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Kirigami metamaterials for tunable optical properties

用于可调光学特性的 Kirigami 超材料

基本信息

批准号：
21H01274
负责人：
菅哲朗
金额：
$ 11.15万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01274/
关键词：
メタマテリアル切り紙 MEMS

项目摘要

本研究では、切り紙構造を利用することで、光学的な特性を大幅に変調可能なMEMS光学メタマテリアルを実現することを目的としている。光学メタマテリアルにおいて、従来から光共鳴構造の3次元形状変化や、フレキシブル基板の引っ張りによる共鳴体の配置間隔変化を利用した動的特性変調方法が研究されているが、限界があり実用的なデバイスに必要な変調機能は得られていない。そこで、2次元平面から立体構造を自由度高く作ることができる切り紙構造と融合し、構造的な制約をなくし、可変自由度が飛躍的に高い光学メタマテリアルを実現すための基礎技術を確立することを目的として実施する。2021年度は本年度はポリイミドフィルムなどを用いた、レーザー加工によるラージスケールでのユニット構造自由度拡張の検証を行うこと、そして、基板への切り紙加工によりAuxetic構造など、引っ張りに対して自由度高く新調する構造の試作を実施した。2022年度は、2021年度で得られた知見をもとに試作したスパイラル型の面外変形形状をもとに電波測定を行い、立体変形形状が一様な変形を示す構造が高い円偏光二色性を示すこと実証した。また、この発想をベースに、MEMS微細構造による大変形構造の可能性を探索した。具体的には、回折格子を備えた薄型Top層を備えたMEMS構造にナノサイズの切り紙構造を作製することで、外力により格子ピッチを大幅に変形可能とする構造の作製である。現時点で製作途上であるが、200nm程度のビーム幅の切り紙蛇腹構造を試作し、ピッチ変形量100%可変な構造の実証を進めている。さらに、切り紙構造の発想をセンサ試作に展開することで、立体型の3軸タクタイルセンサの実現を進めている。

In this study, the optical properties of MEMS are greatly modified by the use of optical structures. The optical resonance structure of the three-dimensional shape change, the optical resonance substrate tension change, the resonator arrangement interval change, the use of dynamic characteristics of the tuning method to study the optical resonance structure of the three-dimensional shape change, the optical resonance structure of the three-dimensional shape change, The two-dimensional plane, three-dimensional structure, high degree of freedom, high degree of freedom, high degree of In 2021, the trial operation of the new structure with high degree of freedom was carried out in the field of paper cutting and paper processing. In 2022 and 2021, we obtained the results of the measurement of the out-of-plane shape and the three-dimensional shape. To explore the possibility of large-scale MEMS micro-structure. The specific structure of the MEMS structure is made of thin and thin layers, and the external force is made of thin and thin layers. At present, the production process is on the way, and the 200nm level of the width of the cut paper snake belly structure is tested, and the 100% of the shape can be changed. The development of three-dimensional three-axis structure is in progress.