JP2017161605A - Meta-material particle, meta-material particle dispersion, meta-material product, meta-material sheet, and manufacturing method of them - Google Patents

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Nobuyoshi Awaya
信義 粟屋
谷口 豊
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豊 谷口
田中 覚
Satoru Tanaka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a meta-material product having a desired optical characteristic, provide a meta-material particle, meta-material particle dispersion, and meta-material sheet for the product, and provide a manufacturing method of them.SOLUTION: A meta-material particle 10 includes: a resonator portion 1 formed of a plurality of electromagnetic resonators 11 disposed so as to serve as a meta-material; and a dielectric portion 2 that is made of dielectric and has the resonator portion 1 inside it. The meta-material sheet has the meta-material particles 10 as unit regions, and has grooves that are formed between the unit regions and divide the sheet into the unit regions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、透電率と透磁率を制御した光学素子の構造およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a structure of an optical element in which electric conductivity and magnetic permeability are controlled, and a manufacturing method thereof.

メタマテリアルは、負の屈折率、光学遮蔽など従来の物質では不可能な光学的性質を持ち、超高解像なスーパーレンズ、高効率な光増幅など光学部品として極めて広い応用の可能性を持つため現在活発に研究が進められている。   Metamaterials have optical properties that are not possible with conventional materials such as negative refractive index and optical shielding, and have extremely wide application possibilities as optical components such as super-resolution super lenses and high-efficiency optical amplification. Therefore, active research is currently underway.

一方、メタマテリアルの技術を可能性の検証という研究レベルから実際の産業で活用できる実用レベルに高めるためには、三次元構造のメタマテリアルの実現が不可欠である。   On the other hand, in order to raise the metamaterial technology from the research level of verification of feasibility to a practical level that can be used in actual industries, it is essential to realize a metamaterial with a three-dimensional structure.

三次元構造を有するメタマテリアルを実現する従来の方法としては、金属多層膜をドライエッチング法により削り出す方法(例えば、非特許文献1)や、リソグラフィによる加工を複数回行うことで多層構造を製造する方法がある(例えば、非特許文献2)。しかしながら、これらの方法は、製造に多大な時間とコストがかかる。   As a conventional method for realizing a metamaterial having a three-dimensional structure, a multilayer structure is manufactured by a method of scraping a metal multilayer film by a dry etching method (for example, Non-Patent Document 1) or a plurality of lithography processes. (For example, Non-Patent Document 2). However, these methods are very time consuming and expensive to manufacture.

一方、あらかじめ加工して製作した金属微小共振器の基本構造となる微粒子やロッドを何らかの液体などの適当な支持媒体に分散させ、支持媒体の凝集力させる方法も検討されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。しかし、この方法では、電磁波共振体の距離を制御することが難しく、共振体同士が接触したり、離れすぎたり、密度にムラができたりすることで、光学性能を制御することが難しい。   On the other hand, a method of dispersing fine particles and rods, which are the basic structure of a metal microresonator fabricated in advance, in an appropriate support medium such as some liquid and coagulating the support medium is also being studied (for example, Patent Documents). 1, Patent Document 2). However, with this method, it is difficult to control the distance between the electromagnetic wave resonators, and it is difficult to control the optical performance because the resonators are in contact with each other, are too far apart, or the density is uneven.

また、金属の電磁波共振体をマイクロカプセルで包摂し液体中に分散させ、これを凝集させる方法が提案されている(例えば、特許文献3)。   In addition, a method has been proposed in which a metal electromagnetic wave resonator is encapsulated in a microcapsule, dispersed in a liquid, and aggregated (for example, Patent Document 3).

Zhang,Nature 455, 376 (2008)Zhang, Nature 455, 376 (2008) Nature Materials 7, 31 (2008)Nature Materials 7, 31 (2008) 特開2013−182212JP2013-182212A 国際公開番号WO2012/008551International Publication Number WO2012 / 008551 特開2011−158665JP2011-158665A

この場合、容易に三次元構造を形成できるが、一方、マイクロカプセルの大きさを制御できる範囲は、芯となる電磁波共振体の大きさや形状、マイクロカプセルの材料となる誘電体の種類に制限があるため、所望の光学特性を持つメタマテリアルを作るのは困難である。   In this case, a three-dimensional structure can be easily formed. On the other hand, the range in which the size of the microcapsule can be controlled is limited by the size and shape of the electromagnetic wave resonator serving as the core and the type of dielectric used as the material of the microcapsule. For this reason, it is difficult to make a metamaterial having desired optical properties.

そこで本発明は、所望の光学特性を持つメタマテリアル製品を提供すること、そのためのメタマテリアル粒子、メタマテリアル粒子分散液、メタマテリアルシートを提供すること、およびこれらの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention aims to provide a metamaterial product having desired optical properties, to provide a metamaterial particle, a metamaterial particle dispersion, a metamaterial sheet therefor, and a production method thereof. And

上記目的を達成するために、本発明の第一のメタマテリアル粒子は、メタマテリアルとして機能するように配置された複数の電磁波共振体からなる共振体部と、誘電体からなり前記共振体部を内部に有する誘電体部と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the first metamaterial particle of the present invention comprises a resonator part made up of a plurality of electromagnetic wave resonators arranged to function as a metamaterial, and a resonator part made up of a dielectric. And a dielectric portion included therein.

この場合、前記電磁波共振体は、導体からなる2本のロッドを平行に配置したロッド構造や、前記誘電体の最大面積を持つ面に垂直又は平行に配置された導体からなる分割リング構造とすることができる。   In this case, the electromagnetic wave resonator has a rod structure in which two rods made of a conductor are arranged in parallel, or a split ring structure made of a conductor arranged perpendicularly or parallel to a surface having the maximum area of the dielectric. be able to.

また、本発明の第二のメタマテリアル粒子は、面内に複数の孔を有し、当該孔の位置が垂直に一致するように平行に配置された2層の第1の導体層および第2の導体層と、当該第1の導体層および第2の導体層に挟まれると共に前記誘電体部と当該孔を介して接続された誘電体からなる中間誘電体層とからなり、メタマテリアルとして機能する共振体部と、誘電体からなり、前記共振体部を内部に有する誘電体部と、を有することを特徴とする。   In addition, the second metamaterial particle of the present invention has a plurality of holes in the plane, and two first conductor layers and a second layer arranged in parallel so that the positions of the holes are vertically aligned. And a middle dielectric layer made of a dielectric material sandwiched between the first conductor layer and the second conductor layer and connected to the dielectric part through the hole, and functions as a metamaterial. And a dielectric part made of a dielectric and having the resonator part inside.

また、本発明のメタマテリアル粒子分散液は、本発明のメタマテリアル粒子を溶媒に分散させたものであることを特徴とする。この場合、前記溶媒は、樹脂と当該樹脂を溶解可能な溶剤とからなるものである方が好ましい。また、前記メタマテリアル粒子の誘電体部の誘電体と前記溶媒中の樹脂は重合度の異なる同種の材料である方が好ましい。   The metamaterial particle dispersion of the present invention is characterized in that the metamaterial particles of the present invention are dispersed in a solvent. In this case, the solvent is preferably composed of a resin and a solvent capable of dissolving the resin. Moreover, it is preferable that the dielectric of the dielectric part of the metamaterial particles and the resin in the solvent are the same kind of materials having different degrees of polymerization.

