成功した三次元メタマテリアルでは、その中を進む光の速度が真空中の光速より約3倍速くなります。この性質は透明化技術の実現に必須のものです。屈折率が低いメタマテリアルの実現は、既存のレンズの屈折力を高め、解像力や集光能力の改善などレンズを高性能化します。また、屈折率の分散を大きく変化させる技術として見ると、高速で安定した光通信実現などの応用につながります。

今後の期待

今回開発した真空より屈折率が低いメタマテリアルの中では、光の速度が真空中よりも速くなります(今回は屈折率が0.35なので、真空中の光速より約3倍速い)。この性質は、透明化技術(透明マントなどの光学迷彩)の実現に必須の光学特性です。また、屈折率の低いメタマテリアルの実現は、既存のレンズの屈折力を高めて解像力や集光能力の改善などレンズの高性能化に寄与します。また、光の位相速度を大きく変化させる技術として見ると、高速かつ安定した光通信の実現などの応用につながります。
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2014年10月27日(月)の実績は、
10539
でした。

平均 10808.8
合計 34317996
日数 3175
瞬間年間歩数 3945218
直近10日間平均 10742.8
by 1manpo_club | 2014-10-27 12:30 | 宇宙
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