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新素材

「光学迷彩」も実現できる? レーダーから見えなくなる新素材

アイオワ州立大学の研究チームが「メタスキン」を発表

2016年3月29日(火)16時00分
山路達也

    メタスキン 直径5mmほどのリング状の共振器がマイクロ波を捉え周波数を変化させる  Credit: Iowa State University

     SFやファンタジーで定番のアイテム「透明マント」(最近だと「光学迷彩」といった方が通りがよいかもしれない)は、世界各地の機関で大まじめに研究が進められている。

     透明マントを実現するための方法はいくつかあり、1つは映像を投影するというもの。例えば、電気通信大学の稲見昌彦教授の透明マントでは、ビデオカメラで撮影した背景をプロジェクターによってマントに投影し、マントの装着者がまるで透明になったかのような効果を実現している。

     もう1つの代表的なアプローチが「メタマテリアル」を使う方法だ。メタマテリアルというのは、電磁波に対して自然界にはない振る舞いをする人工物質の総称である。メタマテリアルの内部には光の波長よりも小さな構造が無数に配置されており、それによって光の屈折方向を変更するといったことが可能になる。

     私たちの目は、あるモノが光を遮ったり、光を反射したりといった作用をとらえて、モノを「見る」。メタマテリアルによって、光がモノを迂回すると、そのモノは私たちには見えなくなるわけだ。

     2006年に、インペリアル・カレッジ・ロンドンのジョン・ペンドリー教授が、メタマテリアルを使った透明マントの理論を発表して以来、この分野の研究に火が点いた。米国防高等研究計画局(DARPA)でも、メタマテリアルで兵士の透明化に取り組んでいるらしい。レーダーや電子レンジなどで使われるマイクロ波などについていえば、メタマテリアルはかなり実用に近づいている。

     2016年3月に、アイオワ州立大学の研究チームが発表したのは、柔軟で伸縮性のある「メタスキン」という素材だ。このメタスキンは、シリコンシート層の内部に直径5mmほどのリング状の共振器が並んだ構造をしている。このリングがマイクロ波を捉えるのだ。メタスキンを伸び縮みさせると、対応する周波数を変化させられる。

     従来のステルス技術と異なり、メタスキンで覆われた物体はあらゆる角度からのレーダー探査に対して対象の物体を「見えづらく」できる。8〜10GHzのレーダー波の場合、75%の反射を抑えることができたという。

     研究チームの当面の目標は軍用機へのステルス技術だが、将来的な目標はやはり可視光で対象の物体を見えなくする「透明マント」だ。可視光はマイクロ波に比べて、波長が短いため、はるかに微細な構造を持ったメタマテリアルが必要になる。

     ちなみに、メタマテリアルの応用範囲は、ステルス技術や透明マントだけではない。電磁波の干渉を抑えた超高感度アンテナ、従来よりもはるかに屈折率が高く分子や原子を直接観察できる光学顕微鏡などの実現が期待されている。

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