また、本発明のメタマテリアル製品は、本発明のメタマテリアル粒子分散液が表面に塗布されたものであることを特徴とする。   Moreover, the metamaterial product of the present invention is characterized in that the metamaterial particle dispersion of the present invention is applied to the surface.

また本発明の第一のメタマテリアルシートは、(A)メタマテリアルとして機能するように配置された複数の電磁波共振体からなる共振体部と、誘電体からなり前記共振体部を内部に有する誘電体部と、からなる複数の単位領域と、(B)前記単位領域同士の間に形成され、各単位領域に分割するための溝と、を有することを特徴とする。   Further, the first metamaterial sheet of the present invention is (A) a dielectric part composed of a plurality of electromagnetic wave resonators arranged so as to function as a metamaterial, and a dielectric composed of a dielectric and having the resonator part inside. A plurality of unit regions each including a body part; and (B) a groove formed between the unit regions and divided into the unit regions.

また、本発明の第二のメタマテリアルシートは、(A)面内に複数の孔を有し、当該孔の位置が垂直に一致するように平行に配置された2層の第1の導体層および第2の導体層と、当該第1の導体層および第2の導体層に挟まれると共に前記誘電体部と当該孔を介して接続された誘電体からなる中間誘電体層とからなり、メタマテリアルとして機能する共振体部と、誘電体からなり、前記共振体部を内部に有する誘電体部と、を有する複数の単位領域と、
(B)前記単位領域同士の間に形成され、各単位領域に分割するための溝と、を有することを特徴とする。
Further, the second metamaterial sheet of the present invention has a plurality of holes in the plane (A), and two first conductor layers arranged in parallel so that the positions of the holes coincide with each other vertically. And a second conductor layer, and an intermediate dielectric layer made of a dielectric sandwiched between the first conductor layer and the second conductor layer and connected to the dielectric portion via the hole, A plurality of unit regions having a resonator part functioning as a material and a dielectric part made of a dielectric and having the resonator part inside,
(B) It has a groove formed between the unit regions and divided into the unit regions.

この場合、前記溝は、前記誘電体部の厚みが100μm以下となるように形成される方が好ましい。   In this case, the groove is preferably formed such that the dielectric portion has a thickness of 100 μm or less.

また、本発明の第一のメタマテリアルシート製造方法は、(A)メタマテリアルとして機能するように配置された複数の電磁波共振体からなる共振体部と、誘電体からなり前記共振体部を内部に有する誘電体部と、からなる複数の単位領域と、(B)前記単位領域同士の間に形成され、各単位領域に分割するための溝と、を有するメタマテリアルシートを製造するためのものであって、前記電磁波共振体を形成するための電磁波共振体用凹部と、前記溝と、を誘電体層に形成する凹凸形成工程と、前記電磁波共振体用凹部を導体で埋め、前記電磁波共振体を形成する電磁波共振体形成工程と、前記電磁波共振体を誘電体で覆う誘電体層被覆工程と、を有することを特徴とする。   Moreover, the first metamaterial sheet manufacturing method of the present invention includes (A) a resonator part composed of a plurality of electromagnetic wave resonators arranged so as to function as a metamaterial, and a dielectric part that includes the resonator part inside. For producing a metamaterial sheet having a plurality of unit regions each having a dielectric portion, and (B) a groove formed between the unit regions and divided into the unit regions. An electromagnetic wave resonator recess for forming the electromagnetic wave resonator and the groove forming step in the dielectric layer, the electromagnetic wave resonator recess filled with a conductor, and the electromagnetic wave resonance An electromagnetic wave resonator forming step for forming a body, and a dielectric layer coating step for covering the electromagnetic wave resonator with a dielectric.

また、本発明の第二のメタマテリアルシート製造方法は、(A)面内に複数の孔を有し、当該孔の位置が垂直に一致するように平行に配置された2層の第1の導体層および第2の導体層と、当該第1の導体層および第2の導体層に挟まれると共に前記誘電体部と当該孔を介して接続された誘電体からなる中間誘電体層とからなり、メタマテリアルとして機能する共振体部と、誘電体からなり、前記共振体部を内部に有する誘電体部と、を有する複数の単位領域と、(B)前記単位領域同士の間に形成され、各単位領域に分割するための溝と、を有するメタマテリアルシートを製造するためのメタマテリアルシート製造方法であって、誘電体層上に形成された樹脂からなる樹脂層に複数の柱状凸部を形成する凸部形成工程と、前記柱状凸部が形成された樹脂層上に第1の導体層、誘電体層、第2の導体層をこの順番で形成する三層形成工程と、前記樹脂層を除去し、複数の柱状孔を有する三層構造を形成する樹脂除去工程と、前記三層構造を誘電体で被覆する誘電体層被覆工程と、を有することを特徴とする。   Moreover, the second metamaterial sheet manufacturing method of the present invention has a plurality of holes in the (A) plane, and is a two-layer first arranged in parallel so that the positions of the holes coincide with each other vertically. A conductive layer and a second conductive layer; and an intermediate dielectric layer sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer and made of a dielectric connected to the dielectric portion via the hole. A plurality of unit regions having a resonator part that functions as a metamaterial and a dielectric part made of a dielectric and having the resonator part therein; and (B) formed between the unit areas, A metamaterial sheet manufacturing method for manufacturing a metamaterial sheet having grooves for dividing each unit region, wherein a plurality of columnar protrusions are formed on a resin layer made of a resin formed on a dielectric layer. The convex forming step to be formed, and the columnar convex Forming a first conductor layer, a dielectric layer, and a second conductor layer in this order on the resin layer formed, and a three-layer structure having a plurality of columnar holes by removing the resin layer It has a resin removing step to be formed and a dielectric layer covering step for covering the three-layer structure with a dielectric.

また、本発明のメタマテリアル粒子製造方法は、本発明の第一又は第二のメタマテリアルシートを、前記溝で各単位領域に分割する分割工程を有することを特徴とする。   Moreover, the metamaterial particle manufacturing method of the present invention includes a dividing step of dividing the first or second metamaterial sheet of the present invention into each unit region by the groove.

また、本発明のメタマテリアル粒子分散液製造方法は、本発明の第一又は第二のメタマテリアル粒子を複数溶媒に加え、当該溶媒中で分散させる分散工程を有することを特徴とする。   In addition, the method for producing a metamaterial particle dispersion of the present invention includes a dispersion step in which the first or second metamaterial particle of the present invention is added to a plurality of solvents and dispersed in the solvent.

また、本発明の別のメタマテリアル粒子分散液製造方法は、本発明の第一又は第二のメタマテリアルシートを溶媒に加え、当該溶媒中で撹拌することにより、当該メタマテリアルシートを前記溝で各単位領域に分割すると共に分散させる分散工程を有することを特徴とする。   In addition, another method for producing a metamaterial particle dispersion of the present invention includes adding the first or second metamaterial sheet of the present invention to a solvent and stirring the solvent in the solvent so that the metamaterial sheet is the groove. It has a dispersion | distribution process divided | segmented into each unit area and disperse | distributing.

