WO2023228368A1 - 波動制御媒質、波動制御素子、波動制御部材、及び波動制御装置 - Google Patents

波動制御媒質、波動制御素子、波動制御部材、及び波動制御装置 Download PDF

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WO2023228368A1
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wave control
metamaterial
control medium
wave
base
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PCT/JP2022/021601
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French (fr)
Inventor
絵里 五十嵐
Original Assignee
ソニーグループ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems

Definitions

  • the present disclosure relates to a wave control medium, a wave control element, a wave control member, and a wave control device. More particularly, the present disclosure provides a wave control medium configured to control waves by an artificial structure, a wave control element or a wave control member including the wave control medium, and a wave control element or wave control member including the wave control medium.
  • the present invention relates to a wave control device having the wave control member.
  • a metamaterial has a structure that has a large number of artificially formed unit structures, and the properties of the material are controlled by the structure.
  • the structure controls, for example, the dielectric constant and the magnetic permeability, making it possible to control waves, such as electromagnetic waves, for example.
  • Metamaterials have properties that normal materials cannot exhibit, such as a negative refractive index. Based on these properties, it has been proposed to use metamaterials for reflecting, shielding, absorbing, or phase modulating waves, such as radio waves, light waves, and sound waves.
  • Patent Document 1 aims to provide left-handed metamaterials that can be miniaturized.
  • a plurality of resulting first resonators (100a:410:100), each of said first resonators having an internal space, each having a negative magnetic permeability for said predetermined wavelength;
  • a plurality of second resonators (100b:420:510,520) are generated, and a supporting member (10) fixing the positions of the first resonator and the second resonator, the supporting member , each of the second resonators is fixed inside the plurality of first resonators, and the plurality of first resonators are arranged so that the plurality of first resonators are spatially continuous.
  • a metamaterial for fixing the vessel is disclosed.
  • Non-Patent Document 1 listed below discloses a metamaterial having a structure in which a three-dimensional spiral portion is arranged on the base
  • the wave control medium which is the unit structure of the metamaterial, has a size that is, for example, about 1/10 of the target wavelength.
  • the unit structures When the unit structures are arranged in an array structure of several units or more, they can function as a metamaterial.
  • the structure of the metamaterial In order to control waves with long wavelengths, such as microwaves or sound waves in the visible range, the structure of the metamaterial also expands according to the wavelength, requiring a correspondingly large footprint. This is particularly problematic when metamaterials are employed in small electronic devices.
  • the function of metamaterials is based on the resonance phenomenon caused by the interaction between waves and structure. Therefore, at frequencies other than the resonant frequency, the response strength may sharply decrease, that is, the response frequency may become narrow band. This is particularly problematic when a wide range of frequencies is required to be handled.
  • metamaterials may reflect waves. For example, if electromagnetic waves incident on a metamaterial are reflected, the metamaterial will not be able to absorb and control the waves.
  • the present disclosure aims to solve at least one of the problems described above.
  • the present disclosure aims to provide a wave control medium that can be miniaturized, can respond to a wide band of frequencies, and can suppress reflection of electromagnetic waves.
  • a three-dimensional microstructure having a base, a metamaterial part, and a matching element disposed between the base and the metamaterial part
  • the three-dimensional microstructure is formed from a material selected from any one of a metal, a dielectric, a magnetic material, an electric conductor, a metal oxide, a semiconductor, and a superconductor, or a combination of a plurality of these.
  • the metamaterial portion may have a spiral structure, a multilayer structure, a conical structure, a wire structure, a ring structure, a mushroom structure, or a sphere structure.
  • the matching element may be formed from a resistive material.
  • the matching element may be a film or a wire made of a resistive material.
  • the matching element may be a lumped constant element.
  • the metamaterial part may have at least two types of structures, The at least two types of structures do not need to be in contact with each other.
  • the metamaterial part may have at least two types of structures, The at least two types of structures may have continuous structures that are not in contact with each other and are intertwined with each other.
  • the metamaterial part has at least two types of structures, At least one of the at least two types of structures may have a wire shape, a plate shape, or a spherical shape.
  • the present disclosure also provides a wave control member including the wave control medium.
  • the fractional bandwidth of the response of the wave control member is 30% or more, and The absorption intensity in the fractional bandwidth may be 50% or more.
  • the present disclosure also provides a wave control member for absorbing or shielding electromagnetic waves, which includes the wave control medium.
  • a wave control member for absorbing or shielding electromagnetic waves, which includes the wave control medium.
  • a plurality of metamaterial parts may be arranged on one matching element.
  • the one matching element may be a coating formed on the base.
  • a plurality of combinations of matching elements and metamaterial parts may be arranged on one base.
  • the plurality of matching elements constituting the plurality of combinations may be configured so as not to be in contact with each other.
  • the present disclosure also provides a wave control element including the wave control medium.
  • the fractional bandwidth of the response of the wave control element is 30% or more, and The absorption intensity in the fractional bandwidth may be 50% or more.
  • the present disclosure also provides a wave control device including a metamaterial having the wave control medium.
  • the present disclosure also provides a wave control device including a sensor having the wave control member.
  • the present disclosure also provides a wave control device that includes the wave control medium and performs transmission/reception or reception/emission.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic diagram of a unit structure of a metamaterial.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the behavior of a metamaterial unit structure when an incident wave is incident.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic diagram of a unit structure of a metamaterial.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the behavior of a metamaterial unit structure when an incident wave is incident.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a unit structure of a metamaterial in a perspective view format.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a unit structure of a metamaterial in a perspective view format. It is a schematic diagram which shows the example of a structure of a wave control member.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration example of a wave control medium having a metamaterial portion having a helical structure.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration example of a wave control medium having a metamaterial portion having a helical structure.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration example of a wave control medium having a metamaterial portion having a helical structure.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration example of a wave control medium having a metamaterial portion having a helical structure.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration example of a wave control medium having a metamaterial portion having a helical structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a double gyroid type metamaterial section.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a metamaterial portion having a conical spiral structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a metamaterial part including a wire structure and a spiral structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a metamaterial part including a wire structure and a spiral structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a metamaterial part including a wire structure and a spiral structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a metamaterial part including a wire structure and a spiral structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a metamaterial part including a plate structure and a spiral structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a metamaterial part including a plate structure and a spiral structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a metamaterial part including a spherical structure and a helical structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a wave control medium having a mushroom-structured metamaterial portion.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having mushroom-structured metamaterial portions are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a configuration example of a wave control medium having a sphere-type metamaterial part.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having sphere-type metamaterial parts are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having patch-type metamaterial portions are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a configuration example of a wave control medium having a laminated metamaterial part.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having stacked metamaterial parts are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a configuration example of a wave control medium having a wire-type metamaterial part.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having wire-shaped metamaterial parts are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a configuration example of a wave control medium having a wire-type metamaterial part.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having wire-shaped metamaterial parts are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having wire-shaped metamaterial parts are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a configuration example of a wave control medium having a ring-shaped metamaterial portion.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having ring-shaped metamaterial portions are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a configuration example of a wave control medium having a ring-shaped metamaterial portion.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having ring-shaped metamaterial portions are arranged in an array.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of an electromagnetic wave absorbing member according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of an electromagnetic waveguide according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of an electromagnetic waveguide according to the present disclosure. It is a graph for explaining fractional bandwidth.
  • FIG. 3 is a diagram showing the structure of a reference example wave control medium used in a simulation of electromagnetic wave absorption characteristics.
  • FIG. 3 is a diagram showing the structure of a wave control medium of an example used in a simulation of electromagnetic wave absorption characteristics.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a method of simulating electromagnetic wave absorption characteristics. It is a graph which shows the simulation result regarding the wave control medium of a reference example. It is a graph which shows the simulation result regarding the wave control medium of an Example.
  • Wave control medium 1.1 Overview of the present disclosure
  • Basic concept of the present disclosure (2) Structure and materials (3) Metamaterial 1.2 Configuration example of wave control medium (helical structure)
  • Example 1 of a wave control medium having a single-turn coil type metamaterial part (2)
  • Example 2 of a wave control medium having a single-turn coil type metamaterial part (3)
  • Example 1 of a wave control medium having a multi-coil type metamaterial part (4)
  • Example of a method for manufacturing a wave control medium (6)
  • Example of a wave control medium having a coaxial cable type metamaterial part (7)
  • Example of a wave control medium having a double gyroid type metamaterial part (8)
  • Conical Example of a wave control medium having a metamaterial part with a helical structure (9)
  • Example of a wave control medium having a metamaterial part including a wire structure and a helical structure (9-1)
  • a metamaterial for example, is constructed by arranging unit structures in a dielectric material, each having a size sufficiently smaller than the wavelength of electromagnetic waves and having a resonator inside. Note that the interval between the unit structures (resonators) of the metamaterial is set to about 1/10 or less, or about 1/5 or less of the wavelength of the electromagnetic wave used.
  • the refractive index can be adjusted to a negative value for electromagnetic waves of a desired wavelength. It can also be a value.
  • the metamaterial unit structure is configured to have a metamaterial part and a base to which the metamaterial part is connected.
  • the metamaterial section may be configured as a resonator, for example.
  • a schematic diagram of the unit structure is shown in FIG. 1A. As shown in the figure, the unit structure 100 has a base 102 and a metamaterial part 101 connected to the base.
  • the incident wave IW may be reflected by the unit structure, as shown in FIG. 1B.
  • the reflection is considered to be due to a mismatch between the impedance Z1 of the metamaterial portion 101 and the impedance Z2 of the base portion 102.
  • FIG. 1C shows a schematic diagram of a unit structure of a metamaterial according to the present disclosure.
  • the present inventor has discovered that the above reflection can be prevented by arranging a matching element 113 between the metamaterial part 111 and the base part 112, as shown in the figure. Further, it is also possible to prevent the above-mentioned reflection over a wide frequency band. That is, the present disclosure provides a wave control medium including a three-dimensional fine structure having a base, a metamaterial part, and a matching element disposed between the base and the metamaterial part.
  • the three-dimensional microstructure is formed from a material selected from, for example, a metal, a dielectric, a magnetic material, an electric conductor, a metal oxide, a semiconductor, a superconductor, or a combination of a plurality of these. It's good that it has been done.
  • the impedance value of matching element 113 is between the impedance value of metamaterial portion 111 and the impedance value of base portion 112 .
  • the impedance value of the material of the matching element 113 is the impedance value of the material of the metamaterial portion 111 and the impedance value of the material of the base portion 112.
  • the incident wave is easily absorbed into the wave control medium, and the above-mentioned It is possible to prevent the reflection mentioned in .
  • FIGS. 1E and 1F Examples showing more specific structures are shown in FIGS. 1E and 1F.
  • a metamaterial part having a helical structure is shown as an example of the metamaterial part, and three-dimensional and schematic perspective views are shown.
  • FIG. 1E in the wave control medium including the metamaterial part M and the base S, an incident wave IW is reflected due to the difference in impedance Z between these two elements, and a reflected wave RW is generated.
  • FIG. 1E in the wave control medium including the metamaterial part M and the base S, an incident wave IW is reflected due to the difference in impedance Z between these two elements, and a reflected wave RW is generated.
  • FIG. 1E in the wave control medium including the metamaterial part M and the base S, an incident wave IW is reflected due to the difference in impedance Z between these two elements, and a reflected wave RW is generated.
  • FIG. 1E in the wave control medium including the metamaterial part M and the base S, an incident wave IW is
  • a wave control medium including a metamaterial portion M, a base S, and a matching element E disposed between the metamaterial portion M and the base S is It is thought that the impedance Z changes smoothly between the material part M and the base part S, thereby suppressing reflection of incident waves.
  • the metamaterial portion may have, for example, a spiral structure, a multilayer structure, a conical structure, a wire structure, a ring structure, a mushroom structure, or a sphere structure. These structures will be explained later. Such a structure is suitable for causing the wave control medium to function as a metamaterial (for example, function as a resonator).
  • the structure of the metamaterial portion may be any structure other than those listed above, as long as it can function as a metamaterial.
  • the material of the metamaterial part is, for example, any one of metals, dielectrics, magnetic materials, conductors, metal oxides, semiconductors, and superconductors, or two or more materials selected from these materials. may include a combination of Preferably, the metamaterial portion may contain at least a metal, or may contain at least a conductor, or may contain at least a metal oxide.
  • the metal may be, for example, any one of gold, silver, copper, lead, zinc, tin, iron, and aluminum, or a combination of two or more of these, preferably gold. , silver, and copper, or a combination of two or three of these. Said metals are particularly suitable for achieving the effects of the present disclosure.
  • the conductor may be, for example, a non-metallic conductive substance, and a more specific example is a conductive polymer.
  • the conductive polymer may be, for example, polyparaphenylene, polyaniline, polythiophene, or polyparaphenylene vinylene.
  • the metal oxide may be, for example, an electrically conductive metal oxide, such as one or two of indium tin oxide, zinc oxide, and tin oxide. Or it may be a combination of the three.
  • the metamaterial portion may include, for example, the metal or the metal oxide as a component for exhibiting a function as a metamaterial.
  • the metamaterial portion may include only the metal or only the metal oxide.
  • the meta-material portion may include, for example, a metal and a base material, more particularly a base material coated with the metal, and particularly a base material plated with the metal. It may be a material.
  • the base material may be, for example, an organic substance, in particular a resin, more particularly a photocurable resin.
  • the material of the matching element is, for example, one of metals, dielectrics, magnetic materials, conductors, metal oxides, semiconductors, and superconductors, or two or more materials selected from these materials. May include combinations.
  • the material of the matching element may be a material that smooths an impedance change between the impedance of the metamaterial part and the impedance of the base when disposed between the metamaterial part and the base.
  • the material of the matching element may be any one of a metal, a dielectric, a magnetic material, a conductor, and a metal oxide, or a combination of two or more of these. You can. These materials are particularly suitable for achieving the benefits of the present disclosure.
  • the matching element is preferably a resistive material among the materials mentioned above.
  • resistive materials may include, but are not limited to, carbon, resistive metallic materials, metal glazes, and metal oxides.
