メタマテリアルの驚くべき未来展望

Table of Contents:

1. はじめに
2. メタマテリアルとは
3. テラヘルツ帯とは
4. テラヘルツ帯の特徴
5. テラヘルツ帯の利用例
6. メタマテリアルの利用例
7. メタマテリアルの制約
8. すべて誘電体のメタマテリアル
9. 光熱変換による水蒸気発生
10. メタマテリアルの未来展望

メタマテリアルとは

メタマテリアルは、私たちがボトムアップのアプローチで作った人工的な材料です。金属の一部を取り、"C"パターンの形状に巻いたものをメタマテリアルとします。このメタマテリアルは、光に対して特定の応答を示します。巻き数と"C"共振器のサイズに基づいて、電気および磁気場に対する指定された応答を得ることができます。

テラヘルツ帯とは

私たちの研究の一部は、電磁スペクトルのテラヘルツ帯に焦点を当てています。テラヘルツ帯は、マイクロ波帯と赤外線帯の間に位置する範囲です。私たちは、電子レンジからのマイクロ波や赤外線カメラで熱を見ることができる赤外線帯に慣れていますが、テラヘルツ帯はその2つの範囲の間にあります。テラヘルツ帯には、乾いた衣服を透過する能力など、興味深い唯一無二の特徴がいくつかあります。

テラヘルツ帯の特徴

テラヘルツ帯には、乾いた衣服を透過する能力など、興味深い唯一無二の特徴があります。たとえば、テラヘルツ帯での空港での人員検査に興味があります。テラヘルツ帯では、立ち入り距離から作用することができ、人々のイメージを取得し、彼らが身に着けているものを隠しているかどうかを確認することもできます。また、テラヘルツ帯は通信に適した周波数帯域です。マイクロ波帯域と比べて、テラヘルツ帯でより大きな帯域幅を得ることができます。例えば、水がテラヘルツ放射線の強い吸収物質であるため、衛星間通信などの通信に使用することができます。

すべて誘電体のメタマテリアル

従来のメタマテリアルは金属を使用していますが、金属にはいくつかの欠点があります。例えば、金属は非常に高温になることはできません。金属は1,000度以上になると溶けてしまいます。そのため、私たちは最近、メタマテリアルを作り出し、金属に基づくメタマテリアルと同様の機能と特性を持つが誘電体のみを使用することに取り組んでいます。私たちは、太陽蒸気の生成にこれらの全誘電体メタマテリアル吸収体を使用するアイデアを持っています。これは、従来のメタマテリアルと同様に縮小することができ、可視光範囲での放射線の強力な吸収体となります。

光熱変換による水蒸気発生

これはどのように機能するかというと、可視光を当てると、これらの吸収体はとても強力な熱を発生させ、水の蒸気発生を引き起こします。つまり、水を浄化し、次のバッチのために再利用するために、これを水のバケツに入れるだけで蒸気を生成することができます。

メタマテリアルは、学術的な科学者によって実現されてきましたが、次の数十年で商業分野が主導し、多くのメタマテリアルの応用が生まれると私は信じています。

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