また、本発明のメタマテリアル製品製造方法は、本発明のメタマテリアル粒子分散液を被成形物に塗布する塗布工程と、塗布工程後の前記被成形物を乾燥する乾燥工程と、乾燥工程後の前記被成形物に光を照射するか、あるいは乾燥後の前記被成形物を加熱する定着工程と、を有することを特徴とする。   Moreover, the metamaterial product manufacturing method of the present invention includes a coating step of applying the metamaterial particle dispersion liquid of the present invention to a molding, a drying step of drying the molding after the coating step, and a drying step. A fixing step of irradiating the molding object with light or heating the molding object after drying.

本発明のメタマテリアル粒子は、形状やサイズ、間隔を精度良く加工された電磁波共振体の集合体が一つの粒子に含まれているため、粒子単独でメタマテリアルの基本機能を有しており、簡単にメタマテリアルの特性を均一に制御することができる。   Since the metamaterial particles of the present invention include an aggregate of electromagnetic wave resonators processed with high accuracy in shape, size and interval, one particle has the basic function of a metamaterial alone, The properties of the metamaterial can be easily controlled uniformly.

本発明の第一のメタマテリアル粒子のロッド構造を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the rod structure of the 1st metamaterial particle of this invention. 本発明の第一のメタマテリアル粒子の分割リング構造を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the division | segmentation ring structure of the 1st metamaterial particle | grains of this invention. 本発明の第一のメタマテリアル粒子の別の分割リング構造を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows another division | segmentation ring structure of the 1st metamaterial particle of this invention. 本発明の第二のメタマテリアル粒子を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the 2nd metamaterial particle of this invention. 本発明のメタマテリアルシートを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the metamaterial sheet | seat of this invention. 本発明の第一のメタマテリアル粒子の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the 1st metamaterial particle of this invention. 本発明の第二のメタマテリアル粒子の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the 2nd metamaterial particle of this invention. 本発明のメタマテリアル粒子分散液を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the metamaterial particle dispersion liquid of this invention. 本発明のメタマテリアル製品の製造方法における塗布工程を示す図である。It is a figure which shows the application | coating process in the manufacturing method of the metamaterial product of this invention. 本発明のメタマテリアル製品の製造方法における乾燥工程を示す図である。It is a figure which shows the drying process in the manufacturing method of the metamaterial product of this invention.

以下に、本発明の第一のメタマテリアル粒子10について説明する。本発明の第一のメタマテリアル粒子10は、図1〜図3に示すように、共振体部1と、誘電体部2と、で主に構成される。   Hereinafter, the first metamaterial particle 10 of the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 to 3, the first metamaterial particle 10 of the present invention is mainly composed of a resonator part 1 and a dielectric part 2.

共振体部1は、所望の電磁波に対してメタマテリアルとして機能するように配置された複数の電磁波共振体11からなる。メタマテリアルとは、負の屈折率、光学遮蔽など従来の物質では不可能な光学的性質を持ち、超高解像なスーパーレンズ、高効率な光増幅など光学部品として極めて広い応用の可能性を持つ材料である。共振体部1に形成された電磁共振体の数は、所望の電磁波に対してメタマテリアルとして機能する限りはいくつでもよい。   The resonator unit 1 includes a plurality of electromagnetic wave resonators 11 arranged so as to function as a metamaterial for a desired electromagnetic wave. Metamaterials have optical properties that are not possible with conventional materials such as negative refractive index and optical shielding, and have extremely wide application possibilities as optical components such as super high resolution super lenses and high efficiency optical amplification. It is a material to have. The number of electromagnetic resonators formed in the resonator unit 1 may be any number as long as it functions as a metamaterial for a desired electromagnetic wave.

電磁波共振体11は、所望の電磁波に対して共振するものであればどのようなものでも良いが、例えば、図1に示すように導体からなる2本のロッドを平行に配置したロッド構造や、図2又は図3に示すように導体からなるC字状又はU字状の分割リング構造とすれば良い。分割リング構造の場合、当該構造は、粒子の最大面積を持つ面に対して分割リングの面(C字又はU字状の面)を図2に示すように垂直に配置するか又は図3に示すように平行に配置するのが良い。この際、電磁共振体同士のピッチは、所望の電磁波の波長の1/4以下、又は1/5以下、あるいは1/10以下に設定される。また、電磁共振体は、所望の電磁波の波長より十分小さな大きさとする。例えば、前記電磁波の波長が1000nmの時、電磁共振体同士のピッチを400nm以下、電磁共振体の大きさを200nm以下とすれば良い。このような構成にすることにより、光学部材の誘電率εおよび/または透磁率μを人工的に制御することが可能となる。光学部材の屈折率nは、n=±[ε・μ]1/2であるから、結果として、屈折率nを人工的に制御することができる。電磁波共振体11の形状や寸法等を適宜調節することにより、所望の波長の電磁波に対して、屈折率を負の値にすることもできる。 The electromagnetic wave resonator 11 may be anything as long as it resonates with a desired electromagnetic wave. For example, as shown in FIG. 1, a rod structure in which two rods made of conductors are arranged in parallel, A C-shaped or U-shaped split ring structure made of a conductor may be used as shown in FIG. In the case of the split ring structure, the structure is such that the plane of the split ring (C-shaped or U-shaped plane) is arranged perpendicularly to the plane having the largest area of the particles as shown in FIG. It is better to arrange them in parallel as shown. At this time, the pitch between the electromagnetic resonators is set to 1/4 or less, 1/5 or less, or 1/10 or less of the wavelength of the desired electromagnetic wave. The electromagnetic resonator is sufficiently smaller than the desired wavelength of the electromagnetic wave. For example, when the wavelength of the electromagnetic wave is 1000 nm, the pitch between the electromagnetic resonators may be 400 nm or less, and the size of the electromagnetic resonator may be 200 nm or less. With such a configuration, it becomes possible to artificially control the dielectric constant ε and / or the magnetic permeability μ of the optical member. Since the refractive index n of the optical member is n = ± [ε · μ] 1/2 , as a result, the refractive index n can be artificially controlled. By appropriately adjusting the shape, size, and the like of the electromagnetic wave resonator 11, the refractive index can be set to a negative value with respect to an electromagnetic wave having a desired wavelength.

電磁波共振体11を形成する導体としては、少なくとも一定範囲の電磁波に対して共振するものであればどのようなものでも良いが、例えば、金や銀、アルミニウム等の金属、グラフェン、インジウムスズ酸化物、亜鉛酸化物、およびスズ酸化物等を用いることができる。また、これらの組み合わせであっても良い。   The conductor forming the electromagnetic wave resonator 11 may be any conductor as long as it resonates with respect to at least a certain range of electromagnetic waves. For example, a metal such as gold, silver, or aluminum, graphene, or indium tin oxide Zinc oxide, tin oxide, and the like can be used. Moreover, these combinations may be sufficient.

誘電体部2は、誘電体からなり共振体部1を内部に有するものである。誘電体としては電磁波共振体11を共振させる電磁波を透過可能なものであればどのようなものでも良いが、例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム等の透明な無機物、又はポリカーボネートやアクリル等の透明な有機物を用いることができる。   The dielectric portion 2 is made of a dielectric and has the resonator portion 1 therein. Any dielectric material may be used as long as it can transmit the electromagnetic waves that resonate the electromagnetic wave resonators 11. For example, a transparent inorganic material such as silicon dioxide, aluminum oxide, magnesium oxide, magnesium fluoride, or polycarbonate A transparent organic material such as acrylic or acrylic can be used.