  • the resistive metal material may be, for example, but not limited to, any one of a nickel-based metal material (e.g., nichrome), an iron-based metal material (e.g., kanthal), and a manganese-based metal material (e.g., manganin).
  • the metal glaze may be a material containing, for example, a metal or a metal oxide and glass.
  • the metal glaze may further include an organic binder.
  • the metal oxide may be, for example, tin oxide, antimony oxide, or vanadium pentoxide.
  • the matching element may be an element in which the above-mentioned matching element material (especially resistance material) is formed into a film, or the matching element material (especially resistance material) described above may be formed into a film. It may also be an element in which the resistive material (resistance material) is formed in a linear shape.
  • the matching element may be a film or a wire made of a resistive material.
  • the matching element may be any one of a carbon film, a resistive metal material film, a metal glaze film, and a metal oxide film.
  • the matching element may also be a wire of a resistive metallic material, for example a nichrome wire, a kanthal wire, or a manganin wire.
  • the matching element When the matching element is formed in the form of a film, the matching element may form one film over the surface of the base, or may form a film divided into a plurality of parts. In the former case, multiple metamaterial parts may be placed on one film. In the latter case, one or more metamaterial portions may be placed on each sectioned coating.
  • the matching element may be a resistor comprising the above-mentioned matching element material (particularly a resistance material), such as a wire-wound resistor, a film resistor, a fuse resistor, etc. , or a network resistor.
  • the matching element may be a lumped constant element.
  • the lumped constant element means an element in which the physical dimensions of circuit elements such as inductance, capacitance, and resistance are sufficiently small relative to the wavelength of the target wave, and the wiring length is sufficiently short.
  • the lumped constant element may be, for example, a chip resistor consisting of the resistor described above.
  • the material of the base is, for example, any one of metals, dielectrics, magnetic materials, conductors, metal oxides, semiconductors, and superconductors, or a combination of two or more materials selected from these materials.
  • the base may contain at least a metal or may contain at least a metal oxide.
  • the metal may be, for example, any one of gold, silver, copper, lead, zinc, tin, iron, and aluminum, or a combination of two or more of these, preferably gold. , silver, and copper, or a combination of two or three of these. Said metals are particularly suitable for achieving the effects of the present disclosure.
  • the metal oxide may be, for example, an electrically conductive metal oxide, such as one or two of indium tin oxide, zinc oxide, and tin oxide. Or it may be a combination of the three.
  • the metamaterial part comprises a metal or a metal oxide (particularly preferably a metal, more particularly gold, silver or copper) and the matching element comprises a resistive material (e.g. a coating, in particular is a carbon coating), and the base comprises a metal or a metal oxide (particularly preferably a metal, more particularly gold, silver or copper).
  • the wave control medium By configuring the wave control medium using such a material, the effects of the present disclosure can be more easily exhibited.
  • the present disclosure also provides a metamaterial having a wave control medium according to a plurality of the present disclosure.
  • the metamaterial is also called a wave control member or a wave control element.
  • the wave control member may mean, for example, a member formed only from the plurality of wave control media, and the member may be, for example, a film, a sheet, or a coating, but is not limited thereto.
  • the wave control element may include, for example, another material in addition to the plurality of wave control media.
  • the element may be, for example, an antenna, a lens, a speaker, etc., but is not limited thereto.
  • the wave control medium according to the present disclosure may be arranged, for example, in an array or in a dispersed manner. Examples of the structure of the wave control member will be described below with reference to FIGS. 1G to 1I. Note that in these figures, the metamaterial part has a helical structure, but the metamaterial part included in the wave control member of the present disclosure may be a metamaterial part having another structure as described in this specification. There may be.
  • FIG. 1G shows a configuration example of a wave control member (or wave control element) in which wave control media according to the present disclosure are arranged in an array.
  • the wave control member 120 shown in the figure has a wave control medium having a metamaterial portion having a helical structure arranged regularly (particularly in a lattice shape, more specifically in a plurality of columns and rows). ) has an ordered structure.
  • the wave control member 120 has a base 123 and one matching element 122 formed to cover the base 123.
  • a plurality of metamaterial parts 121 are arranged in an array on the surface of the film-like matching element 122.
  • a plurality of metamaterial parts may be arranged on one matching element.
  • the one matching element may be a coating formed on the base. Note that in the figure, only 12 wave control media are shown for convenience of explanation, but the number of wave control media included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to 12. Needless to say, a wave control member or wave control element according to the present disclosure may have multiple wave control media.
  • FIG. 1H shows another configuration example of a wave control member (or wave control element) in which wave control media according to the present disclosure are arranged in an array.
  • the wave control member 130 shown in the figure is constructed so that a wave control medium having a metamaterial portion having a helical structure is formed regularly (particularly in a lattice shape, more specifically in a plurality of columns and rows). ) has an ordered structure.
  • the wave control member 130 includes a base 133 and a plurality of matching elements 132 formed to cover the base 133.
  • a metamaterial section 131 is arranged on each of the plurality of matching elements 132. That is, the plurality of matching elements 132 are separated from each other, and the metamaterial section 131 is provided in each of the separated matching elements 132.
  • the plurality of matching elements 132 may be formed in a film shape, but may also be in other shapes (such as a block shape).
  • the plurality of matching elements 132 are rectangular in the figure, they may be circular or elliptical, or may be polygonal such as a triangle, pentagon, or hexagon.
  • multiple combinations of matching elements and metamaterial portions may be arranged on one base.
  • the plurality of matching elements constituting the plurality of combinations may be configured so as not to be in contact with each other.
  • the matching element may be formed overlying the base.
  • FIG. 1I shows still another configuration example of a wave control member (or wave control element) in which wave control media according to the present disclosure are arranged in an array.
  • the wave control member 140 shown in the figure has a structure in which a wave control medium having a metamaterial portion having a helical structure is formed regularly (particularly in a lattice shape, more specifically in a plurality of columns and a plurality of rows). ) has an ordered structure.
  • the wave control member 140 has a base 143.
  • a plurality of linear matching elements 142 are arranged on the base.
  • a metamaterial portion 141 having a helical structure is coupled to each of the linear matching elements 142 . That is, in this configuration example, the plurality of linear matching elements 142 are separated from each other, and the metamaterial portion 141 is provided in each of the separated matching elements 142.
  • One end of one linear matching element 142 may be coupled to the metamaterial portion 141, and the other end may be coupled to the base portion 143.
  • multiple combinations of matching elements and metamaterial portions may be arranged on one base.
  • the plurality of matching elements constituting the plurality of combinations may be configured so as not to be in contact with each other.
  • the matching element may have a linear shape.
  • wave control elements (antennas, lenses, speakers, etc.) using the wave control medium can be significantly downsized. Furthermore, the wave control medium enables new functions such as complete shielding, absorption, rectification, filtering, etc. that cannot be achieved with natural materials. Furthermore, the wave control medium can exhibit the above effects not only in electromagnetic waves but also in a wide range of areas such as light waves and sound waves. In particular, the wave control medium 1 can exhibit its effect over a wide band of long wavelengths. That is, the present disclosure provides a wave control element including a wave control medium according to the present disclosure.
  • the wave control element may include the wave control medium in at least a portion of the element.
  • the wave control element may include, for example, a metamaterial having the wave control medium.
  • the present disclosure can provide a wave control member having the wave control medium.
  • the wave control member for example, an antireflection film, an antireflection paint, a filter, an energy conversion member, a photoelectric conversion member, or the like can be applied.
  • the wave control member may be a wave control member for absorbing electromagnetic waves or for shielding electromagnetic waves. That is, the present disclosure provides a wave control member including a wave control medium according to the present disclosure.
  • the wave control member may be made of the wave control medium, and may be made of a metamaterial having the wave control medium, for example.
  • the wave control medium of the present disclosure can provide a wave control device including a metamaterial having the wave control medium.
  • the wave control device may include components such that wave control is performed by the wave control member or wave control element according to the present disclosure.
  • the wave control device may be, for example, an antenna, a sensor (for example an infrared sensor or a visible light sensor), or an electromagnetic wave measuring device, but is not limited thereto. can be applied. That is, the present disclosure provides a wave control device including a wave control medium according to the present disclosure.
  • the wave control device may include the wave control medium as the wave control element or wave control member described above.
  • the wave control device of the present disclosure may include a sensor having the wave control member described above.
  • the wave control device of the present disclosure may be configured as a device that transmits and receives or receives and emits light. That is, the device may include a transmitting device and/or a receiving device. Additionally, the device may include a light receiver and/or a light emitter.
  • the metamaterial portion may have a helical structure.
  • a metamaterial portion having a helical structure is particularly suitable for downsizing the metamaterial. Further, the metamaterial portion having a helical structure is suitable for making the metamaterial respond over a wide band.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of the configuration of a one-turn coil type wave control medium 1.
  • FIG. 1B is a diagram for explaining impedance matching of the wave control medium 1.
  • the wave control medium 1 is a unit structure of a metamaterial, and is capable of controlling waves such as electromagnetic waves and sound waves.
  • the wave control medium 1 includes, for example, a base 2 formed in the shape of a substrate or a rectangular parallelepiped, a metamaterial portion 3 formed in a helical structure, the base 2 and the metamaterial portion.
  • the three-dimensional fine structure has a matching element 4 disposed between the matching elements 3 and 3.
  • the three-dimensional microstructure may be formed of a material selected from metal, dielectric, magnetic, semiconductor, superconductor, or a combination of two or more of these.
  • the matching element 4 for example, a loss type element made of a resistor, a circuit type element made of a capacitor and an inductor, etc. can be applied.
  • the matching element 4 has a shape smaller in size than the base 2 and is formed on the base 2.
  • the matching element 4 may have a size that allows it to be coupled to one end of the metamaterial section 3. In the figure, it has a rectangular parallelepiped shape, but it may have another shape.
  • the metamaterial portion 3 may have a helical structure, and more particularly may include a linear material formed to draw a helical curve.
  • the fact that the metamaterial part 3 has a one-turn coil with such a three-dimensional spiral structure as a metamaterial unit microstructure contributes to making the metamaterial both smaller and wider.
  • the metamaterial portion 3 is in contact with the matching element 4.
  • the metamaterial part 3 may not be in contact with the base 2 or may be in contact with the base 2.
  • the matching element 4 may be in contact with the base 2 .
  • a metamaterial with a three-dimensional coil structure resonates with waves with a wavelength comparable to the length of the coil, as well as with shorter waves that are a fraction of that constant, resulting in a broadband frequency where multiple resonance peaks are broadly combined. Indicates the characteristic that responds.
  • the impedance value Z1 of the metamaterial part 3 and the impedance value Z2 of the base part 2 often differ greatly due to the difference in material. Therefore, when the base 2 and the metamaterial part 3 are directly joined, the incident wave IW such as an electromagnetic wave is reflected at the joint between the base 2 and the metamaterial part 3 due to the impedance mismatch between the base 2 and the metamaterial part 3. and cannot absorb waves. That is, energy dissipation within the base 2 is not possible.
  • the wave control medium 1 has a matching element 4 arranged between the base 2 and the metamaterial part 3.
  • the matching element 4 has an impedance value Z3 that fills the difference between the impedance values of the base portion 2 and the metamaterial portion 3.
  • the wave control medium 1 can miniaturize the metamaterial, member, or element that includes the wave control medium 1 and widen the response frequency, and can further absorb and control waves. Furthermore, according to the wave control medium 1, it is also possible to provide a three-dimensional metamaterial that exhibits an electromagnetic wave absorption function with high efficiency over a wide frequency band.
  • Example 2 of a wave control medium having a single-turn coil type metamaterial part (2) Example 2 of a wave control medium having a single-turn coil type metamaterial part
  • a of the same figure a configuration example of the wave control medium 5 according to the present disclosure is shown in a perspective view format.
  • B in the same figure shows a side view showing an example of the configuration of the wave control medium 5.
  • C of the figure a plan view showing an example of the configuration of the wave control medium 5 is shown.
  • the wave control medium 5 may be a metamaterial unit structure, as described in (1) above.
  • the wave control medium 5 has a three-dimensional fine structure having a base 2, a metamaterial part 3, and a matching element 6.
  • the base 2 may have a substrate-like or rectangular parallelepiped shape.
  • the metamaterial portion 3 has a helical structure.
  • the matching element 6 is arranged between the base 2 and the metamaterial part 3.
  • the matching element 6 is disposed on the entire surface of the base 2, unlike the wave control medium 1 described in (1) above. In this way, the matching element 6 may be formed, for example, in the form of a film or a layer.
  • the base 2 of the wave control medium 5 may be made of resin or dielectric, for example.
  • the spiral portion 3 of the wave control medium 5 may be formed of, for example, a thin copper wire.
  • the matching element 6 may be formed of, for example, a copper plate, resin, or a resistance element.
  • the height L1 of the metamaterial portion 3 may be, for example, 1/1000 to 1/1 of the wavelength of the incident wave, preferably 1/100 to 1/1 of the wavelength of the incident wave. /2.
  • the numerical range of the height L1 also applies to the height of the metamaterial part of other structures (other helical structures and the structures of the metamaterial part explained in 1.3 to 1.7) that will be described later.
  • the width S1 of the spiral turns of the metamaterial part 3 in the direction perpendicular to the surface of the base 2 may be, for example, 1/2000 to 1/4 of the wavelength of the incident wave, preferably 1/4 of the wavelength of the incident wave. It is 1000 to 1/10.
  • the wave control medium 5 has a structure that plays a role equivalent to that of a capacitor due to the spacing of the width S1.
  • the diameter D1 of one turn of the spiral of the metamaterial part 3 is, for example, 1/500 to 2/3 of the wavelength of the incident wave, preferably 1/100 of the wavelength of the incident wave. ⁇ 1/2.
  • the numerical range of the diameter D1 is based on the maximum dimension in the width direction of the metamaterial part (base part may be applied as a numerical range (maximum dimension in plane and horizontal reporting).
  • the width d1 of the spiral thin copper wire of the metamaterial portion 3 is, for example, 1/2000 to 1/50 of the wavelength of the incident wave, preferably 1/1000 to 1/100 of the wavelength of the incident wave.
  • the wave control medium 5 With the above configuration, it is possible to absorb and control waves while reducing the size and widening the band of the metamaterial having the wave control medium 1, as in the first embodiment.
