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自然の光反射機能再現により新材料を開発

February, 27, 2017, Guildford--サリー大学(University of Surrey)の研究チームによる、構造化フォトニック材料フォトニックバンドギャップの背後にある物理学を説明する研究の結果、自然材料の内部構造を特性を明らかにし、セラミックの3Dプリンティングを利用して光との相互作用を模倣する新たな方法が考案された。材料の内部構造の局所的自己均一性が、吸収を広め、光を反射、伝達する機能を決める。
 研究チームは、自然材料における内部構造の均一性(波長スケール)と、ある波長をブロックする機能との直接的関係を見出した。この知見を基にして研究チームは、どのフォトニック構造が最もよく光伝搬を制御できるかを計測する新しい数学的測定基準を開発した。これにより、必要に応じて様々な機能を持つ新しい材料の設計が可能になる。
 理論を検証するために研究チームは、3Dセラミックプリンタを利用して、バンドギャップを持つアモルファスジャイロイド(トライアモンド)を初めて開発した。これは、ある蝶の翅に見られる構造と同じである。自然界に見つかる構造と同様に、これらの構造は光、音、熱の波長を反射、吸収することができる。これは、熱遮断窓フィルムや建物や自動車のエネルギー効率を改善するペイントなどの実現につながる。
 研究成果は、Nature Communications Journalに発表されている。