第一のメタマテリアル粒子10は、形状やサイズ、間隔を精度良く加工された電磁波共振体11の集合体が一つの粒子に含まれているため、粒子単独でメタマテリアルの基本機能を有しており、簡単にメタマテリアルの特性を均一に制御することができる。   Since the first metamaterial particle 10 includes an aggregate of electromagnetic wave resonators 11 processed with high accuracy in shape, size, and interval, one particle has a basic function of metamaterial alone. Therefore, the characteristics of the metamaterial can be easily controlled uniformly.

また、本発明の第二のメタマテリアル粒子20について図4を用いて説明する。当該メタマテリアル粒子20も共振体部1と、誘電体部2と、で主に構成されるが、共振体部1の構造が異なる。共振体部1は、第1の導体層21と、第2の導体層22と、当該第1の導体層21および第2の導体層22に挟まれる中間誘電体層23と、で構成される三層構造である。また、第1の導体層21と第2の導体層22には、面内に垂直に複数の孔28を有する。つまり、第1の導体層21と第2の導体層22は、それぞれの孔28の位置が垂直に一致するように平行に配置される。また、中間誘電体層23は誘電体からなるもので、誘電体部2と当該孔を介して接続されている。第1の導体層21と第2の導体層22は異種の導体でも良いが、好ましくは同種の導体が良い。導体としては、例えば、金や銀、アルミニウム等の金属、グラフェン、インジウムスズ酸化物、亜鉛酸化物、およびスズ酸化物等を用いることができる。   The second metamaterial particle 20 of the present invention will be described with reference to FIG. The metamaterial particle 20 is also mainly composed of the resonator unit 1 and the dielectric unit 2, but the structure of the resonator unit 1 is different. The resonator unit 1 includes a first conductor layer 21, a second conductor layer 22, and an intermediate dielectric layer 23 sandwiched between the first conductor layer 21 and the second conductor layer 22. It has a three-layer structure. Further, the first conductor layer 21 and the second conductor layer 22 have a plurality of holes 28 perpendicular to the plane. That is, the first conductor layer 21 and the second conductor layer 22 are arranged in parallel so that the positions of the respective holes 28 coincide with each other vertically. The intermediate dielectric layer 23 is made of a dielectric, and is connected to the dielectric portion 2 via the hole. The first conductor layer 21 and the second conductor layer 22 may be different kinds of conductors, but preferably the same kind of conductors. Examples of the conductor that can be used include metals such as gold, silver, and aluminum, graphene, indium tin oxide, zinc oxide, and tin oxide.

第二のメタマテリアル粒子20は、粒子内においてメタマテリアルとして機能するように、共振体部1の形状やサイズ、間隔を精度良く加工されており、簡単にメタマテリアルの特性を均一に制御することができる。   The second metamaterial particle 20 is processed with high accuracy in the shape, size, and interval of the resonator unit 1 so as to function as a metamaterial in the particle, and the characteristics of the metamaterial can be easily and uniformly controlled. Can do.

次にこのようなメタマテリアル粒子の製造方法について説明する。
メタマテリアル粒子の製造方法は、主に、複数のメタマテリアル粒子が分割可能に連結された状態のメタマテリアルシートを製造するメタマテリアルシート製造工程と、当該メタマテリアルシートを各メタマテリアル粒子に分割する分割工程と、からなる。
Next, a method for producing such metamaterial particles will be described.
The metamaterial particle manufacturing method mainly includes a metamaterial sheet manufacturing process for manufacturing a metamaterial sheet in a state in which a plurality of metamaterial particles are connected so as to be split, and the metamaterial sheet is divided into each metamaterial particle. A dividing step.

ここでメタマテリアルシートとは、図5に示すように、(A)複数の単位領域100と、(B)単位領域100同士の間に形成され、各単位領域100に分割するための溝35と、からなるものである。また、単位領域100とは、溝35で分割されると1つのメタマテリアル粒子となる領域を意味する。したがって、第一のメタマテリアル粒子10を製造するための第一のメタマテリアルシート30の単位領域100は、メタマテリアルとして機能するように配置された複数の電磁波共振体11からなる共振体部1と、誘電体からなり共振体部1を内部に有する誘電体部2とで構成される。また、第二のメタマテリアル粒子20を製造するための第二のメタマテリアルシート40の単位領域100は、面内に複数の孔を有し、当該孔の位置が垂直に一致するように平行に配置された2層の第1の導体層および第2の導体層と、当該第1の導体層および第2の導体層に挟まれると共に誘電体部と当該孔を介して接続された誘電体からなる中間誘電体層とからなり、メタマテリアルとして機能する共振体部と、誘電体からなり、前記共振体部を内部に有する誘電体部とで構成される。   Here, as shown in FIG. 5, the metamaterial sheet includes (A) a plurality of unit regions 100 and (B) grooves 35 formed between the unit regions 100 and divided into the unit regions 100. , Is made up of. The unit region 100 means a region that becomes one metamaterial particle when divided by the groove 35. Therefore, the unit region 100 of the first metamaterial sheet 30 for manufacturing the first metamaterial particle 10 includes the resonator unit 1 including a plurality of electromagnetic wave resonators 11 arranged so as to function as a metamaterial. The dielectric portion 2 is made of a dielectric and has a resonator portion 1 inside. Further, the unit region 100 of the second metamaterial sheet 40 for producing the second metamaterial particle 20 has a plurality of holes in the plane, and is parallel so that the positions of the holes are perpendicular to each other. The first conductor layer and the second conductor layer of the two disposed layers, and the dielectric sandwiched between the first conductor layer and the second conductor layer and connected to the dielectric part via the hole And a dielectric part that functions as a metamaterial, and a dielectric part that is made of a dielectric and has the resonator part inside.

まず、第一のメタマテリアル粒子10を製造するための第一のメタマテリアルシート30の製造方法について図6を用いて説明する。
第一のメタマテリアルシート30の製造方法は、主に、凹凸形成工程と、電磁波共振体形成工程と、誘電体層被覆工程と、で主に構成される。
First, the manufacturing method of the 1st metamaterial sheet | seat 30 for manufacturing the 1st metamaterial particle | grains 10 is demonstrated using FIG.
The manufacturing method of the first metamaterial sheet 30 mainly includes a concavo-convex forming step, an electromagnetic wave resonator forming step, and a dielectric layer covering step.