  • Example 1 of a wave control medium having a multi-coil type metamaterial part A configuration example of a wave control medium according to the present disclosure will be described with reference to FIG. 4.
  • a configuration example of a wave control medium 7 having a multi-coil type metamaterial portion according to the present disclosure is shown in a perspective view format.
  • B in the same figure is a side view showing an example of the configuration of the wave control medium 7, and
  • C in the same figure is a plan view showing an example of the configuration of the wave control medium 7.
  • the wave control medium 7 is a unit structure of metamaterial as in the first embodiment.
  • the wave control medium 7 has a three-dimensional microstructure having a base 2, a metamaterial part (helices 8 and 9), and a matching element 6.
  • the base 2 may have a substrate-like or rectangular parallelepiped shape.
  • the helices 8 and 9 of the metamaterial part form a double helix structure so as to overlap in a direction perpendicular to the surface of the base 2.
  • Helices 8 and 9 are configured to form a cylindrical shape.
  • Matching element 6 is laminated on base 2 .
  • the metamaterial portions (helices 8 and 9) are arranged on the matching element 6.
  • the height L2 of the metamaterial part may be, for example, 1/1000 to 2/3 of the wavelength of the incident wave, preferably, the wavelength of the incident wave. It is 1/100 to 1/2.
  • the width S2 between the helix 8 and the helix 9 (the width in the direction perpendicular to the surface of the base 2) may be, for example, 1/2000 to 1/5 of the wavelength of the incident wave, preferably 1/2000 to 1/5 of the wavelength of the incident wave. /1000 to 1/10.
  • the wave control medium 7 has a structure in which each of the spirals 8 and 9 has a role equivalent to a reactance, and the interval of the width S2 plays a role equivalent to a capacitor.
  • the diameter D2 of one turn of the spirals 8 and 9 is, for example, 1/500 to 2/3 of the wavelength of the incident wave, preferably 1/100 of the wavelength of the incident wave. ⁇ 1/2.
  • the width d2 of the copper thin wires of the spirals 8 and 9 is, for example, 1/2000 to 1/50 of the wavelength of the incident wave, preferably 1/1000 to 1/100 of the wavelength of the incident wave.
  • the deviation in the helical direction (circumferential direction) between the end of the helix 8 and the end of the helix 9 is preferably 1° to 90°, expressed as the central angle ⁇ of one turn.
  • the materials of the helix 8 and the helix 9 may be the same, or may be different from each other.
  • the helix 8 and the helix 9 form a capacitor between the opposing lower surface of the helix 8 and the upper surface of the helix 9, and form an inductor by forming a three-dimensional multiple resonance structure with the helical structure of the helix 8 and the helix 9. are doing.
  • the wave control medium 7 has multiple three-dimensional coil structures to increase inductance, and capacitance is increased by forming capacitors between thin wires. Therefore, according to the wave control medium 7, it is possible to realize a metamaterial having a smaller size due to its fine structure and having broader band characteristics due to its three-dimensional multiple resonance structure.
  • the wave control medium 7 can absorb and control waves by having the matching element 6.
  • the metamaterial portion may include at least two types of structures, and the at least two types of structures are not in contact with each other. Other examples with two types of structures are discussed further below.
  • Example 2 of wave control medium with multi-coil type metamaterial part a configuration example of a metamaterial portion included in a wave control medium according to the present disclosure will be described.
  • a configuration example of a multi-coil type metamaterial section 10 included in the wave control medium according to the present disclosure is shown in a perspective view format.
  • the metamaterial section 10 is a unit structure of metamaterial, and is capable of controlling waves such as electromagnetic waves and sound waves.
  • the metamaterial section 10 may be arranged on the matching element similarly to the metamaterial section of the wave control medium 7 described in (3) above.
  • the metamaterial section 10 shown in the figure includes a coil 11 and a coil 12, which are three-dimensional fine structures formed in a spiral structure.
  • the metamaterial part 10 forms a double helical structure of a thin wire in which a coil 12 is wound in parallel on the outside of a coil 11 so as to face each other.
  • the metamaterial section 10 is not limited to a double coil structure, but may have a triple or more multi-coil structure. In the case of three or more multiple coils, the facing direction of each coil is not limited to a parallel positional relationship, but may be any arrangement that does not directly contact each other.
  • the coils 11 and 12 are formed of thin wires made of a material selected from any one of metal, dielectric, magnetic, semiconductor, and superconductor, or a combination of a plurality of these.
  • the coil 11 and the coil 12 do not need to be made of the same material, and may be made of different materials.
  • the coil 11 and the coil 12 form a capacitor between the opposing side surfaces of the coil 11 and the coil 12, and form an inductor by creating a three-dimensional multiple resonance structure with the coil 11 and the coil 12 having a helical structure. are doing.
  • the wave control medium according to the present disclosure having the metamaterial portion 10 is made into a three-dimensional multiplexed coil consisting of a plurality of opposing thin conductor wires as a unit microstructure of the metamaterial, thereby simultaneously realizing miniaturization and broadbandization. provide a solution.
  • Metamaterials with a three-dimensional coil structure resonate with waves with wavelengths comparable to the length of the coil, as well as shorter waves that are a factor of 1/2 of the length of the coil, and exhibit broadband characteristics in which multiple resonance peaks are broadly combined. known to show. Furthermore, the relationship between the size and wavelength of the metamaterial structure depends on the inductance and capacitance when the metamaterial structure is considered as an equivalent circuit, and the larger the inductance and capacitance of the metamaterial, the more compact it can be.
  • the wave control medium of the present disclosure having the metamaterial portion 10 increases inductance by multiplexing three-dimensional coil structures, and increases capacitance by forming capacitors between thin wires. Therefore, according to the wave control medium, it is possible to realize a metamaterial that is downsized due to its fine structure and has broadband characteristics due to its three-dimensional multiple resonance structure.
  • wave control elements (antennas, lenses, speakers, etc.) using the wave control medium can be significantly downsized. Furthermore, the wave control medium enables new functions such as complete shielding, absorption, rectification, and filtering that cannot be achieved with natural materials. Furthermore, the wave control medium can exhibit the above effects not only in electromagnetic waves but also in a wide range of areas such as light waves and sound waves. In particular, the wave control medium 10 can be effective in a long wavelength and wide band region.
  • the wave control medium according to the present disclosure may be manufactured, for example, by a molecular template method.
  • the molecular templating method refers to using a fine and complex structure obtained from an organic material (for example, an artificial polymer, a biopolymer, a nanoparticle, or a liquid crystal molecule) as a template to create a metal, dielectric, or A method of forming a microstructure made of a material selected from a magnetic material, a semiconductor, a superconductor, etc., or a combination of these materials.
  • an organic material for example, an artificial polymer, a biopolymer, a nanoparticle, or a liquid crystal molecule
  • two methods described below are mainly known.
  • the present disclosure provides a microstructure made of a material selected from a metal, a dielectric, a magnetic material, a semiconductor, a superconductor, or a combination of these materials, and a microstructure made of a material selected from a material selected from a metal, a dielectric, a magnetic material, a semiconductor, a superconductor, or a plurality of combinations thereof. Also provided is a method for manufacturing a wave control medium that is formed into a three-dimensional structure using the utilized molecular template. The fine structure may be a three-dimensional fine structure included in a wave control medium according to the present disclosure.
  • the first method is to apply a coating such as plating to an organic structure.
  • the second method is to form a structure using an organic substance into which a precursor such as a metal or oxide has been introduced in advance, and then convert the precursor into a metal, oxide, or the like by firing and redoxing the structure.
  • the metal helical structure of the metamaterial part may be formed by plating a three-dimensional helical structure mold made of an organic material using a plating method or the like.
  • the template can be formed, and a three-dimensional fine structure of the metamaterial part can be formed.
  • the mold may be, for example, a cured product of a photocurable resin.
  • a desired three-dimensional structure can be formed by irradiating the photocurable resin with laser light. For example, the laser light can be scanned three-dimensionally to form a desired three-dimensional structure.
  • the plating may be an electrolytic plating method or an electroless plating method.
  • the mold can be coated with a metal material in a thin film.
  • a mold having a desired shape can be appropriately manufactured by scanning the laser beam, and by plating the manufactured mold in this manner, a metamaterial portion having a desired shape can be manufactured. I can do it.
  • the base portion and the matching element may be manufactured as appropriate by those skilled in the art depending on their materials and shapes.
  • the base may be, for example, a metal substrate, a glass epoxy substrate, a polyimide film, a copper-clad epoxy substrate, a paper phenolic substrate, a paper epoxy substrate, a ceramic substrate, a fluorine-based substrate, silicon, or glass.
  • a film-like matching element may be formed on the base.
  • the film-like matching element is formed by forming a material for forming the matching element (for example, a resistor paste, particularly a carbon paste, etc.) by a film forming method such as a screen printing method, a spin coating method, or a bar coating method.
  • a matching element configured as a wire or an element may be formed on the base.
  • the metamaterial part and the wire or element may be soldered together, and the wire or element and the base may be soldered together.
  • a wave control medium according to the present disclosure may be manufactured.
  • the wave control medium 10 may be fabricated by etching a metal film fabricated on a substrate such as a dielectric, and then using the bending of the metal pattern due to stress to form a three-dimensional spiral structure. .
  • Example of a wave control medium having a coaxial cable type metamaterial part An example of the configuration of the wave control medium of the present disclosure having a coaxial cable type metamaterial part will be described with reference to FIG.
  • the figure shows a cross-sectional view of a coaxial cable type metamaterial section 20 as an example of the configuration.
  • the metamaterial portion 20 forms a part of the unit structure of the metamaterial.
  • the metamaterial portion 20 is in contact with the matching element, and the matching element is in contact with the base.
  • the wave control medium of the present disclosure may have a three-dimensional fine structure including the metamaterial portion 20, the matching element, and the base.
  • each helix of the metamaterial portion of the wave control medium described in (1) to (4) above may have a coaxial cable type structure as shown in the figure.
  • each helix of the metamaterial portion of the wave control medium described in (8) and subsequent sections may have a coaxial cable type structure as shown in the figure. That is, the metamaterial part included in the wave control medium of the present disclosure may have a helical structure formed from a linear material having a coaxial cable type cross section.
  • the metamaterial portion 20 is a linear material having a coaxial cable type cross-sectional structure.
  • the linear material may form a helix of the metamaterial portion.
  • the cross section of the metamaterial part 20 is such that, for example, the outer surface of the coil 21, which is a three-dimensional fine structure formed in a spiral structure like the metamaterial part 10, is separated by a fine void region or a resin region, It has a layered structure covered by the inner surface of the coil 22.
  • the metamaterial part 20 forms one coil structure as a whole, but has two three-dimensional fine structures formed by a coil 22 and a coil 21 built into the coil 22.
  • the metamaterial part 20 has a two-layer structure of the coil layer 21 and the coil layer 22, but the metamaterial part 20 may have three or more layers. In the case of having three coil layers as described above, a void region or a resin region may be provided between each layer, like the metamaterial section 20 described above.
  • the coil 21 and the coil 22 are made of thin wire.
  • the coil 21 and the coil 22 form a capacitor between the opposing outer surface of the coil 21 and the inner surface of the coil 22, and form an inductor by forming a three-dimensional multiple resonance structure with the coil 21 and the coil 22 having a helical structure. are doing.
  • the wave control medium according to the present disclosure including the metamaterial portion 20 has a multilayered three-dimensional coil structure to increase inductance, and also creates a capacitor between the outer surface of the thin wire coil 21 and the inner surface of the coil 22. increasing capacitance. Therefore, according to the wave control medium, as in the examples described in (1) to (4) above, the metamaterial can be miniaturized by the fine structure, and the metamaterial can have broadband characteristics by the three-dimensional multiple resonance structure. can be realized.
  • Example of wave control medium having a double gyroid type metamaterial part The wave control medium of the present disclosure having a double gyroid type metamaterial part will be described with reference to FIG. In the same figure, a configuration example of a double gyroid type metamaterial section 30 is shown in a perspective view format.
  • the metamaterial portion 30 also forms a unit structure of metamaterial, as described in (1) to (4) above. As described in (1) to (4) above, the metamaterial portion 30 forms a part of the unit structure of the metamaterial. As described in (1) to (4) above, the metamaterial portion 30 is in contact with the matching element, and the matching element is in contact with the base.
  • the wave control medium of the present disclosure may have a three-dimensional fine structure including the metamaterial portion 30, the matching element, and the base.
  • the metamaterial section 30 has a double gyroid type structure.
  • the double gyroid refers to a continuous structure in which two coils are intertwined and face each other without touching each other.
  • the metamaterial part 30 includes a coil 31 and a coil 32 that are three-dimensional fine structures, and forms a continuous three-dimensional structure in which the coil 31 and the coil 32 face each other without touching each other and are intertwined.
  • the metamaterial section 30 is not limited to a double gyroid with double coils, but may be a gyroid with a multi-coil structure of three or more.
  • the coil 31 and the coil 32 may be formed into a thin wire shape.
  • the coil 31 and the coil 32 form a capacitor between the opposing sides of the coil 31 and the side of the coil 22, and the continuous three-dimensional structure of the coil 31 and the coil 32 form a three-dimensional multi-resonance structure, thereby creating an inductor. is formed.
  • the metamaterial section 30 increases inductance by multiplexing three-dimensional coil structures, and also increases capacitance by forming a capacitor between the side surface of the coil 31 and the side surface of the coil 22. Therefore, according to the metamaterial section 30, as in the examples described in (1) to (4) above, it is possible to realize a metamaterial that is compact due to its fine structure and has broadband characteristics due to its three-dimensional multiple resonance structure. be able to.
  • the metamaterial portion may include at least two types of structures, and the at least two types of structures are not in contact with each other and are entangled with each other. It has a continuous structure formed in.
  • Example of a wave control medium having a metamaterial part with a conical spiral structure An example of a wave control medium having a metamaterial part with a conical spiral structure will be described with reference to FIG.
  • a configuration example of a metamaterial portion 40 having a conical spiral structure is shown in a perspective view format.
  • the metamaterial portion 40 also forms part of the unit structure of the metamaterial, as described in (1) to (4) above. As described in (1) to (4) above, the metamaterial portion 40 is in contact with the matching element, and the matching element is in contact with the base.
