メタマテリアルとは、波長より細かな人工構造を用いて物質の光学特性を制御した疑似光学材料です。メタマテリアルそのものは構造体ですが、それを構成する構造を波長より細かく設計・加工することで、1つ1つの構造は光波に直接感知されずにメタマテリアル全体が1つの均質な物質として振る舞います。

このメタマテリアルの中で、その構造を基板表面などに1層だけ付与した2次元版のメタマテリアルがメタサーフェスです。

メタマテリアルの特徴の1つは、その構造をうまく設計することで、自然界から直接得られる物質には無いような光学特性を物質に付与できることです。

メタサーフェスはメタ原子とよばれる金属からできた人工的な光共振器（光アンテナ）を平面基板上に２次元的に配列させたもので、メタマテリアルを２次元化したものです。メタマテリアルは単一のメタ原子の構造を制御することで有効屈折率をデザインします。これに対しメタサーフェスは周期配列したメタ原子のサイズを変えて、散乱の振幅と位相を制御することで波面を制御します。

講演ではシリコンメタサーフェスを例にとり、メタ原子のミー共振を利用した波面制御とその応用について述べます。

ホイヘンス・メタサーフェス、縮退臨界結合などの原理を活用することで、損失の極めて小さな近赤外域においても、完全透過、完全反射、完全吸収を実現できます。これらはミートロニクス（Mietronics）ともよばれ世界的に大きな注目を集めています。

メタマテリアルは、⼊射波⻑よりも⼩さいサブ波⻑構造で構成され、誘電率や透磁率を人工的に拡張可能とし、光波からテラヘルツ波を含む電磁波を自在に制御できる革新的な技術として注目されています。

近年、メタマテリアルのユニークな光学特性を活用した産業応用が期待されています。

本講演では、社会課題を解決するという切り口から、当研究室で開発してきた様々な光・電波制御メタマテリアルについて解説します。