凹凸形成工程は、電磁波共振体11を形成するための電磁波共振体用凹部31と、溝35と、を誘電体層32に形成する工程である。電磁波共振体用凹部31と溝35を誘電体層32に形成する方法はどのようなものでも良いが、例えば、微細パターン61が形成されたモールド6を用いて成形するインプリント技術を用いれば良い。インプリント技術としては、熱インプリント法でも光インプリント法でも良い。モールド6としては、例えば図6(a)に示すように、略U字状の分割リング構造を形成するための複数の分割リング用微細パターン61と、当該複数の分割リング用微細パターン61の周辺にメタマテリアルシート30の溝35を形成するための枠状の溝用パターン65が形成されたものを用意する。溝用パターン65の高さは分割リング用微細パターン61の高さより高いことが望ましい。また、溝用パターン65の幅は分割リング用微細パターン61の幅より広いことが望ましい。また、パターンを形成するための誘電体層32としては、樹脂を剥離層38が表面に形成された基板39上に塗布して用意すれば良い。次に、図6(b)に示すように、モールド6と誘電体層32を押圧する。樹脂としては、誘電体であって、インプリント可能であると共に透明な樹脂であればどのようなものを用いても良い。そして、図6(c)に示すように、樹脂を十分に硬化させた後、モールド6を当該樹脂から離型する。これにより、誘電体層32に電磁波共振体用凹部31および溝35が形成される。   The concave / convex forming step is a step of forming the electromagnetic wave resonator concave portion 31 for forming the electromagnetic wave resonator 11 and the groove 35 in the dielectric layer 32. Any method may be used to form the electromagnetic wave resonator concave portion 31 and the groove 35 in the dielectric layer 32. For example, an imprint technique in which molding is performed using the mold 6 on which the fine pattern 61 is formed may be used. . The imprint technique may be a thermal imprint method or an optical imprint method. As the mold 6, for example, as shown in FIG. 6A, a plurality of divided ring fine patterns 61 for forming a substantially U-shaped divided ring structure, and the periphery of the divided ring fine patterns 61 A frame-shaped groove pattern 65 for forming the groove 35 of the metamaterial sheet 30 is prepared. The height of the groove pattern 65 is preferably higher than the height of the fine pattern 61 for split rings. Further, it is desirable that the width of the groove pattern 65 is wider than the width of the divided ring fine pattern 61. The dielectric layer 32 for forming the pattern may be prepared by applying a resin onto the substrate 39 on which the release layer 38 is formed. Next, as shown in FIG. 6B, the mold 6 and the dielectric layer 32 are pressed. Any resin may be used as long as it is a dielectric and can be imprinted and is a transparent resin. Then, as shown in FIG. 6C, after the resin is sufficiently cured, the mold 6 is released from the resin. As a result, the electromagnetic wave resonator recess 31 and the groove 35 are formed in the dielectric layer 32.

電磁波共振体形成工程は、図6(d)に示すように、凹凸形成工程で形成した電磁波共振体用凹部31を導体で埋め、電磁波共振体11を形成する工程である。電磁波共振体11を形成する方法はどのようなものでも良いが、例えば、メッキやCVD等の方法を用いて、電磁波共振体用凹部31に導体を充填し、研磨又はエッチバックにより、平坦部の導体を除去すれば良い。   As shown in FIG. 6D, the electromagnetic wave resonator forming step is a step of forming the electromagnetic wave resonator 11 by filling the concave portion 31 for the electromagnetic wave resonator formed in the unevenness forming step with a conductor. Any method may be used to form the electromagnetic wave resonators 11. However, for example, by using a method such as plating or CVD, the electromagnetic wave resonators 31 are filled with a conductor, and polishing or etch back is used to polish the flat portion. What is necessary is just to remove a conductor.

誘電体層被覆工程は、図6(e)で示すように、電磁波共振体形成工程で形成した電磁波共振体11を誘電体で被覆する工程である。誘電体で被覆する方法はどのようなものでも良いが、例えば、塗布、蒸着、レーザーアブレーション、CVD等の方法を用いて電磁波共振体11の表面を誘電体である樹脂で覆えば良い。   As shown in FIG. 6E, the dielectric layer coating step is a step of covering the electromagnetic wave resonators 11 formed in the electromagnetic wave resonator forming step with a dielectric material. Any method may be used for coating with a dielectric, and for example, the surface of the electromagnetic wave resonator 11 may be covered with a resin that is a dielectric using a method such as coating, vapor deposition, laser ablation, or CVD.

そして、図6(f)に示すように、基板39から樹脂を剥離させるか、あるいは基板を溶かすことによって分離し第一のメタマテリアルシート30が完成する。   Then, as shown in FIG. 6F, the first metamaterial sheet 30 is completed by separating the resin from the substrate 39 or by melting the substrate.

このように形成されたメタマテリアルシート30は、図6(g)に示すように、分割工程を経てメタマテリアル粒子10となる。メタマテリアルシート30の各単位領域100は、外力によって溝35で容易に分割する。例えば、液体中にメタマテリアルシート30を浸漬し、一定以上の外力によって撹拌することにより、溝35で分離して各単位領域100に分割されメタマテリアル粒子10となる。   The metamaterial sheet 30 thus formed becomes the metamaterial particles 10 through a dividing step as shown in FIG. Each unit region 100 of the metamaterial sheet 30 is easily divided by the groove 35 by an external force. For example, the metamaterial sheet 30 is immersed in a liquid and stirred by an external force of a certain level or more, so that the metamaterial particles 10 are divided into the unit regions 100 by being separated by the grooves 35.

また、第二のメタマテリアル粒子20を製造するための第二のメタマテリアルシート40の製造方法について説明する。   A method for producing the second metamaterial sheet 40 for producing the second metamaterial particle 20 will be described.

第二のメタマテリアルシート40の製造方法は、主に、凸部形成工程と、三層形成工程と、樹脂除去工程と、誘電体層被覆工程と、で主に構成される。   The manufacturing method of the second metamaterial sheet 40 mainly includes a convex portion forming step, a three-layer forming step, a resin removing step, and a dielectric layer covering step.

凸部形成工程は、誘電体層42上に形成された樹脂層48に複数の柱状凸部41を形成する工程である。柱状凸部41を樹脂層48に形成する方法はどのようなものでも良いが、例えば、微細パターン71が形成されたモールド7を用いて成形するインプリント技術を用いれば良い。インプリント技術としては、熱インプリント法でも光インプリント法でも良い。樹脂としては、柱状凸部41を形成可能であると共に、樹脂除去工程で除去可能な樹脂であればどのようなものでも良く、例えば、アクリル等からなるインプリント用レジストを用いることができる。モールド7は、図7(a)に示すように、垂直の柱状凸部41を樹脂層に形成するための複数の柱状凹部からなる微細パターン71が形成されたものを用意する。樹脂層48としては、樹脂を誘電体層42が表面に形成された基板49上に塗布したものを用いれば良い。当該誘電体層42の厚みは、メタマテリアルシート40に形成する溝45の厚み以下にする。次に、図7(b)に示すように、モールド7と樹脂層48を押圧する。そして、図7(c)に示すように、樹脂を十分に硬化させた後、モールド7を当該樹脂から離型する。これにより、樹脂層48に柱状凸部41が形成される。なお、図7(c)に示すように、誘電体層42上に柱状凸部41以外の残膜が残っている場合には、図7(d)に示すように当該残膜を除去する。残膜の除去は、公知の技術を用いれば良いが、例えば、酸素エッチングや酸素アッシング、酸素プラズマ等により除去すれば良い。   The convex portion forming step is a step of forming a plurality of columnar convex portions 41 on the resin layer 48 formed on the dielectric layer 42. Any method may be used to form the columnar convex portions 41 on the resin layer 48. For example, an imprint technique in which molding is performed using the mold 7 on which the fine pattern 71 is formed may be used. The imprint technique may be a thermal imprint method or an optical imprint method. The resin may be any resin as long as it can form the columnar convex portions 41 and can be removed in the resin removing step. For example, an imprint resist made of acrylic or the like can be used. As shown in FIG. 7A, the mold 7 is prepared with a fine pattern 71 formed of a plurality of columnar recesses for forming vertical columnar protrusions 41 on the resin layer. As the resin layer 48, a resin layer coated on a substrate 49 having a dielectric layer 42 formed thereon may be used. The thickness of the dielectric layer 42 is set to be equal to or less than the thickness of the groove 45 formed in the metamaterial sheet 40. Next, as shown in FIG. 7B, the mold 7 and the resin layer 48 are pressed. Then, as shown in FIG. 7C, after the resin is sufficiently cured, the mold 7 is released from the resin. Thereby, the columnar convex portions 41 are formed in the resin layer 48. As shown in FIG. 7C, when a remaining film other than the columnar protrusion 41 remains on the dielectric layer 42, the remaining film is removed as shown in FIG. 7D. The remaining film may be removed by using a known technique, for example, oxygen etching, oxygen ashing, oxygen plasma, or the like.