  • the wave control medium of the present disclosure may have a three-dimensional fine structure including the metamaterial portion 40, the matching element, and the base.
  • the metamaterial portion 40 as a whole forms a conical shape in which the diameter of the spiral gradually increases toward the bottom of the figure.
  • the metamaterial part 40 includes a coil 41 and a coil 42 that are three-dimensional microstructures, and forms a double helix structure of a fine wire in which the coil 42 is wound in parallel on the outside of the coil 41 so as to face each other.
  • the metamaterial section 40 is not limited to a double coil structure, but may have a triple or more multi-coil structure.
  • the metamaterial portion 40 as a whole may have a conical shape in which the diameter of the spiral gradually decreases toward the bottom of the figure.
  • the coil 41 and the coil 42 may be formed into thin wire shapes.
  • the coil 41 and the coil 42 form a capacitor between the opposing sides of the coil 41 and the side surface of the coil 42, and form an inductor by forming a three-dimensional multiple resonance structure with the coil 41 and the coil 42 having a conical spiral structure. ing.
  • the metamaterial section 40 increases inductance by multiplexing three-dimensional coil structures, and also increases capacitance by forming a capacitor between the side surface of the coil 41 and the side surface of the coil 42. Therefore, according to the metamaterial section 40, as in the examples described in (1) to (4) above, it is possible to realize a metamaterial that is compact due to its fine structure and has broadband characteristics due to its three-dimensional multiple resonance structure. be able to.
  • Example of a wave control medium having a metamaterial part including a wire structure and a spiral structure The metamaterial part of the wave control medium of the present disclosure may have a combination of two or more types of structures.
  • each structure can be made to function individually with respect to the electric field and magnetic field that constitute electromagnetic waves, that is, each structure can be made to share functions.
  • the metamaterial portion may include at least two types of structures, and the at least two types of structures do not need to be in contact with each other. Further, the metamaterial portion may include at least two types of structures, and at least one of the at least two types of structures may have a wire shape.
  • the wave control medium of the present disclosure having a metamaterial portion including a combination of multiple types of structures, the relative permittivity and relative magnetic permeability can be controlled with a high degree of freedom to obtain desired values.
  • Example 1 An example of a metamaterial portion including a wire structure and a helical structure will be described with reference to FIG. 9.
  • the metamaterial section 50 may have the same configuration as the metamaterial section 10, except that the wire structure is combined with the double coil structure. That is, the explanation regarding the metamaterial section 10 also applies to the metamaterial section 50.
  • the metamaterial portion 50 also forms part of the unit structure of the metamaterial, as described in (1) to (4) above. As described in (1) to (4) above, the metamaterial portion 50 is in contact with the matching element, and the matching element is in contact with the base.
  • the wave control medium of the present disclosure may have a three-dimensional fine structure including the metamaterial portion 50, the matching element, and the base.
  • the metamaterial section 50 includes a coil 11 and a coil 12, which are three-dimensional fine structures formed in a spiral structure.
  • the metamaterial part 50 forms a double helical structure of a thin wire in which the coil 12 is wound in parallel to the outside of the coil 11 so as to face each other.
  • the metamaterial part 50 has a rod-shaped thin wire 51 extending in the direction in which the central axis extends, at the central axis position of the spiral structure inside the coil 11 .
  • the wire 51 is spaced apart from the coil 11 by a minute distance.
  • the coil of the metamaterial part 50 is not limited to a double coil, but may be a single coil or a multi-coil structure of three or more coils. In the case of three or more multiple coils, the facing directions of the coils are not limited to a parallel positional relationship, but are preferably arranged so that they are not in direct contact with each other.
  • the wire 51 may be a thin wire made of any one of metal, dielectric, magnetic, semiconductor, and superconductor, or may be made of any one of these materials. A thin wire formed from a combination of two or more materials may also be used. Further, the material of the wire 51 may be the same as the material of the coils 11 and 12, but may be different. Furthermore, the number of wires 51 is not limited to one, but may be two or more. Note that the wire 51 is not limited to being included in the coils 11 and 12, but may be adjacent to or in the vicinity of the coils 11 and 12.
  • the wave control medium having the metamaterial part 50 is such that the electric field direction of the applied radio wave matches the vibration direction of the electrons in which the wire 51 extends, and the magnetic field direction of the applied radio wave matches the inside of the coil 11 and the coil 12. It may be arranged so that the direction of the magnetic force electromagnetically induced by the flowing circular current is perpendicular to the direction.
  • wire 51 responds to the magnetic field
  • coils 11 and 12 respond to the electric field. That is, the electrons vibrating along the wire 51 act on the magnetic field. Further, coil 11 and coil 12 function with respect to an electric field.
  • a wave control medium having a metamaterial portion including a combination of a plurality of structures can control relative magnetic permeability and relative dielectric constant to desired values with a high degree of freedom.
  • the wave control medium in addition to the effects similar to those described in (1) to (4) above, functions are shared between the helical structures of the coils 11 and 12 and the structure of the wire 51, The relative magnetic permeability and/or relative dielectric constant can be finely adjusted. Furthermore, since the wave control medium also functions as a capacitor between the wire 51 and the coil 11, the capacitance can be increased compared to the case without the wire.
  • Example 2 Another example of a metamaterial portion including a wire structure and a helical structure will be described with reference to FIG. 10.
  • a modified example of the metamaterial part is shown in a perspective view format.
  • the metamaterial section 60 shown in the figure is explained in (9-1) above, except that the wire 61 is located outside the coils 11 and 12 and extends in a direction perpendicular to the central axis of the coils. This is the same as the metamaterial part 50. That is, the explanation regarding the metamaterial section 50 also applies to the metamaterial section 60.
  • the metamaterial part 60 includes a rod-shaped and thin wire 61 extending outside the coil 11 and the coil 12 in a direction perpendicular to the central axis of the spiral structure of the coil 11 and the coil 12. It is being The wire 61 is spaced apart from the coil 12 by a minute distance.
  • the metamaterial part 60 is configured such that the electric field direction of the applied radio wave matches the vibration direction of the electrons extending through the wire 61 and is electromagnetically induced by the magnetic field direction of the applied radio wave and the annular current flowing in the coils 11 and 12.
  • the magnetic field may be arranged so that the direction of the magnetic force coincides with that of the magnetic field.
  • wire 61 is responsive to electric fields and coils 11 and 12 are responsive to magnetic fields. That is, the electrons vibrating along the wire 61 function in response to an electric field.
  • the wave control medium having the metamaterial portion 60 can control the relative permittivity and relative magnetic permeability to desired values with a high degree of freedom.
  • the function can be improved by combining the structure of the wire 61.
  • By dividing the roles it is possible to finely adjust the relative dielectric constant and/or relative magnetic permeability.
  • Example 3 Another example of a metamaterial portion including a wire structure and a helical structure will be described with reference to FIG. 11.
  • a configuration example of the metamaterial section 70 having these structures is shown in a perspective view format.
  • the metamaterial part 70 is similar to the above (9) except that the wire 71 is located outside the coils 11 and 12 (particularly outside the outer side surfaces of the coils) and extends in a direction parallel to the central axis of the coils. This is the same as the metamaterial section 50 described in -1). That is, the explanation regarding the metamaterial section 50 also applies to the metamaterial section 70.
  • the metamaterial part 70 has a rod-shaped and thin wire-shaped wire 71 extending on the outside of the coil 11 and the coil 12 in a direction parallel to the central axis of the spiral structure of the coil 11 and the coil 12. It is equipped.
  • the wire 71 is spaced apart from the coil 12 by a minute distance.
  • the metamaterial part 70 is configured such that the electric field direction of the applied radio wave matches the vibration direction of the electrons extending through the wire 71 and is electromagnetically induced by the magnetic field direction of the applied radio wave and the annular current flowing in the coils 11 and 12.
  • the direction of the magnetic force may be orthogonal to the direction of the magnetic force.
  • wire 71 responds to the magnetic field
  • coil 11 and coil 12 respond to the electric field. That is, the electrons vibrating along the wire 71 act on the magnetic field. Further, coil 11 and coil 12 function with respect to an electric field.
  • the same effect as the wave control medium having the metamaterial part 50 can be obtained by the wave control medium having the metamaterial part 70.
  • Example of a wave control medium having a metamaterial part including a plate structure and a spiral structure has a combination of two or more types of structures. May have. Thereby, for example, each structure can be made to function respectively with respect to an electric field and a magnetic field that constitute electromagnetic waves, that is, each structure can be made to share functions.
  • each structure can be made to function respectively with respect to an electric field and a magnetic field that constitute electromagnetic waves, that is, each structure can be made to share functions.
  • a wire structure is combined with a helical structure
  • a plate structure may be combined. That is, in one embodiment, the metamaterial portion may include at least two types of structures, and the at least two types of structures do not need to be in contact with each other. Further, the metamaterial portion may include at least two types of structures, and at least one of the at least two types of structures may have a plate shape. Examples of combinations of these structures will be described below.
  • Example 1 Another example of the metamaterial portion included in the wave control medium of the present disclosure will be described with reference to FIG. 12.
  • the metamaterial section 80 shown in the figure may have the same configuration as the metamaterial section 10 except that the double coil structure is combined with the plate structure. That is, the explanation regarding the metamaterial section 10 also applies to the metamaterial section 80.
  • the metamaterial portion 80 also forms a part of the unit structure of the metamaterial, as described in (1) to (4) above. As described in (1) to (4) above, the metamaterial portion 80 is in contact with the matching element, and the matching element is in contact with the base.
  • the wave control medium of the present disclosure may have a three-dimensional fine structure including the metamaterial portion 80, the matching element, and the base.
  • the metamaterial section 80 includes a coil 11 and a coil 12 similarly to the metamaterial section 10. Furthermore, the metamaterial part 80 is provided with a thin plate-like plate 81 extending in a direction parallel to the central axis of the helical structure of the coil 11 and the coil 12 on the outside of the coil 11 and the coil 12. The plate 81 is spaced apart from the coil 12 by a minute distance.
  • Plate 81 may be a plate made of any one of metal, dielectric, magnetic, semiconductor, and superconductor, or may be made of any one of these materials.
  • the plate may be formed from a combination of two or more materials.
  • the plate 81 may be made of the same material as the coils 11 and 12, or may be made of a different material.
  • the number of plates 81 is not limited to one, but may be two or more.
  • the plate 81 may be provided at the central axis position of the spiral structure inside the coil 11 and spaced apart from the coil 11 in the direction in which the central axis extends. In this case, since the plate 81 and the coil 11 play the role of a capacitor, the capacitance can be increased compared to the case without the plate.
  • the metamaterial part 80 is configured so that the electric field direction of the applied radio wave and the vibration direction of the electrons in which the plate 81 extends coincide with each other, and the metamaterial part 80 is electromagnetically induced by the magnetic field direction of the applied radio wave and the annular current flowing in the coils 11 and 12.
  • the direction of the magnetic force may be orthogonal to the direction of the magnetic force. This causes plate 81 to respond to a magnetic field, and coils 11 and 12 to respond to an electric field. That is, the electrons vibrating along the plate 81 function with respect to the magnetic field. Further, coil 11 and coil 12 function with respect to an electric field.
  • the wave control medium having the metamaterial portion 80 is a combination of a plurality of structures, so that the relative magnetic permeability and relative permittivity can be controlled to desired values with a high degree of freedom.
  • the structure of the plate 81 is combined with the spiral structure of the coils 11 and 12, so that each of them can share the role of the function.
  • the relative magnetic permeability and/or relative dielectric constant can be finely adjusted.
  • Example 2 Another example of a metamaterial portion including a plate structure and a spiral structure will be described with reference to FIG. 13.
  • the metamaterial section 90 shown in the figure is the same as the metamaterial section 80 except that a plate is arranged such that the plane of the plate is perpendicular to the central axis of the coil. That is, the explanation regarding the metamaterial section 80 also applies to the metamaterial section 90.
  • the metamaterial part 90 has a plate 91.
  • the plate 91 is disposed outside the coils 11 and 12 (particularly outside the bottom side of the coils), and is arranged so that the surface of the plate 91 is perpendicular to the central axis of the helical structure of the coils 11 and 12. It is located in Plate 91 has a plate-like shape. Furthermore, the plate 91 is placed apart from the coil 12 by a minute distance.
  • the metamaterial part 90 is configured so that the direction of the electric field of the applied radio wave and the vibration direction of the electrons extending through the plate 91 match, and the magnetic field direction of the applied radio wave and the annular current flowing in the coils 11 and 12 generate electromagnetic waves. Assume that the direction of the induced magnetic force matches. At this time, the plate 91 functions as an electric field, and the coils 11 and 12 function as a magnetic field. That is, the electrons vibrating along the plate 91 function in response to an electric field.
  • the metamaterial section 90 can control the relative permittivity and relative magnetic permeability to desired values with a high degree of freedom by combining a plurality of structures.
  • the metamaterial part 90 has the structure of the plate 81 in addition to the spiral structure of the coils 11 and 12, so that each of them can share the role of the function, and the relative dielectric constant and/or the relative magnetic permeability can be finely adjusted.
  • Example of wave control medium having a metamaterial portion including a spherical structure and a helical structure An example of the configuration of a metamaterial portion including a spherical structure and a helical structure will be described with reference to FIG. 14.
  • an example of the configuration of the metamaterial section is shown in a perspective view format.
  • the metamaterial section 95 shown in the figure has the same structure as the metamaterial section 10 except that a spherical structure is combined with a double coil structure. That is, in one embodiment, the metamaterial portion may include at least two types of structures, and the at least two types of structures do not need to be in contact with each other. Further, the metamaterial portion may include at least two types of structures, and at least one of the at least two types of structures may have a spherical shape.
  • the metamaterial section 95 like the metamaterial section 10, includes a coil 11 and a coil 12, which are three-dimensional microstructures. Furthermore, the metamaterial portion 95 is provided with a plurality of spheres 96 arranged at the central axis position of the helical structure of the coil 11 along the direction in which the central axis extends. The sphere 96 is spaced apart from the coil 11 by a minute distance.
