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2014年10月28日

光の速度が真空中に比べ約3倍速くなるメタマテリアル”超越物質”が開発される

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1: 野良ハムスター ★@\(^o^)/ 2014/10/24(金) 22:20:35.85 ID:???
光を通すと、真空中よりも3倍速く光が進む新たな物質を開発したと、
理化学研究所などのチームが24日、ドイツの科学誌に発表した。

光速を変える物質を組み合わせれば、光の進み方を自在に操ることができ、
SFに出てくる「透明マント」も可能になると期待されている。
チームの田中拓男・理研准主任研究員は「透明化技術や、
非常に小さい物が見えるレンズの開発につながるかもしれない」と話している。

チームは微細加工技術を駆使し、シリコン基板の表面に直径1・6マイクロメートル
(マイクロは100万分の1)の輪が規則正しく立ち並ぶ構造を作った。
http://www.47news.jp/CN/201410/CN2014102401002051.html

理化学研究所プレスリリース:
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-
http://www.riken.jp/pr/press/2014/20141024_1/ 
「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。
論文:"Uniaxial-isotropic Metamaterials by Three-dimensional Split-Ring Resonators"
Advanced Optical Materials, 2014, doi:10.1002/adom.201400316
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201400316/abstract

転載元: http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1414156835/


5: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/24(金) 22:24:09.96 ID:KS5oz9c/
光速より速いのは無いって原則は?

94: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/25(土) 13:30:12.76 ID:vHzLOqLt
>>5
光の速度を超えるものはないのは事実。
だが、その光は通過する物質によりその速度が変化する。光の速度はおおよそ秒速30万kmだ。
これが水の中だと22.5万kmに変化する。今回の発見は、その光自身が早い方へ変化したに過ぎない。
光の速度を超えるものはないが、その光自身の速度が変化しただけなので、物理法則に抵触しない。



13: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/24(金) 22:28:14.69 ID:yOLu1mxl
ワープエンジンやっとか

24: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/24(金) 22:41:43.62 ID:KTOx7LNg
>>13
だな
この一歩を私は見に来た



15: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/24(金) 22:28:25.97 ID:cb5iclfV
アインシュタインの相対論は
光の速度は不変、

58: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/25(土) 00:11:05.92 ID:ttILX1Tg
>>15
真空中での速度は一定、じゃなかったか?



28: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/24(金) 22:45:37.20 ID:OLdr6P77
位相速度の話な
分からない奴はググれ

36: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/24(金) 22:52:53.44 ID:OLdr6P77
波の速度には位相速度、群速度、波頭速度の三種類があり
この内、位相速度と群速度は真空中の光速を越えられる
しかし波頭速度(エネルギーを伝える)は越えられないとされている
この記事にあるのは位相速度のことだろう

位相速度(いそうそくど、英:Phase velocity)は、位相、すなわち波の山や谷の特定の位置が移動する速度のことである。



37: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/24(金) 22:53:37.34 ID:REcF/5Ze
「負の温度」と同じで定義の仕方でそういう値が出てくると言うだけ

理研のサイトにあるように
 屈折率=真空の光速/物質中の光速
だから
 物質中の光速=真空の光速/屈折率

今回開発した物質の屈折率は0.35だから
 物質中の光速=真空の光速/0.35
          ≒真空の光速*2.86

つまり、数字の上ではほぼ3倍。

57: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/25(土) 00:10:27.50 ID:POgbRJC5
>>37

ありがとう。解りやすい。



66: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/25(土) 00:52:41.50 ID:xfF1myzl
光の速度が真空中で秒速30万kmというだけで、それ以外の物質の中では
秒速30万kmではない。
光速不変の法則は同一の物質(真空も含む)の中での話。



87: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/25(土) 11:01:19.97 ID:k8LctJj8
・一般的な光の速度 = 波頭速度 = c(真空中の光速)を超えられない = 情報やエネルギーが伝わる速度

・この記事の光の速度 = 位相速度 = 光速を超えられる

プレリリースの文が悪い、分かってて「光の速度」と書いたのはわざとなのかな?



98: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/25(土) 14:32:05.25 ID:vuX8wfVW
どういうこと?
信号だけは光速の3倍の早さで送れるってこと???

105: 名無しのひみつ@\(^o^)/ 2014/10/25(土) 15:12:35.39 ID:S6AGVIqb
>>98
真空中の屈折率(1)に対し、屈折率0.35の物質を開発しましたよ、というだけ
単純に、周波数33テラヘルツの信号を、約3倍の100テラヘルツで送れるようになりました、という話
ちなみに、屈折率が1より低い物質は前からある
ま、レンズみたいなもん?

>>1の書き方が悪いな


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コメント一覧

1. 名無し隊員さん  2014年10月28日 16:20
まずは兵器運用が捗るな
2. 名無し隊員さん  2014年10月28日 16:45
出来た物というより加工技術・製作過程の方が重要かな、今後も含めて。
3. 名無し  2014年10月28日 17:31
光回線速くなるかな?
海外まで20msとか
4.   2014年10月28日 17:38
光って意味わからん
質量無いくせに簡単に色々干渉されやがって
生意気だ
5. 名無し隊員さん  2014年10月28日 17:58
光速Cが真空中の光の速度(波頭速度)だということをわかってないやつ多すぎ。
媒体が変わればその中を進む光の速度は変わる。

で、光ファイバーや水みたいに遅くなる媒体(真空中より屈折率が高い)の代わりに
今回開発された媒体(屈折率が低い)を通せば高速な通信(その他諸々)が出来ますよ
という話。

移送速度云々は関係ない。
6. 名無し隊員さん  2014年10月28日 18:38
光の進み方を自在に操ることができるのなら、
これをシート状にして貼った箇所をスベスベお肌に見せかける事だってできそう
7. 名無し  2014年10月28日 18:50
一応補足しておくが
透明マントはすでに実現してる
メタマテリアルを用いたクローキング技術ももうすぐ成立する
8. 名無し隊員さん  2014年10月28日 21:03
不の屈折率も不可能ではないんだろうな
9. 名無し隊員さん  2014年10月29日 11:37
光速を超えた情報のやりとりが出来ると思ったら違ったか。
なんかミスリードを誘う記事だな。
10. 名無し隊員さん  2014年11月05日 08:33
読んでる俺の脳の速度が1/3に低下したわ。

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