三層形成工程は、図7(e)に示すように、凸部形成工程で柱状凸部41が形成された樹脂層48上に第1の導体層21、中間誘電体層23、第2の導体層22をこの順番で形成する工程である。第1の導体層21、中間誘電体層23、第2の導体層22の形成方法は当該三層を形成できればどのようなものでも良いが、例えば、蒸着やレーザーアブレーション等で導体又は誘電体を堆積させれば良い。   In the three-layer forming step, as shown in FIG. 7E, the first conductor layer 21, the intermediate dielectric layer 23, and the second dielectric layer are formed on the resin layer 48 on which the columnar convex portions 41 are formed in the convex portion forming step. In this step, the conductor layer 22 is formed in this order. The first conductor layer 21, the intermediate dielectric layer 23, and the second conductor layer 22 may be formed by any method as long as the three layers can be formed. For example, the conductor or the dielectric may be formed by vapor deposition or laser ablation. It can be deposited.

樹脂除去工程は、図7(f)に示すように、凸部形成工程で用いた樹脂層48を除去し、複数の孔28を有する三層構造を形成する工程である。樹脂層48の除去方法は、当該樹脂層48を除去できればどのようなものでも良いが、例えば、剥離液を用いて樹脂を除去するリフトオフを用いれば良い。これにより、第1の導体層21、誘電体層23、第2の導体層22からなると共に複数の孔28が形成された三層構造が形成される。   The resin removing step is a step of removing the resin layer 48 used in the convex portion forming step and forming a three-layer structure having a plurality of holes 28 as shown in FIG. The removal method of the resin layer 48 may be any method as long as the resin layer 48 can be removed. For example, lift-off that removes the resin using a stripping solution may be used. As a result, a three-layer structure including the first conductor layer 21, the dielectric layer 23, and the second conductor layer 22 and having a plurality of holes 28 is formed.

誘電体層被覆工程は、図7(g)に示すように、三層構造を誘電体で被覆する工程である。誘電体による被覆は三層構造を誘電体で被覆でき、更に三層構造に形成された孔に誘電体を充填できるものであればどのようなものでも良いが、例えば、塗布、蒸着、レーザーアブレーション、CVD等の方法を用いれば良い。なお、三層構造がない部分は、メタマテリアルシート40の溝35となるため、溝35が所望の厚みとなるように被覆する。当該厚みの大きさは、メタマテリアルシート40を単位領域100で分割できれば良いが、例えば、100μm以下であることが好ましい。   The dielectric layer covering step is a step of covering the three-layer structure with a dielectric as shown in FIG. The dielectric coating may be any coating that can coat the three-layer structure with a dielectric and can fill the holes formed in the three-layer structure with a dielectric. For example, coating, vapor deposition, laser ablation A method such as CVD may be used. Since the portion without the three-layer structure becomes the groove 35 of the metamaterial sheet 40, the groove 35 is covered so as to have a desired thickness. The size of the thickness is not limited as long as the metamaterial sheet 40 can be divided by the unit region 100, but is preferably 100 μm or less, for example.

最後に、図7(h)に示すように、基板49から樹脂を剥離させるか、あるいは基板を溶かすことによって分離し第二のメタマテリアルシート40が完成する。   Finally, as shown in FIG. 7H, the second metamaterial sheet 40 is completed by separating the resin from the substrate 49 or by dissolving the substrate.

このように形成されたメタマテリアルシート40は、図7(i)に示すように、分割工程を経てメタマテリアル粒子20となる。メタマテリアルシート40の各単位領域は、外力によって溝35で容易に分割する。例えば、液体中にメタマテリアルシート40を浸漬し、一定以上の外力によって撹拌することにより、溝35で分離して各単位領域に分割されメタマテリアル粒子20となる。   The metamaterial sheet 40 thus formed becomes metamaterial particles 20 through a dividing step as shown in FIG. Each unit region of the metamaterial sheet 40 is easily divided by the groove 35 by an external force. For example, by immersing the metamaterial sheet 40 in a liquid and stirring with an external force of a certain level or more, the metamaterial sheet 40 is separated into the unit regions by being separated by the grooves 35 to become the metamaterial particles 20.

次に、メタマテリアル粒子分散液50について説明する。メタマテリアル粒子分散液50は、上述したメタマテリアル粒子10を溶媒51に分散させたものである。当該分散液50は、インクとして用いることができ、例えばインクジェット等の印刷技術により被成形物61に塗布できる。   Next, the metamaterial particle dispersion liquid 50 will be described. The metamaterial particle dispersion 50 is obtained by dispersing the above-described metamaterial particles 10 in the solvent 51. The dispersion liquid 50 can be used as ink, and can be applied to the molding 61 by a printing technique such as inkjet.

分散工程で用いる溶媒51としては、樹脂と当該樹脂を溶解可能な溶剤とからなるものを用いることができる。この場合、溶剤は揮発性である方が好ましい。また、メタマテリアル粒子10の誘電体部2の誘電体と、溶媒51中の樹脂は、定着工程で同一又は近似した光学特性を持たせるために、重合度の異なる同種の材料である方が好ましい。   As the solvent 51 used in the dispersion step, a solvent composed of a resin and a solvent capable of dissolving the resin can be used. In this case, the solvent is preferably volatile. In addition, it is preferable that the dielectric of the dielectric part 2 of the metamaterial particle 10 and the resin in the solvent 51 are the same kind of materials having different degrees of polymerization in order to have the same or similar optical characteristics in the fixing step. .

なお、上述した分散工程では、メタマテリアル粒子10の代わりにメタマテリアルシートを溶媒51に加えても良い。メタマテリアルシートは、当該溶媒51中で撹拌することにより、メタマテリアルシートの溝35で各単位領域100に分割され、メタマテリアル粒子分散液50となる。   In the dispersion step described above, a metamaterial sheet may be added to the solvent 51 instead of the metamaterial particles 10. When the metamaterial sheet is stirred in the solvent 51, the metamaterial sheet is divided into each unit region 100 by the groove 35 of the metamaterial sheet, and becomes a metamaterial particle dispersion liquid 50.