  • the sphere 96 may be made of any one of metal, dielectric, magnetic, semiconductor, and superconductor, or may be made of two or more of these materials. It may also be formed from a combination of materials. Moreover, the material of the sphere 96 may be the same as that of the coils 11 and 12, but may be different. Furthermore, the number of plates 96 may be one or two or more. Note that the sphere 96 may be placed inside the coil 11 or may be placed on the outer mold of the coil 12.
  • the metamaterial part 95 is configured such that the direction of the electric field of the applied radio wave and the vibration direction of the electrons arranged in the sphere 96 match, and electromagnetic induction is caused by the direction of the magnetic field of the applied radio wave and the annular current flowing in the coils 11 and 12. Assume that the direction of the magnetic force is perpendicular to the direction of the magnetic force. At this time, the sphere 96 responds to the magnetic field, and the coils 11 and 12 respond to the electric field. That is, the electrons vibrating along the sphere 96 function with respect to the magnetic field. Further, coil 11 and coil 12 function with respect to an electric field.
  • the metamaterial part 95 it is possible to obtain the same effect as the metamaterial part 10, and furthermore, by having the structure of the sphere 101 in addition to the spiral structure of the coils 11 and 12, the role of each function can be divided.
  • the relative magnetic permeability and/or relative dielectric constant can be finely adjusted.
  • the metamaterial portion 95 also functions as a capacitor between the sphere 96 and the coil 11, the capacitance can be increased compared to the case without the sphere.
  • the metamaterial part included in the wave control medium of the present disclosure may have a mushroom structure. Even in a wave control medium having a mushroom-structured metamaterial part, the effect of the matching element is exhibited. This implementation will be described below with reference to FIGS. 15A and 15B.
  • FIG. 15A is a schematic side view of the wave control medium.
  • FIG. 15B is a schematic perspective view showing a state in which the wave control medium is arranged in an array.
  • the wave control medium 200 shown in FIG. 15A has a metamaterial part 201, a matching element 202, and a base part 203.
  • the materials of these three elements are as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanations also apply to this embodiment.
  • the metamaterial portion 201 has a structure including a portion 204 corresponding to a mushroom stalk and a portion 205 corresponding to a mushroom cap.
  • a portion 204 corresponding to the handle is in contact with the matching element 202 .
  • the metamaterial portion 201 is in contact with the matching element 202 but may not be in contact with the base portion 203.
  • Matching element 202 is arranged between metamaterial section 201 and base 203. More specifically, the matching element 202 is in contact with the metamaterial portion 201 (particularly the portion 211 corresponding to the handle) and is in contact with the base portion 203.
  • the matching element 202 is configured to exist on a portion of the surface of the base 203, but as shown in FIG. 15B, the matching element 202 may be present over the entire surface of the base 203. That is, layers of matching elements 202 may be stacked on the surface of base 203.
  • the base portion 203 is as described in 1.1 or 1.2 above, and that description also applies to this embodiment.
  • a plurality of wave control media 200 having mushroom-shaped metamaterial parts may be arranged in an array.
  • a plurality of wave control media 200 may be arranged in this manner to form a wave control member (or wave control element) 210.
  • wave control member or wave control element
  • FIG. 15B a plurality of wave control media 200 having mushroom-shaped metamaterial parts may be arranged in an array.
  • a plurality of wave control media 200 may be arranged in this manner to form a wave control member (or wave control element) 210.
  • the number of wave control media included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to eight.
  • a wave control member or wave control element according to the present disclosure may have multiple wave control media.
  • the matching element 212 shown in the figure exists as a film (or as a layer) on the surface of the base 203. That is, a plurality of mushroom-shaped metamaterial parts are arranged on one matching element 202 (particularly on the film-like matching element 202).
  • the base 203 shown in the same figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and that explanation also applies to this embodiment.
  • the metamaterial portion included in the wave control medium of the present disclosure may have a sphere structure or a patch structure.
  • the spherical structure may be a spherical structure or a circular plate structure. Even in a wave control medium having a metamaterial portion having such a structure, the effect of the matching element is exhibited.
  • FIGS. 16A-C This embodiment will be described below with reference to FIGS. 16A-C.
  • FIG. 16A is a schematic diagram of the top surface of a wave control medium having a sphere-type metamaterial portion.
  • FIG. 16B is a schematic perspective view showing a state in which the wave control medium is arranged in an array.
  • FIG. 16C is a schematic perspective view showing a state in which wave control media having patch-type metamaterial portions are arranged in an array.
  • the wave control medium 300 shown in FIG. 16A has a metamaterial part 301, a matching element 302, and a base part 303.
  • the materials of these three elements are as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanations also apply to this embodiment.
  • the metamaterial part 301 has a sphere structure (particularly a circular plate structure).
  • One surface of the circular flat plate is in contact with the matching element 302.
  • the metamaterial portion 301 is in contact with the matching element 302 but may not be in contact with the base portion 303.
  • the matching element 302 is arranged between the metamaterial part 301 and the base part 303. More specifically, the matching element 302 is in contact with the metamaterial part 301 (particularly one surface of the circular flat plate) and in contact with the base part 303. In FIG. 16A, the matching element 302 is configured to exist over almost the entire surface of the base 303 (that is, the matching element 302 is stacked on the base 303), but it is present in a part of the base 303. You may.
  • the base portion 303 is as described in 1.1 or 1.2 above, and that description also applies to this embodiment.
  • a plurality of wave control medium units having sphere-shaped metamaterial parts may be arranged in an array.
  • a plurality of wave control media may be arranged to form a wave control member (or wave control element) 310.
  • wave control member or wave control element
  • the number of wave control medium units included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to eight. Needless to say, the wave control member or wave control element according to the present disclosure may have a large number of wave control medium units.
  • the matching element 302 shown in the figure exists as a film (or as a layer) on the surface of the base 303. That is, a plurality of sphere-type (circular plate-type) metamaterial parts are arranged on one matching element 302 (particularly on the film-like matching element 302).
  • the base 303 shown in the figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanation also applies to this embodiment.
  • a plurality of wave control medium units having patch-shaped metamaterial parts may be arranged in an array.
  • a plurality of wave control media may be arranged to form a wave control member (or wave control element) 320.
  • wave control member or wave control element
  • only eight wave control media are shown for convenience of explanation, but the number of wave control medium units included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to this number.
  • the matching element 322 shown in the figure exists as a film (or as a layer) on the surface of the base 323. That is, a plurality of patch-type (rectangular plate-type) metamaterial parts are arranged on one matching element 322 (particularly on the film-like matching element 322).
  • the base portion 323 shown in the figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanation also applies to this embodiment.
  • the metamaterial portion included in the wave control medium of the present disclosure may have a laminate structure. Even in a wave control medium having a metamaterial portion having this structure, the effect of the matching element is exhibited. This implementation will be described below with reference to FIGS. 17A and B.
  • FIG. 17A is a schematic side view of a wave control medium having a laminated metamaterial portion.
  • FIG. 17B is a schematic perspective view showing a state in which the wave control medium is arranged in an array.
  • the wave control medium 400 shown in FIG. 17A has a metamaterial part 401, a matching element 402, and a base part 403.
  • the materials of these three elements are as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanations also apply to this embodiment.
  • the metamaterial portion 301 has a laminate structure, and the laminate has a structure in which two layers 404 and 405 made of different materials are alternately laminated.
  • the two layers may be, for example, a metal layer 404 and a dielectric layer 405, but are not limited thereto.
  • the two layers may be any two of a metal layer, a dielectric layer, a magnetic layer, a conductor layer, a metal oxide layer, a semiconductor layer, and a superconductor layer.
  • the two layers are a "metal layer or a metal oxide layer” and "any one of a dielectric layer, a magnetic layer, a conductor layer, a semiconductor layer, and a superconductor layer.” It may be a combination, and particularly preferably a combination of "a metal layer or a metal oxide layer” and "any one of a dielectric layer, a magnetic layer, and a conductive layer.”
  • the metamaterial portion 401 is in contact with the matching element 402 but may not be in contact with the base portion 403. As shown in the figure, the metamaterial part 401 is arranged on the matching element 402 so that the laminated surface of its laminated structure is approximately parallel to the laminated surface of the matching element 402 or the laminated surface of the base 403. good.
  • Matching element 402 is arranged between metamaterial section 401 and base section 403. More specifically, the matching element 402 is in contact with a non-laminated surface of the layers of the laminate structure of the metamaterial portion 401 and is in contact with the base 303 .
  • the matching element 402 is configured to exist over almost the entire surface of the base 403 (that is, the matching element 402 is stacked on the base 403), but the matching element 402 is present in a part of the base 403. You may.
  • the base portion 403 is as described in 1.1 or 1.2 above, and that description also applies to this embodiment.
  • a plurality of wave control medium units having stacked metamaterial parts may be arranged in an array.
  • a plurality of wave control media may be arranged to form a wave control member (or wave control element) 410.
  • wave control member or wave control element
  • only eight wave control media are shown for convenience of explanation, but the number of wave control medium units included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to this number.
  • the matching element 402 shown in the figure exists as a film (or as a layer) on the surface of the base 403. That is, a plurality of laminated metamaterial parts are arranged on one matching element 402 (particularly on the film-like matching element 302).
  • the base 403 shown in the figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanation also applies to this embodiment.
  • the metamaterial part included in the wave control medium of the present disclosure may have a wire structure. Even in a wave control medium having a metamaterial portion having this structure, the effect of the matching element is exhibited. This implementation will be described below with reference to FIGS. 18A-E.
  • FIG. 18A is a schematic side view of a wave control medium having a wire-type metamaterial part.
  • the wave control medium in the figure is configured such that one of the two ends of the wire shape in the longitudinal direction of the wire-shaped metamaterial portion contacts the matching element. That is, the metamaterial part is arranged so that the wire stands on the matching element.
  • FIGS. 18B and 18C are schematic perspective views showing a state in which the wave control medium is arranged in an array.
  • FIG. 18C is a schematic diagram of the top surface of a wave control medium having a wire-type metamaterial portion.
  • the wave control medium in the figure is configured such that a surface or side of the wire-shaped metamaterial part that exists in the longitudinal direction of the wire is in contact with the matching element. That is, the metamaterial portion is arranged such that the wire lies over the matching element.
  • FIG. 18D is a schematic perspective view showing a state in which the wave control medium is arranged in an array.
  • the wave control medium 500 shown in FIG. 18A has a metamaterial portion 501, a matching element 502, and a base portion 503.
  • the materials of these three elements are as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanations also apply to this embodiment.
  • the metamaterial part 501 has a wire structure as shown in the figure. One end of the two longitudinal ends of the wire-structured metamaterial section 501 is in contact with the matching element 502 .
  • the metamaterial portion 501 does not need to be in contact with the base portion 503.
  • the metamaterial part 501 may be arranged so as to stand on the matching element 502, and in particular may be arranged so as to stand perpendicularly to the plane of the base part 503.
  • the matching element 502 is arranged between the metamaterial part 501 and the base part 503. More specifically, the matching element 502 is in contact with a non-stacked surface of the layers of the laminate structure of the metamaterial portion 401 and is in contact with the base 303 .
  • a plurality of wave control medium units having wire-shaped metamaterial portions 511 may be arranged in an array.
  • a plurality of wave control media may be arranged to form a wave control member (or wave control element) 510.
  • wave control member or wave control element
  • only eight wave control media are shown for convenience of explanation, but the number of wave control medium units included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to this number.
  • the matching element 512 shown in the figure is arranged only on the surface of the base 513 where the metamaterial portion exists.
  • a plurality of matching elements 512 are spaced apart from each other and arranged on the base 513, and one wire-type metamaterial section is arranged on each matching element.
  • the base 513 shown in the same figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanation also applies to this embodiment.
  • FIG. 18B a plurality of matching elements are arranged on the base, and a metamaterial part is arranged on each matching element.
  • a plurality of metamaterial parts may be arranged on one matching element. This will be explained with reference to FIG. 18C.
  • FIG. 18C shows a wave control member (or wave control element) 520 in which a plurality of wave control medium units each having a wire-shaped metamaterial portion 521 are arranged in an array.
  • wave control member or wave control element
  • FIG. 18C shows a wave control member (or wave control element) 520 in which a plurality of wave control medium units each having a wire-shaped metamaterial portion 521 are arranged in an array.
  • only eight wave control media are shown for convenience of explanation, but the number of wave control medium units included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to this number.
  • the matching element 522 shown in the figure exists over the entire surface of the base 523, and the matching element 522 is configured to exist over almost the entire surface of the base 523.
  • the base portion 523 shown in the figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanation also applies to this embodiment.
  • the wave control medium 530 shown in FIG. 18D has a metamaterial portion 531, a matching element 532, and a base portion 533.
  • the materials of these three elements are as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanations also apply to this embodiment.
  • the metamaterial portion 531 has a wire structure as shown in the figure. One of the longitudinal surfaces of the wire-structured metamaterial portion 531 is in contact with the matching element 532 . The metamaterial portion 531 does not need to be in contact with the base portion 533. As shown in the figure, the metamaterial portion 531 may be placed so as to lie on the matching element 532.
  • the matching element 532 is arranged between the metamaterial part 531 and the base part 533. More specifically, the matching element 502 is in contact with a non-stacked surface of the layers of the laminate structure of the metamaterial portion 401 and is in contact with the base 303 .
  • a plurality of wave control medium units having wire-shaped metamaterial portions 541 may be arranged in an array.
  • a plurality of wave control media may be arranged to form a wave control member (or wave control element) 510.
  • wave control member or wave control element
  • only eight wave control media are shown for convenience of explanation, but the number of wave control medium units included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to this number.
  • the matching element 542 shown in the figure exists over the entire surface of the base 543, as explained above, it may be arranged only in the part where the metamaterial part exists.
  • the base 543 shown in the figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanation also applies to this embodiment.
  • the metamaterial part included in the wave control medium of the present disclosure may have a ring structure. Even in a wave control medium having a metamaterial portion having this structure, the effect of the matching element is exhibited. This implementation will be described below with reference to FIGS. 19A-D.
  • FIG. 19A is a schematic side view of a wave control medium having a ring-shaped metamaterial part.
  • a wave control medium 600 shown in the figure has a metamaterial portion 601, a matching element 602, and a base portion 603.
