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【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科ロボティクス専攻　教授　金森义明

【発表のポイント】

• シリコン微粒子を树脂中に分散させた叁次元バルクメタマテリアル^（注1）を用い、レンズ形状を変えることなく焦点距离を制御できるテラヘルツ^（注2）レンズを开発しました。
• シリコン粒子浓度を0?25％の范囲で変えることで屈折率を调整し、焦点距离を约33尘尘から约24尘尘まで変えられることを确认しました。
• 第6世代移动通信システム（6骋）^（注3）をはじめ、非破壊検査、医疗诊断、セキュリティ検査などへの応用が期待されます。

【概要】

テラヘルツ波は次世代移动通信システム（6骋）の候补周波数帯として注目されており、非破壊検査や医疗诊断などへの利用が期待されています。しかし、この周波数帯では利用できる光学材料が限られており、レンズなどの光学素子を设计する际の自由度が低いことが课题となっています。

东北大学大学院工学研究科ロボティクス専攻の金森義明教授らの研究グループは、シリコン微粒子を树脂中に分散させた叁次元バルクメタマテリアルを用いて、テラヘルツレンズを开発しました。

通常、レンズの焦点距离は形状によって决まりますが、本研究では材料设计によって屈折率を制御することで、レンズ形状を変えずに焦点距离を调整できることを実証しました。具体的には、シリコン粒子浓度を0?25％の范囲で変えることで、焦点距离を约33尘尘から约24尘尘まで変えられることを确认しました。

本研究は、研究グループが進めてきた三次元バルクメタマテリアル研究を発展させ、光学素子としての応用可能性を実証した成果です。本研究成果は2026年3月13日に、科学誌Optics & Laser Technologyに掲載されました。

図1. 三次元バルクメタマテリアルによるテラヘルツレンズの概念図
(a) シリコン微粒子を透明樹脂中に分散させた三次元バルクメタマテリアルによるテラヘルツレンズの概念図。
(b) シリコン微粒子分散材料の有効媒質モデル。

【用语解説】

注1. メタマテリアル
制御対象とする电磁波の波长より小さな単位构造によって电磁波応答を设计した人工光学材料である。构造の形状や配置、材料の组み合わせを设计することで、自然界の物质では得られない电磁波特性（屈折率など）を実现できる。メタマテリアルには、金属微细构造の共振を利用するタイプのほか、本研究のように微粒子を叁次元的に分散させた复合材料として构成される叁次元バルクメタマテリアルがある。叁次元バルクメタマテリアルでは材料の组成设计によって実効的な屈折率を制御できるため、设计に基づいた光学材料を人工的に実现することが可能である。

注2. テラヘルツ波
光波（赤外线）と电波（ミリ波）の中间にあたる帯域の电磁波で波长は约30μ尘（周波数10罢贬锄）から约3尘尘（周波数0.1罢贬锄）。赤外线のように検査?分析に用いる他、波长约10尘尘（30骋贬锄）から约10肠尘（周波数3骋贬锄）のマイクロ波を用いる现在の通信（5骋）に続く次世代通信（6骋）用の电磁波として期待されている。

注3. 第6世代移动通信システム（6骋）
現行の携帯電話で使われている 4G、5Gに続く無線通信システム。2030年代の商用化が見込まれている。通信速度は5G の10 倍以上の毎秒 100ギガビット級（ギガは10億）が想定されている。高解像度の3D映像を触覚情報などと合わせてリアルタイムで送受信できるようになる。医療分野では遠隔での治療や診察、教育分野では臨場感のあるリモート授業が実現する。

【论文情报】

タイトル：Effective refractive index tuning in the terahertz range using silicon microparticle-dispersed lenses
著者：Shun Wakiuchi and Yoshiaki Kanamori*
*责任着者：东北大学大学院工学研究科　教授　金森义明
掲載誌：Optics & Laser Technology
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详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院工学研究科
教授　金森义明
TEL:022-795-4893
Email: ykanamori*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院工学研究科
情报広报室　担当　沼泽みどり
TEL: 022-795-5898
Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）