このように形成されたメタマテリアル粒子分散液50を被成形物61の表面に塗布することにより、メタマテリアル製品となる。メタマテリアル製品の製造方法は、塗布工程と、乾燥工程と、定着工程とからなる。   A metamaterial product is obtained by applying the metamaterial particle dispersion 50 thus formed to the surface of the molding 61. The manufacturing method of a metamaterial product includes an application process, a drying process, and a fixing process.

塗布工程は、被成形物61にメタマテリアル粒子分散液50を塗布する工程である。被成形物61としては、製造したいメタマテリアル製品に応じて種々のものを用意することができ、例えば、フィルム状のものやレンズ状のものなどがある。塗布方法はどのようなものでも良いが、例えば、メタマテリアル粒子分散液50をインクとして用い、インクジェットのノズル90から噴射して所望の形状に塗布することができる。その他、浸漬、スプレーコート、スピンコート等を用いることも可能である。   The application process is a process of applying the metamaterial particle dispersion liquid 50 to the molding 61. As the molding 61, various types can be prepared according to the metamaterial product to be manufactured, and examples thereof include a film-like one and a lens-like one. Any coating method may be used. For example, the metamaterial particle dispersion 50 may be used as ink and sprayed from an inkjet nozzle 90 to be applied in a desired shape. In addition, dipping, spray coating, spin coating, or the like can be used.

乾燥工程は、塗布工程後の被成形物61を乾燥する工程である。この工程で、溶媒51に含まれている溶剤を気化させる。乾燥方法としては、溶剤を乾燥できればどのようなものでも良く、例えば、自然乾燥や加熱乾燥等を用いれば良い。   The drying process is a process of drying the molding 61 after the coating process. In this step, the solvent contained in the solvent 51 is vaporized. Any drying method can be used as long as the solvent can be dried. For example, natural drying or heat drying may be used.

定着工程では、メタマテリアル粒子10同士の隙間にある溶媒51中の樹脂を硬化させるためのものである。例えば、乾燥工程後の被成形物61に光を照射するか、あるいは乾燥後の被成形物61を加熱すれば良い。これにより、メタマテリアル製品が完成する。   In the fixing step, the resin in the solvent 51 in the gap between the metamaterial particles 10 is cured. For example, the object 61 after drying may be irradiated with light, or the object 61 after drying may be heated. This completes the metamaterial product.

なお、塗布工程と乾燥工程の間に、メタマテリアル粒子10の配向を調整する配向調整工程を有していても良い。この場合、例えば、被成形物61へのマテリアル粒子分散液50の塗布面に対し、所定方向に電界や磁界を印加すれば良い。   In addition, you may have the orientation adjustment process of adjusting the orientation of the metamaterial particle 10 between an application | coating process and a drying process. In this case, for example, an electric field or a magnetic field may be applied in a predetermined direction to the application surface of the material particle dispersion liquid 50 on the molding 61.

1 共振体部
2 誘電体部
10 第一のメタマテリアル粒子
11 電磁波共振体
20 第二のメタマテリアル粒子
21 第1の導体層
22 第2の導体層
23 中間誘電体層
28 孔
30 第一のメタマテリアルシート
31 電磁波共振体用凹部
32 誘電体層
35 溝
40 第二のメタマテリアルシート
50 メタマテリアル粒子分散液
51 溶媒
61 被成形物
100 単位領域
1 Resonant part 2 Dielectric part
10 First metamaterial particle
11 Electromagnetic resonator
20 Second metamaterial particle
21 First conductor layer
22 Second conductor layer
23 Intermediate dielectric layer
28 holes
30 First metamaterial sheet
31 Recess for electromagnetic wave resonator
32 Dielectric layer
35 groove
40 Second metamaterial sheet
50 Metamaterial particle dispersion
51 Solvent
61 Molded object
100 unit area

Claims (17)

メタマテリアルとして機能するように配置された複数の電磁波共振体からなる共振体部と、
誘電体からなり、前記共振体部を内部に有する誘電体部と、
を有することを特徴とするメタマテリアル粒子。
A resonator unit composed of a plurality of electromagnetic wave resonators arranged to function as a metamaterial;
A dielectric part comprising a dielectric part and having the resonator part therein;
Metamaterial particles characterized by comprising:
前記電磁波共振体は、導体からなる2本のロッドを平行に配置したロッド構造であることを特徴とする請求項1記載のメタマテリアル粒子。   The metamaterial particle according to claim 1, wherein the electromagnetic wave resonator has a rod structure in which two rods made of a conductor are arranged in parallel. 前記電磁波共振体は、前記誘電体の最大面積を持つ面に垂直又は平行に配置された導体からなる分割リング構造であることを特徴とする請求項1記載のメタマテリアル粒子。   2. The metamaterial particle according to claim 1, wherein the electromagnetic wave resonator has a split ring structure made of a conductor arranged perpendicularly or parallel to a surface having the maximum area of the dielectric. 面内に複数の孔を有し、当該孔の位置が垂直に一致するように平行に配置された2層の第1の導体層および第2の導体層と、当該第1の導体層および第2の導体層に挟まれると共に前記誘電体部と当該孔を介して接続された誘電体からなる中間誘電体層とからなり、メタマテリアルとして機能する共振体部と、
誘電体からなり、前記共振体部を内部に有する誘電体部と、
を有することを特徴とする請求項1記載のメタマテリアル粒子。
A first conductor layer and a second conductor layer of two layers, each having a plurality of holes in a plane and arranged in parallel so that the positions of the holes are vertically aligned, and the first conductor layer and the second conductor layer; A dielectric part sandwiched between two conductor layers and composed of an intermediate dielectric layer made of a dielectric and connected through the hole, and functioning as a metamaterial;
A dielectric part comprising a dielectric part and having the resonator part therein;
The metamaterial particle according to claim 1, comprising:
請求項1ないし4のいずれかに記載のメタマテリアル粒子を溶媒に分散させたものであることを特徴とするメタマテリアル粒子分散液。   A metamaterial particle dispersion liquid, wherein the metamaterial particles according to any one of claims 1 to 4 are dispersed in a solvent. 前記溶媒は、樹脂と当該樹脂を溶解可能な溶剤とからなるものであることを特徴とする請求項5記載のメタマテリアル粒子分散液。   6. The metamaterial particle dispersion according to claim 5, wherein the solvent comprises a resin and a solvent capable of dissolving the resin. 前記メタマテリアル粒子の誘電体部の誘電体と前記溶媒中の樹脂は重合度の異なる同種の材料であることを特徴とする請求項6記載のメタマテリアル粒子分散液。   The metamaterial particle dispersion according to claim 6, wherein the dielectric of the dielectric part of the metamaterial particle and the resin in the solvent are the same kind of materials having different degrees of polymerization. 請求項5ないし7のいずれかに記載のメタマテリアル粒子分散液が表面に塗布されたものであることを特徴とするメタマテリアル製品。   A metamaterial product, wherein the metamaterial particle dispersion according to any one of claims 5 to 7 is applied to the surface. (A)メタマテリアルとして機能するように配置された複数の電磁波共振体からなる共振体部と、誘電体からなり前記共振体部を内部に有する誘電体部と、を有する複数の単位領域と、
(B)前記単位領域同士の間に形成され、各単位領域に分割するための溝と、
を有することを特徴とするメタマテリアルシート。
(A) A plurality of unit regions having a resonator part made of a plurality of electromagnetic wave resonators arranged so as to function as a metamaterial, and a dielectric part made of a dielectric and having the resonator part inside,
(B) a groove formed between the unit regions and divided into the unit regions;
A metamaterial sheet characterized by comprising:
(A)面内に複数の孔を有し、当該孔の位置が垂直に一致するように平行に配置された2層の第1の導体層および第2の導体層と、当該第1の導体層および第2の導体層に挟まれると共に前記誘電体部と当該孔を介して接続された誘電体からなる中間誘電体層とからなり、メタマテリアルとして機能する共振体部と、誘電体からなり、前記共振体部を内部に有する誘電体部と、を有する複数の単位領域と、
(B)前記単位領域同士の間に形成され、各単位領域に分割するための溝と、
を有することを特徴とするメタマテリアルシート。
(A) A first conductor layer and a second conductor layer of two layers which have a plurality of holes in the plane and are arranged in parallel so that the positions of the holes are vertically aligned, and the first conductor A dielectric layer sandwiched between the layer and the second conductor layer and connected to the dielectric portion through the hole, and a dielectric portion that functions as a metamaterial, and a dielectric. A plurality of unit regions having a dielectric part having the resonator part therein,
(B) a groove formed between the unit regions and divided into the unit regions;
A metamaterial sheet characterized by comprising:
前記溝は、前記誘電体部の厚みが100μm以下となるように形成されることを特徴とする請求項9又は10記載のメタマテリアルシート。