  • the materials of these three elements are as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanations also apply to this embodiment.
  • the ring shape of the metamaterial portion 601 may be a shape in which a portion of the ring is missing, like the letter U.
  • the lower part of the U letter in the ring-shaped metamaterial part 601 is in contact with the matching element 602, and the missing part is located at the farthest position from the matching element 602. It is composed of That is, the metamaterial part is arranged so that the letter U stands on the matching element.
  • the matching element 602 is arranged between the metamaterial part 601 and the base part 603. More specifically, matching element 602 is in contact with the lower portion of metamaterial portion 601 and in contact with base 603 .
  • the base portion 603 is as described in 1.1 or 1.2 above, and the description also applies to this embodiment.
  • FIG. 19B is a schematic perspective view showing a state in which the wave control medium is arranged in an array.
  • a plurality of wave control medium units each having a ring-shaped metamaterial portion 611 may be arranged in an array.
  • a plurality of wave control media may be arranged to form a wave control member (or wave control element) 610.
  • wave control member or wave control element
  • only eight wave control media are shown for convenience of explanation, but the number of wave control medium units included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to this number.
  • the matching element 612 shown in the figure is laminated over the entire surface of the base 613, and is, for example, a film laminated on the base 613.
  • the base 613 shown in the figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanation also applies to this embodiment.
  • FIG. 19C is a schematic diagram of the top surface of a wave control medium having a ring-shaped metamaterial part.
  • the wave control medium 620 shown in the figure has a metamaterial part 621, a matching element 622, and a base part 623.
  • the materials of these three elements are as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanations also apply to this embodiment.
  • the wave control medium 620 in the figure is configured such that the ring-shaped letter U is written on the matching element. That is, the metamaterial portion 621 is arranged so that the ring-shaped U character lies on the matching element 622.
  • FIG. 19D shows a wave control member (or wave control element) 630 in which a plurality of wave control medium units each having a ring-shaped metamaterial portion 631 are arranged in an array.
  • a wave control member or wave control element 630 in which a plurality of wave control medium units each having a ring-shaped metamaterial portion 631 are arranged in an array.
  • only eight wave control media are shown for convenience of explanation, but the number of wave control medium units included in the wave control member or wave control element according to the present disclosure is not limited to this number.
  • the matching element 632 shown in the figure exists over the entire surface of the base 633, and the matching element 632 is configured to exist over almost the entire surface of the base 633.
  • the base 633 shown in the figure is as explained in 1.1 or 1.2 above, and the explanation also applies to this embodiment.
  • FIG. 20 Second embodiment (electromagnetic wave absorbing member)
  • an electromagnetic wave absorbing member according to the present disclosure will be described.
  • the figure shows a configuration example of an electromagnetic wave absorbing member 710 according to the present disclosure.
  • This figure is a schematic cross-sectional view of a plane perpendicular to the extending direction of the electromagnetic wave absorbing member 110.
  • the cross section of the electromagnetic wave absorbing member 710 may have a rectangular shape as shown in the figure, but may have another shape.
  • the electromagnetic wave absorbing member 710 includes a support 711 and a wave control member 712 located on the support 711.
  • the electromagnetic wave absorbing member 710 may have a sheet shape in which the support body 711 and the wave control member 712 are stacked on top of each other, but may have other shapes depending on the shapes of the support body 711 and the wave control member 712. .
  • the support body 711 may be made of metal, dielectric, or resin.
  • the support 711 may be in the form of a layer, a sheet, or a film, for example.
  • the wave control member 712 is configured as described in 1. above. It may be a wave control member in which any of the wave control media described in 1. above is arranged in an array, or 1. above.
  • the wave control member may include any of the wave control media described in .
  • the wave control member 712 may be in the form of a layer, a sheet, or a film.
  • the refractive index of the wave control member 712 may be controlled such that the wave control member 712 absorbs electromagnetic waves.
  • the wave control member 712 whose refractive index is controlled in this manner allows the electromagnetic wave absorbing member 710 to be used as a member that absorbs irradiated electromagnetic waves.
  • the refractive index of the wave control medium 712 may be controlled so that the wave control medium 712 blocks electromagnetic waves.
  • the electromagnetic wave absorbing member 710 may be used as a member that blocks irradiated electromagnetic waves.
  • the electromagnetic wave absorbing member 710 may be used in a communication device that performs communication using electromagnetic waves, a detection device that performs detection using electromagnetic waves, or the like.
  • Examples of the communication device include a communication device for ETC and an IC card (IC chip) reader.
  • the detection device can be applied to a sensor that uses electromagnetic waves, such as a radar system (in particular, components of a radar system, such as an antenna, a transmitter, and a receiver).
  • Electromagnetic wave absorbing member 710 may be included as an element of such a device.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a plane perpendicular to the extending direction of the electromagnetic waveguide.
  • the cross section of the electromagnetic waveguide 720 may have a rectangular shape as shown in the figure, but may have another shape, such as a circle or an ellipse.
  • the electromagnetic waveguide 720 includes a support 721, and a waveguide 723 and a medium 722 that are present on the support 721.
  • the electromagnetic waveguide 720 is configured such that a waveguide 723 is surrounded by a support 721 and a medium 722.
  • the support body 721 may be formed of silicon (Si), metal, dielectric, or resin, for example.
  • the medium 722 may be formed of silicon dioxide (SiO 2 ) or a dielectric, for example.
  • the waveguide 723 is constructed as described in 1. above. It may be a wave control member in which any of the wave control media described in 1. above is arranged in an array, or 1. above.
  • the wave control member may include any of the wave control media described in .
  • the waveguide 723 may have a linear shape.
  • the cross-sectional shape of the waveguide 723 does not have to be rectangular as shown in the figure, and may be, for example, circular or elliptical.
  • the electromagnetic wave waveguide 720 is configured such that electromagnetic waves travel within the waveguide 123.
  • the refractive index of the waveguide 123 may be controlled, and the materials of the support body 721 and the medium 722 may be appropriately selected by those skilled in the art.
  • the electromagnetic waveguide 720 may be included in, for example, an information processing device, and in particular may be included in an arithmetic element or a memory element.
  • FIG. 22 (2) Configuration example 2 of electromagnetic waveguide
  • an electromagnetic waveguide 730 according to the present disclosure will be described.
  • This figure is a schematic cross-sectional view of a plane perpendicular to the extending direction of the electromagnetic waveguide.
  • the cross section of the electromagnetic waveguide 730 may have a rectangular shape as shown in the figure, but may have another shape, such as a circle or an ellipse.
  • the electromagnetic waveguide 730 includes a support 731 , a waveguide 733 and a medium layer 734 existing on the support 731 , and a medium 732 . As shown in the figure, the waveguide 733 is surrounded by a medium layer 734 and a support 731. A medium 732 is configured to surround the medium layer 734.
  • the support 731 and the medium 732 may be the same as the support 721 and the medium 722, and the description thereof also applies to the support 731 and the medium 732.
  • the waveguide 733 is constructed as described in 1. above. It may be a wave control member in which any of the wave control media described in 1. above is arranged in an array, or 1. above.
  • the wave control member may include any of the wave control media described in .
  • the waveguide 733 may have a linear shape.
  • the cross-sectional shape of the waveguide 733 does not have to be rectangular as shown in the figure, but may be circular or elliptical, for example.
  • the medium layer 734 is arranged to surround the waveguide 733, and may be laminated around the waveguide 733 in a layered manner.
  • the medium layer 734 may be made of silicon (Si) or resin.
  • the electromagnetic wave waveguide 720 is configured such that electromagnetic waves travel within the waveguide 123.
  • the refractive index of the waveguide 123 may be controlled, and the materials of the support body 721 and the medium 722 may be appropriately selected by those skilled in the art.
  • the electromagnetic waveguide 720 may be included in, for example, an information processing device, and in particular may be included in an arithmetic element or a memory element.
  • FIG. 23 The figure is a graph illustrating an example of the fractional bandwidth of a metamaterial having a wave control medium according to the present disclosure including a metamaterial portion with a helical structure.
  • the vertical axis of the graph shows the frequency f
  • the horizontal axis shows the frequency band B
  • a curve K shows the relationship between the bandwidth B and the frequency f of the metamaterial having the wave control medium.
  • the bandwidth refers to the distance between bands at a frequency of 2-1/2 of the peak frequency
  • the fractional bandwidth refers to the bandwidth divided by the peak frequency, which is the center frequency.
  • the peak frequency is fc in the band Bc
  • the frequency f1 is 2-1/2 of the peak frequency in the bands B1 and B2. Therefore, for curve K, the bandwidth is B2-B1 and the fractional bandwidth is (B2-B1)/fc.
  • the fractional bandwidth of the response of the metamaterial is 30% or more, and the absorption intensity in the fractional bandwidth is 50% or more.
  • the present disclosure provides a wave control element or a wave control device that includes the wave control medium described above, has a response fractional bandwidth of 30% or more, and has an absorption intensity of 50% or more in the fractional bandwidth.
  • this wave control element may be one in which the wave control medium is integrated into an array structure, or may be one in which a plurality of wave control media are arranged in a dispersed manner.
  • the metamaterial (particularly a wave control element or a wave control member) according to the present disclosure may be used, for example, in various devices, such as a wave control device (for example, a wave control device that transmits and receives or receives and emits light); , antennas, such as small antennas and low profile antennas). That is, the present disclosure provides these devices that include the metamaterial.
  • the metamaterial according to the present disclosure is, for example, a frequency selection filter, an artificial magnetic conductor, an electro bandgap member, a noise countermeasure member, an isolator, a radio wave lens, a radar member, an optical lens, an optical film, an optical element for terahertz, and an optical camouflage member.
  • Metamaterials according to the present disclosure may also be used in devices that perform electromagnetic wave modulation, demodulation, or wavelength conversion, nonlinear devices, speakers, and other devices. That is, the present disclosure also provides these devices having the metamaterial.
  • a wave control medium having a base and a metamaterial part also referred to as a "wave control medium of a reference example”
  • a wave control medium having a base, a matching element, and a metamaterial part also referred to as a "wave control medium of an example”
  • FIG. 24A The structure of the reference example wave control medium used in the simulation is shown in FIG. 24A. Moreover, the wave control medium of the example used in the simulation is shown in FIG. 24B.
  • the wave control medium shown in the left diagram of FIG. 24A has a metamaterial portion M having a helical structure and a base portion S in which the metamaterial portion is disposed.
  • the impedance of the metamaterial part is Z1
  • the impedance of the base is Z2.
  • the right diagram of the figure schematically shows the impedance of these components, the horizontal axis is the impedance value, and the vertical axis is indicated by the arrow in the left diagram from top to bottom. corresponds to the position on the axis. Note that in the right figure, the direction of the arrow is opposite to that in the left figure in order to correspond to the traveling direction of the incident wave. As shown in the right figure, the difference between the impedances Z1 and Z3 is large, that is, the impedance value changes significantly between the metamaterial part M and the base part S.
  • the wave control medium shown in the left diagram of FIG. 24B includes a helical-structured metamaterial part M, a base S where the metamaterial part is arranged, and a matching element E arranged between the metamaterial part and the base. has.
  • the impedance of the metamaterial part is Z1
  • the impedance of the base is Z2.
  • the impedance of the matching element E is Z3.
  • the right diagram of the figure schematically shows the impedance of these components, the horizontal axis is the impedance value, and the vertical axis is indicated by the arrow in the left diagram from top to bottom. corresponds to the position on the axis. Note that in the right figure, the direction of the arrow is opposite to that in the left figure in order to correspond to the traveling direction of the incident wave.
  • the difference between the impedances Z1 and Z3 is large, but since the matching element E is arranged between the metamaterial part M and the base part S, the change in impedance value is gentle. It is thought that it has become.
  • the method of the simulation was as follows. For the electromagnetic wave absorption characteristics, electromagnetic field analysis using the finite element method was used. As shown in FIG. 25, Floquet Port 1 and Floquet Port 2 were placed on the upper and lower surfaces of the calculation area, respectively, and a plane wave was incident vertically toward the substrate (corresponding to the base). In addition, periodic boundary conditions were set on the sides of the calculation domain.
  • FIG. 26A is a simulation result regarding the wave control medium of the reference example
  • FIG. 26B is a simulation result regarding the wave control medium of the example.
  • the reflection intensity (Reflec_LCP) of left-handed circularly polarized waves also referred to as left-handed circularly polarized waves, LCP, or Left Circular Polarization
  • LCP left-handed circularly polarized waves
  • the transmission intensity (Trans_LCP) of left-handed circularly polarized waves was 0 over the simulated wavelength range in both the wave control medium of the reference example and the wave control medium of the example.
  • a three-dimensional microstructure having a base, a metamaterial part, and a matching element disposed between the base and the metamaterial part
  • the three-dimensional microstructure is formed from a material selected from any one of a metal, a dielectric, a magnetic material, an electric conductor, a metal oxide, a semiconductor, and a superconductor, or a combination of a plurality of these.
  • wave control medium [2] The wave control medium according to [1], wherein the metamaterial portion has a spiral structure, a multilayer structure, a conical structure, a wire structure, a ring structure, a mushroom structure, or a sphere structure.
  • the metamaterial part has at least two types of structures, the at least two types of structures are not in contact with each other; The wave control medium according to any one of [1] to [5].
  • the metamaterial part has at least two types of structures, The at least two types of structures have continuous structures that are not in contact with each other and are intertwined with each other.
  • the wave control medium according to any one of [1] to [5].
  • the metamaterial part has at least two types of structures, At least one of the at least two types of structures has a wire shape, a plate shape, or a spherical shape.
  • a wave control member comprising the wave control medium according to any one of [1] to [8].
  • the fractional bandwidth of the response of the wave control member is 30% or more, and The absorption intensity in the fractional bandwidth is 50% or more, The wave control member according to [9].
  • a plurality of metamaterial parts are arranged on one matching element, The wave control member according to any one of [9] to [11].
  • the wave control member according to [14], wherein the plurality of matching elements constituting the plurality of combinations are configured not to be in contact with each other.
  • a wave control element comprising the wave control medium according to any one of [1] to [8].
  • the fractional bandwidth of the response of the wave control element is 30% or more, and The absorption intensity in the fractional bandwidth is 50% or more, The wave control element according to [16].
  • a wave control device comprising a metamaterial having the wave control medium according to any one of [1] to [8].
  • a wave control device comprising a sensor having the wave control member according to any one of [9] to [12].
  • a wave control device that transmits and receives or receives and emits light, including the wave control medium according to any one of [1] to [8].
  • the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, etc. mentioned in the above-mentioned embodiments and examples are merely examples, and different configurations, methods, processes, shapes, materials, and values may be used as necessary. Numerical values etc. may also be used. Further, the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, etc. of the embodiments and examples described above can be combined with each other without departing from the gist of the present disclosure.
  • a numerical range indicated using “ ⁇ ” indicates a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as the minimum value and maximum value, respectively.
  • the upper limit or lower limit of the numerical range of one step may be replaced with the upper limit or lower limit of the numerical range of another step.

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Abstract

メタマテリアル等を小型化および広帯域化しつつ、波動を吸収して制御することが可能な波動制御媒質を提供すること。　本開示は、基部と、メタマテリアル部と、前記基部および前記メタマテリアル部の間に配置された整合素子と、を有する３次元微細構造体を備え、前記３次元微細構造体が、金属、誘電体、磁性体、導電体、金属酸化物、半導体、及び超伝導体のいずれか一つ、または、これらの複数の組合せから選択された材料から形成される波動制御媒質を提供する。前記メタマテリアル部は、らせん構造、多層構造、円錐構造、ワイヤ構造、リング構造、マッシュルーム構造、又はスフィア構造を有してよい。

Description

波動制御媒質、波動制御素子、波動制御部材、及び波動制御装置
　本開示は、波動制御媒質、波動制御素子、波動制御部材、及び波動制御装置に関する。より特には、本開示は、人工的な構造体により波動を制御するように構成された波動制御媒質、並びに、当該波動制御媒質を含む波動制御素子又は波動制御部材、並びに、当該波動制御素子又は当該波動制御部材を有する波動制御装置に関する。
　メタマテリアルは、人工的に形成された単位構造体を多数有する構造を有し、当該構造により物質の特性が制御される。当該構造によって、例えば誘電率および透磁率が制御され、例えば電磁波などの波動を制御することが可能となる。
　メタマテリアルは、例えば負の屈折率など、通常の材料では発揮できない特性を有する。このような特性に基づき、メタマテリアルを、例えば電波、光波、及び音波などの波の反射、遮蔽、吸収、又は位相変調のために用いることが提案されている。
　メタマテリアルを小型の電子機器において利用することが提案されている。これに伴い、メタマテリアルの小型化に関する提案がこれまでにいくつか行われている。例えば、下記特許文献１に記載の発明は、小型化可能な左手系メタマテリアルを提供することを課題とするものであり、同文献には、各々が所定の波長に対して負の誘電率を生じる複数の第１の共振器（１００ａ：４１０：１００）を備え、前記第１の共振器の各々は、内部スペースを有しており、各々が前記所定の波長に対して負の透磁率を生じる複数の第２の共振器（１００ｂ：４２０：５１０，５２０）と、前記第１の共振器および前記第２の共振器の位置を固定する支持部材（１０）とを備え、前記支持部材は、前記第２の共振器の各々を、前記複数の第１の共振器の内部に固定し、かつ、前記複数の第１の共振器が空間的に連続するように前記複数の第１の共振器を固定する、メタマテリアルが開示されている。また、下記非特許文献１には、２次元の正方格子の基部上に3次元のらせん部を配置した構造のメタマテリアルが開示されている。
国際公開第２０１０／０２６９０７号
SCIENCE 18 SEPTEMBER 2009: Vol. 325, Issue 5947, pp. 1513-1515, "Gold Helix Photonic Metamaterial as Broadband Circular Polarizer", Justyna K. Gansel, Michael Thiel, Michael S. Rill, Manuel Decker, Klaus Bade, Volker Saile, Georg von Freymann, Stefan Linden and Martin Wegener
　メタマテリアルの単位構造体である波動制御媒質は、例えば対象とする波長の１／１０程度のサイズを有する。当該単位構造体が、数単位程度又はそれ以上のアレイ構造として配置されることで、メタマテリアルとしての機能を発揮しうる。例えばマイクロ波又は可視聴域の音波などの長い波長を持つ波を制御するためには、メタマテリアルの構造も波長に応じて拡大し、これに伴い大きなフットプリントを要することになる。このことは、メタマテリアルを小型電子機器で採用する場合に特に問題となる。
　また、メタマテリアルの機能は、波動と構造の相互作用による共振現象に基づくものである。そのため、共振周波数以外の周波数では、その応答強度が急激に縮小することがあり、すなわち応答する周波数が狭帯域となりうる。これは広帯域の周波数を取り扱うことが求められる場合に特に問題となる。
　また、メタマテリアルは、波を反射してしまう場合がある。例えば、メタマテリアルに入射した電磁波が反射されてしまうと、波動を吸収して制御するという機能を発揮することができない。
　本開示は、以上で述べた課題の少なくとも一つを解決することを目的とする。特には、本開示は、小型化することができ、広帯域の周波数に応答することができ、且つ、電磁波の反射を抑制することができる波動制御媒質を提供することを目的とする。
　本発明者は、整合素子を利用することが、上記の課題を解決するために有用であることを見出した。
　すなわち、本開示は、
　基部と、メタマテリアル部と、前記基部および前記メタマテリアル部の間に配置された整合素子と、を有する３次元微細構造体を備え、
　前記３次元微細構造体が、金属、誘電体、磁性体、導電体、金属酸化物、半導体、及び超伝導体のいずれか一つ、または、これらの複数の組合せから選択された材料から形成される
　波動制御媒質を提供する。
　前記メタマテリアル部は、らせん構造、多層構造、円錐構造、ワイヤ構造、リング構造、マッシュルーム構造、又はスフィア構造を有しうる。
　前記整合素子は、抵抗材料から形成されてよい。
　前記整合素子は、抵抗材料から形成されている被膜又は線材であってよい。
　前記整合素子は、集中定数素子であってよい。
　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有してよく、
　前記少なくとも２種の構造体は、互いに接していなくてよい。
　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有してよく、
　前記少なくとも２種の構造体は、互いに接しておらず、且つ、互いに絡み合うように形成された連続構造を有してよい。
　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、
　前記少なくとも２種の構造体のうちの少なくとも１種が、ワイヤ形状、プレート形状、又は球体形状を有してよい。
　また、本開示は、前記波動制御媒質を備えている波動制御部材も提供する。
　前記波動制御部材の応答の比帯域幅は３０％以上であり、且つ、
　前記比帯域幅における吸収強度が５０％以上であってよい。
　また、本開示は、前記波動制御媒質を有する、電磁波吸収用又は電磁波遮蔽用の波動制御部材も提供する。
　前記波動制御部材において、１つの整合素子上に複数のメタマテリアル部が配置されてよい。
　前記１つの整合素子は、前記基部上に形成された被膜であってよい。
　前記波動制御部材において、１つの基部上に、整合素子とメタマテリアル部との複数の組合せが配置されてよい。
　前記複数の組合せを構成する複数の整合素子は、互いに接していないように構成されてよい。
　また、本開示は、前記波動制御媒質を備えている波動制御素子も提供する。
　前記波動制御素子の応答の比帯域幅は３０％以上であり、且つ、
　前記比帯域幅における吸収強度が５０％以上であってよい。
　また、本開示は、前記波動制御媒質を有するメタマテリアルを備える波動制御装置も提供する。
　また、本開示は、前記波動制御部材を有するセンサを備えている波動制御装置も提供する。
　また、本開示は、前記波動制御媒質を含む、送受信または受発光を行う波動制御装置も提供する。
メタマテリアルの単位構造体の模式図を示す図である。 入射波が入射した場合におけるメタマテリアル単位構造体の挙動を説明するための図である。 メタマテリアルの単位構造体の模式図を示す図である。 入射波が入射した場合におけるメタマテリアル単位構造体の挙動を説明するための図である。 メタマテリアルの単位構造体の例を斜視図の形式で示す模式図である。 メタマテリアルの単位構造体の例を斜視図の形式で示す模式図である。 波動制御部材の構成例を示す模式図である。 波動制御部材の構成例を示す模式図である。 波動制御部材の構成例を示す模式図である。 らせん構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例を模式的に示す斜視図である。 らせん構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例を模式的に示す斜視図である。 らせん構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例を模式的に示す斜視図である。 らせん構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例を模式的に示す斜視図である。 同軸ケーブル型のメタマテリアル部の構成例の断面図を示す模式図である。 ダブルジャイロイド型のメタマテリアル部の構成例を示す模式図である。 円錐型らせん構造を有するメタマテリアル部の構成例を示す模式図である。 ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の構成例を示す模式図である。 ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の構成例を示す模式図である。 ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の構成例を示す模式図である。 プレート構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の構成例を示す模式図である。 プレート構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の構成例を示す模式図である。 球体構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の構成例を示す模式図である。 マッシュルーム構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例を示す模式図である。 マッシュルーム構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 スフィア型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例の模式図である。 スフィア型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 パッチ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 積層体型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例の模式図である。 積層体型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 ワイヤ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例の模式図である。 ワイヤ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 ワイヤ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例の模式図である。 ワイヤ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 ワイヤ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 リング型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例の模式図である。 リング型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 リング型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の構成例の模式図である。 リング型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置された状態を示す模式的な斜視図である。 本開示に従う電磁波吸収部材の構成例を示す模式図である。 本開示に従う電磁波導波路の構成例を示す模式図である。 本開示に従う電磁波導波路の構成例を示す模式図である。 比帯域幅を説明するためのグラフである。 電磁波吸収特性のシミュレーションにおいて用いられた参考例の波動制御媒質の構造を示す図である。 電磁波吸収特性のシミュレーションにおいて用いられた実施例の波動制御媒質の構造を示す図である。 電磁波吸収特性のシミュレーションの手法を説明するための図である。 参考例の波動制御媒質に関するシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例の波動制御媒質に関するシミュレーション結果を示すグラフである。
　以下、本開示の好適な実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本開示の代表的な実施形態の一例を示したものであり、本開示はこれら実施形態のみに限定されない。また、これら実施形態は互いに組み合わされてもよい。
　なお、本開示の説明は以下の順序で行う。
１　第１実施形態（波動制御媒質）
１．１　本開示の概要
（１）本開示の基本概念
（２）構造及び材料
（３）メタマテリアル
１．２　波動制御媒質の構成例（らせん構造）
（１）一巻きコイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例１
（２）一巻きコイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例２
（３）多重コイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例１
（４）多重コイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例２
（５）波動制御媒質の製造方法の例
（６）同軸ケーブル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
（７）ダブルジャイロイド型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
（８）円錐型らせん構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
（９）ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
（９－１）例１
（９－２）例２
（９－３）例３
（１０）プレート構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