11. The metamaterial sheet according to claim 9, wherein the groove is formed so that a thickness of the dielectric portion is 100 μm or less.

(A)メタマテリアルとして機能するように配置された複数の電磁波共振体からなる共振体部と、誘電体からなり前記共振体部を内部に有する誘電体部と、からなる複数の単位領域と、(B)前記単位領域同士の間に形成され、各単位領域に分割するための溝と、を有するメタマテリアルシートを製造するためのメタマテリアルシート製造方法であって、
前記電磁波共振体を形成するための電磁波共振体用凹部と、前記溝と、を誘電体層に形成する凹凸形成工程と、
前記電磁波共振体用凹部を導体で埋め、前記電磁波共振体を形成する電磁波共振体形成工程と、
前記電磁波共振体を誘電体で覆う誘電体層被覆工程と、
を有することを特徴とするメタマテリアルシート製造方法。
(A) A plurality of unit regions composed of a resonator part made up of a plurality of electromagnetic wave resonators arranged to function as a metamaterial, and a dielectric part made of a dielectric and having the resonator part inside, (B) A metamaterial sheet manufacturing method for manufacturing a metamaterial sheet having a groove formed between the unit regions and divided into the unit regions,
An unevenness forming step for forming a recess for an electromagnetic wave resonator for forming the electromagnetic wave resonator and the groove in a dielectric layer;
An electromagnetic wave resonator forming step of filling the concave portion for the electromagnetic wave resonator with a conductor to form the electromagnetic wave resonator;
A dielectric layer coating step of covering the electromagnetic wave resonator with a dielectric;
The metamaterial sheet manufacturing method characterized by having.
(A)面内に複数の孔を有し、当該孔の位置が垂直に一致するように平行に配置された2層の第1の導体層および第2の導体層と、当該第1の導体層および第2の導体層に挟まれると共に前記誘電体部と当該孔を介して接続された誘電体からなる中間誘電体層とからなり、メタマテリアルとして機能する共振体部と、誘電体からなり、前記共振体部を内部に有する誘電体部と、を有する複数の単位領域と、(B)前記単位領域同士の間に形成され、各単位領域に分割するための溝と、を有するメタマテリアルシートを製造するためのメタマテリアルシート製造方法であって、
誘電体層上に形成された樹脂からなる樹脂層に複数の柱状凸部を形成する凸部形成工程と、
前記柱状凸部が形成された樹脂層上に第1の導体層、誘電体層、第2の導体層をこの順番で形成する三層形成工程と、
前記樹脂層を除去し、複数の柱状孔を有する三層構造を形成する樹脂除去工程と、
前記三層構造を誘電体で被覆する誘電体層被覆工程と、
を有することを特徴とするメタマテリアルシート製造方法。
(A) A first conductor layer and a second conductor layer of two layers which have a plurality of holes in the plane and are arranged in parallel so that the positions of the holes are vertically aligned, and the first conductor A dielectric layer sandwiched between the layer and the second conductor layer and connected to the dielectric portion through the hole, and a dielectric portion that functions as a metamaterial, and a dielectric. A metamaterial having a plurality of unit regions having a dielectric portion therein, and (B) a groove formed between the unit regions and divided into the unit regions. A metamaterial sheet manufacturing method for manufacturing a sheet,
A protrusion forming step of forming a plurality of columnar protrusions on a resin layer made of resin formed on the dielectric layer;
A three-layer forming step of forming a first conductor layer, a dielectric layer, and a second conductor layer in this order on the resin layer on which the columnar protrusions are formed;
Removing the resin layer and forming a three-layer structure having a plurality of columnar holes; and
A dielectric layer coating step of coating the three-layer structure with a dielectric;
The metamaterial sheet manufacturing method characterized by having.
請求項9ないし11のいずれかに記載のメタマテリアルシートを、前記溝で各単位領域に分割する分割工程を有することを特徴とするメタマテリアル粒子製造方法。   A method for producing metamaterial particles, comprising: a dividing step of dividing the metamaterial sheet according to any one of claims 9 to 11 into each unit region by the groove. 請求項1ないし4のいずれかに記載のメタマテリアル粒子を複数溶媒に加え、当該溶媒中で分散させる分散工程を有することを特徴とするメタマテリアル粒子分散液製造方法。   A method for producing a metamaterial particle dispersion, comprising a dispersion step of adding the metamaterial particles according to any one of claims 1 to 4 to a plurality of solvents and dispersing them in the solvent. 請求項9ないし11のいずれかに記載のメタマテリアルシートを溶媒に加え、当該溶媒中で撹拌することにより、当該メタマテリアルシートを前記溝で各単位領域に分割すると共に分散させる分散工程を有することを特徴とするメタマテリアル粒子分散液製造方法。   It has a dispersion | distribution process which divides | segments the said metamaterial sheet | seat into each unit area | region by the said groove | channel, and disperses by adding the metamaterial sheet | seat in any one of Claim 9 thru | or 11 to a solvent, and stirring in the said solvent. A method for producing a metamaterial particle dispersion liquid. 請求項5ないし7のいずれかに記載のメタマテリアル粒子分散液を被成形物に塗布する塗布工程と、
塗布工程後の前記被成形物を乾燥する乾燥工程と、
乾燥工程後の前記被成形物に光を照射するか、あるいは乾燥後の前記被成形物を加熱する定着工程と、
を有することを特徴とするメタマテリアル製品製造方法。
An application step of applying the metamaterial particle dispersion according to any one of claims 5 to 7 to a molding;
A drying step of drying the molding after the coating step;
Irradiating the molded object after the drying process with light, or fixing the heated molded object after drying;
The metamaterial product manufacturing method characterized by having.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112748484A (en) * 2020-12-30 2021-05-04 西北工业大学 Dual-functional super surface

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