（１０－１）例１
（１０－２）例２
（１１）球体構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
１．３　波動制御媒質の構成例（マッシュルーム構造）
１．４　波動制御媒質の構成例（スフィア構造又はパッチ構造）
１．５　波動制御媒質の構成例（積層体構造）
１．６　波動制御媒質の構成例（ワイヤ構造）
１．７　波動制御媒質の構成例（リング構造）
２　第２実施形態（電磁波吸収部材）
３　第３実施形態（電磁波導波路）
４　比帯域幅
５　用途の例
６　実施例
６．１　実施例１
６．２　実施例２
１　第１実施形態（波動制御媒質）
１．１　本開示の概要
（１）本開示の基本概念
　まず、電磁波や音波等の波動を制御する媒質の単位構造体である波動制御媒質を有するメタマテリアルの概要について説明する。
　メタマテリアルは、例えば、電磁波の波長より十分小さなサイズを有し、かつ内部に共振器を有する単位構造体を誘電体中に配列して構成される。なお、メタマテリアルの単位構造体（共振器）の間隔は、用いる電磁波の波長の約１／１０程度あるいはそれ以下、または、約１／５程度あるいはそれ以下に設定される。
　このような構成に設定することにより、メタマテリアルの誘電率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になり、メタマテリアルの屈折率ｎ（＝±［ε・μ］１／２）を人工的に制御することができる。特に、メタマテリアルでは、単位構造体の例えば形状や寸法等を適宜調整して負の誘電率および負の透磁率を同時に実現することにより、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。
　ところで、メタマテリアルの共振（動作）周波数ωは、ＬＣ回路理論によりメタマテリアルを回路として記述した場合のインダクタンスＬおよびキャパシタンスＣにより決定され、インダクタンスＬおよびキャパシタンスＣが大きいほど共振周波数は低くなる。すなわち、大きなインダクタンスＬおよびキャパシタンスＣを持つ高密度な構造であれば、小型のメタマテリアルであっても波長の長い（＝周波数の低い）波に対して機能させることができる。
　メタマテリアルの単位構造体は、メタマテリアル部と、当該メタマテリアル部が接続される基部とを有するように構成される。当該メタマテリアル部は、例えば共振器として構成されていてよい。当該単位構造体の模式図が図１Ａに示されている。同図に示されるように、単位構造体１００は、基部１０２と、当該基部に接続されたメタマテリアル部１０１とを有する。
　このような単位構造体へ入射波が入射すると、図１Ｂに示されるように、入射波ＩＷは、当該単位構造体によって反射されてしまうことがある。当該反射は、メタマテリアル部１０１のインピーダンスＺ１と基部１０２のインピーダンスＺ２との不整合によるものと考えられる。
　図１Cに、本開示に従うメタマテリアルの単位構造体の模式図が示されている。本発明者は、同図に示されるように、メタマテリアル部１１１と基部１１２との間に整合素子１１３を配置することによって、上記反射を防ぐことができることを見出した。また、広い周波数帯域にわたって上記反射を防ぐことも可能となる。すなわち、本開示は、基部と、メタマテリアル部と、前記基部および前記メタマテリアル部の間に配置された整合素子と、を有する３次元微細構造体を備えている波動制御媒質を提供する。
　前記３次元微細構造体は、例えば、金属、誘電体、磁性体、導電体、金属酸化物、半導体、超伝導体のいずれか一つ、または、これらの複数の組合せから選択された材料から形成されていてよい。
　好ましい実施態様において、整合素子１１３のインピーダンス値は、メタマテリアル部１１１のインピーダンス値と基部１１２のインピーダンス値との間の値である。このように３つの構成要素のインピーダンス値を制御するために、例えば、整合素子１１３の材料のインピーダンス値は、メタマテリアル部１１１の材料のインピーダンス値と基部１１２の材料のインピーダンス値である。メタマテリアル部１１１と基部１１２との間に、このようなインピーダンス値を有する整合素子が配置されることで、図１Ｄに示されるように、入射波が波動制御媒質内に吸収されやすくなり、上記で述べた反射を防ぐことができる。
　より具体的な構造を示す例が図１Ｅ及び図１Ｆに示されている。これら図において、メタマテリアル部の例としてらせん構造を有するメタマテリアル部が示されており、且つ、三次元的且つ模式的な斜視図が示されている。
　図１Ｅに示されるように、メタマテリアル部Ｍ及び基部Ｓを含む波動制御媒質は、これら２つの要素の間のインピーダンスＺの差によって、入射波ＩＷが反射されて反射波ＲＷが生じる。
　一方で、図１Ｆに示されるように、本開示に従い、メタマテリアル部Ｍ、基部Ｓ、及び、メタマテリアル部Ｍと基部Ｓとの間に配置された整合素子Ｅを含む波動制御媒質は、メタマテリアル部Ｍ及び基部Ｓの間でインピーダンスＺがなだらかに変化し、これにより、入射波の反射が抑制されると考えられる。
（２）構造及び材料
　前記メタマテリアル部は、例えばらせん構造、多層構造、円錐構造、ワイヤ構造、リング構造、マッシュルーム構造、又はスフィア構造を有してよい。これら構造については、後段にてそれぞれ説明する。このような構造は、波動制御媒質にメタマテリアルとしての機能（例えば共振器としての機能）を発揮させるために適している。前記メタマテリアル部の構造は、メタマテリアルとしての機能を発揮できる構造であれば、これら列挙された構造以外の構造であってもよい。
　前記メタマテリアル部の材料は、例えば金属、誘電体、磁性体、導電体、金属酸化物、半導体、及び超伝導体のうちのいずれか一つの材料又はこれらのうちから選択された２以上の材料の組合せを含んでよい。好ましくは、前記メタマテリアル部は、少なくとも金属を含んでよく、又は、少なくとも導電体を含んでよく、又は、少なくとも金属酸化物を含んでもよい。
　前記金属は、例えば金、銀、銅、鉛、亜鉛、錫、鉄、及びアルミニウムのうちのいずれか１つであってよく又はこれらのうちの２つ以上の組合せであってよく、好ましくは金、銀、及び銅のうちのいずれか１つであってよく又はこれらのうちの２つ又は３つの組合せであってもよい。前記金属は、本開示の効果を発揮するために特に適している。
　前記導電体は、例えば非金属性の導電性物質であってよく、より具体的な例として導電性高分子が挙げられる。当該導電性高分子は、例えばポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、又はポリパラフェニレンビニレンであってよい。
　前記金属酸化物は、例えば導電性の金属酸化物であってよく、例えばインジウムスズ酸化物、亜鉛酸化物、及びスズ酸化物のうちのいずれか１つであってよく又はこれらのうちの２つ又は３つの組合せであってもよい。
　前記メタマテリアル部は、例えば前記金属又は前記金属酸化物を、メタマテリアルとしての機能を発揮するための成分として含むものであってよい。
　一実施態様において、前記メタマテリアル部は、前記金属のみであってよく又は前記金属酸化物のみであってもよい。
　また、前記メタアテリアル部は、例えば金属と基材物質を含むものであってもよく、より特には、前記金属によって被覆された基材物質であってよく、特には前記金属によってメッキされた基材物質であってもよい。前記基材物質は、例えば有機物であり、特には樹脂、より特には光硬化性樹脂であってよい。
　前記整合素子の材料は、例えば金属、誘電体、磁性体、導電体、金属酸化物、半導体、及び超伝導体のうちのいずれか一つの材料又はこれらのうちから選択された２以上の材料の組合せを含んでよい。
　前記整合素子の材料は、前記メタマテリアル部と前記基部との間に配置された場合において前記メタマテリアル部のインピーダンスと前記基部のインピーダンスとの間のインピーダンス変化をなだらかにする材料であってよい。
　好ましくは、前記整合素子の材料は、金属、誘電体、磁性体、導電体、及び金属酸化物のうちのいずれか１つであってよく、又は、これらのうちの２つ以上の組合せであってもよい。これら材料は、本開示の効果を発揮するために特に適している。
　前記整合素子は、好ましくは、上記で挙げられた材料のうち、特には抵抗材料である。当該抵抗材料として、炭素、抵抗性金属材料、メタルグレーズ、及び酸化金属を挙げることができるが、これらに限定されない。
　前記抵抗性金属材料は、例えばニッケル系金属材料（例えばニクロム）、鉄系金属材料（例えばカンタル）、及びマンガン系金属材料（例えばマンガニン）のうちのいずれかであってよいが、これらに限定されない。
　前記メタルグレーズは、例えば金属又は金属酸化物とガラスとを含む材料であってよい。前記メタルグレーズは、さらに有機系バインダーを含んでもよい。
　前記酸化金属は、例えば酸化スズ、酸化アンチモン、又は五酸化バナジウムであってよい。
　一実施態様において、前記整合素子は、上記で述べた整合素子の材料（特には抵抗材料）が被膜状に形成された素子であってよく、又は、上記で述べた整合素子の材料（特には抵抗材料）が線状に形成された素子であってもよい。好ましく実施態様において、前記整合素子は、抵抗材料から形成されている被膜又は線材であってよい。
　例えば、前記整合素子は、炭素被膜、抵抗性金属材料被膜、メタルグレーズ被膜、及び酸化金属被膜のうちのいずれかであってよい。
　また、前記整合素子は、抵抗性金属材料の線であってよく、例えばニクロム線、カンタル線、又はマンガニン線であってよい。
　前記整合素子が被膜状に形成される場合、当該整合素子は、前記基部の面上にわたって１つの被膜を形成してよく、又は、複数に区分けされた被膜を形成してもよい。前者の場合は、１つの被膜上に複数のメタマテリアル部が配置されうる。後者の場合は、区分けされた各被膜上に１つ又は複数のメタマテリアル部が配置されうる。
　他の実施態様において、前記整合素子は、上記で述べた整合素子の材料（特には抵抗材料）を含む抵抗器であってよく、例えば巻き線系抵抗器、被膜系抵抗器、ヒューズ系抵抗器、又はネットワーク系抵抗器であってよい。
　前記整合素子は、集中定数素子であってもよい。前記集中定数素子は、対象とする波動の波長に対してインダクタンス、キャパシタンス、抵抗等の回路素子の物理的寸法が十分に小さくまた配線長も十分短い素子を意味する。前記集中定数素子は、例えば上記で述べた抵抗器からなるチップ抵抗器であってよい。
　前記基部の材料は、例えば金属、誘電体、磁性体、導電体、金属酸化物、半導体、及び超伝導体のうちのいずれか一つの材料又はこれらのうちから選択された２以上の材料の組合せを含んでよい。好ましくは、前記基部は、少なくとも金属を含んでよく、又は、少なくとも金属酸化物を含んでもよい。
　前記金属は、例えば金、銀、銅、鉛、亜鉛、錫、鉄、及びアルミニウムのうちのいずれか１つであってよく又はこれらのうちの２つ以上の組合せであってよく、好ましくは金、銀、及び銅のうちのいずれか１つであってよく又はこれらのうちの２つ又は３つの組合せであってもよい。前記金属は、本開示の効果を発揮するために特に適している。
　前記金属酸化物は、例えば導電性の金属酸化物であってよく、例えばインジウムスズ酸化物、亜鉛酸化物、及びスズ酸化物のうちのいずれか１つであってよく又はこれらのうちの２つ又は３つの組合せであってもよい。
　特に好ましい実施態様において、前記メタマテリアル部は金属又は金属酸化物（特に好ましくは金属、より特には金、銀、又は銅）を含み、前記整合素子は抵抗材料を含み（例えば被膜であり、特には炭素被膜であり）、且つ、前記基部は金属又は金属酸化物（特に好ましくは金属、より特には金、銀、又は銅）を含む。このような材料によって波動制御媒質が構成されることによって、本開示の効果が発揮されやすくなる。
（３）メタマテリアル
　本開示は、複数の本開示に従う波動制御媒質を有するメタマテリアルも提供する。当該メタマテリアルは、波動制御部材又は波動制御素子とも呼ばれる。
　当該波動制御部材は、例えば、前記複数の波動制御媒質のみから形成された部材を意味してよく、当該部材は、例えばフィルム、シート、又はコーティングなどであってよいが、これらに限定されない。
　当該波動制御素子は、例えば前記複数の波動制御媒質に加えて、他の材料を含む素子であってよい。当該素子は、例えばアンテナ、レンズ、及びスピーカーなどであってよいが、これらに限定されない。
　本開示に従うメタマテリアルにおいて、本開示に従う波動制御媒質が例えばアレイ状に配置されてよく、又は、分散するように配置されてもよい。以下で図１Ｇ～図１Ｉを参照しながら、波動制御部材の構成例について説明する。なお、これらの図において、メタマテリアル部はらせん構造を有するものであるが、本開示の波動制御部材に含まれるメタマテリアル部は、本明細書内において説明する他の構造を有するメタマテリアル部であってもよい。
　図１Ｇに、本開示に従う波動制御媒質がアレイ状に配置された波動制御部材（又は波動制御素子）の構成例が示されている。同図に示される波動制御部材１２０は、らせん構造を有するメタマテリアル部を有する波動制御媒質が規則的に（特には格子状に、より具体的には複数の列及び複数の行を形成するように）並べられた構造を有する。
　波動制御部材１２０は、基部１２３と、基部１２３を被覆するように形成された１つの整合素子１２２と、を有する。被膜状の整合素子１２２の面に、複数のメタマテリアル部１２１がアレイ状に配置されている。
　このように、本開示の一実施態様において、１つの整合素子上に複数のメタマテリアル部が配置されていてよい。この実施態様において、前記１つの整合素子は、前記基部上に形成された被膜であってよい。
　なお、同図においては、説明のために便宜上１２の波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質の数が１２に限られないことは言うまでもなく、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子は、多数の波動制御媒質を有してよい。
　図１Ｈに、本開示に従う波動制御媒質がアレイ状に配置された波動制御部材（又は波動制御素子）の他の構成例が示されている。同図に示される波動制御部材１３０は、らせん構造を有するメタマテリアル部を有する波動制御媒質が規則的に（特には格子状に、より具体的には複数の列及び複数の行を形成するように）並べられた構造を有する。
　波動制御部材１３０は、基部１３３と、基部１３３を被覆するように形成された複数の整合素子１３２と、を有する。複数の整合素子１３２のそれぞれ上に、メタマテリアル部１３１が配置されている。すなわち、複数の整合素子１３２は、互いに分離されており、且つ、分離された整合素子１３２のそれぞれにメタマテリアル部１３１が設けられている。複数の整合素子１３２は、被膜状に形成されてよいが、他の形状（ブロック状など）であってもよい。また、複数の整合素子１３２は、同図においては、矩形であるが、円形若しくは楕円形であってよく、又は、三角形、五角形、若しくは六角形などの多角形であってもよい。
　このように、本開示の一実施態様において、１つの基部上に、整合素子とメタマテリアル部との複数の組合せが配置されてよい。この実施態様において、前記複数の組合せを構成する複数の整合素子は、互いに接していないように構成されてよい。また、この実施態様において、整合素子は、基部上に被膜状に形成されてよい。
　図１Ｉに、本開示に従う波動制御媒質がアレイ状に配置された波動制御部材（又は波動制御素子）のさらに他の構成例が示されている。同図に示される波動制御部材１４０は、らせん構造を有するメタマテリアル部を有する波動制御媒質が規則的に（特には格子状に、より具体的には複数の列及び複数の行を形成するように）並べられた構造を有する。
　波動制御部材１４０は、基部１４３を有する。当該基部上に、複数の線状整合素子１４２が配置されている。さらに、線状整合素子１４２のそれぞれに、らせん構造のメタマテリアル部１４１が結合されている。すなわち、この構成例において、複数の線状整合素子１４２は、互いに分離されており、且つ、分離された整合素子１４２のそれぞれにメタマテリアル部１４１が設けられている。１つの線状整合素子１４２の一端がメタマテリアル部１４１と結合しており、他端が基部１４３と結合していてよい。
　このように、本開示の一実施態様において、１つの基部上に、整合素子とメタマテリアル部との複数の組合せが配置されてよい。この実施態様において、前記複数の組合せを構成する複数の整合素子は、互いに接していないように構成されてよい。また、この実施態様において、整合素子は線状の形状を有してよい。
　また、本開示の波動制御媒質によれば、波動制御媒質を用いた波動制御素子（アンテナ、レンズ、スピーカーなど）を大幅に小型化することができる。また、前記波動制御媒質によれば、自然材料では実現不可能な新規機能の完全遮蔽、吸収、整流、フィルタリング等が可能となる。さらに、前記波動制御媒質は、電磁波に限らず光波や音波など幅広い領域で上記効果を発揮することができる。特に、波動制御媒質１は、長波長の広い帯域にわたって効果を発揮することができる。
　すなわち、本開示は、本開示に従う波動制御媒質を含む波動制御素子を提供する。当該波動制御素子は、当該素子の少なくとも一部に当該波動制御媒質を有していてよい。当該波動制御素子は、例えば、当該波動制御媒質を有するメタマテリアルを有してよい。
　また、本開示は、当該波動制御媒質を有する波動制御部材を提供することができる。当該波動制御部材としては、例えば、反射防止膜、反射防止塗料、フィルタ、エネルギー変換部材、又は光電変換部材等を適用することができる。一実施態様において、前記波動制御部材は、電磁波吸収用又は電磁波遮蔽用の波動制御部材であってよい。
　すなわち、本開示は、本開示に従う波動制御媒質を含む波動制御部材を提供する。当該波動制御部材は、当該波動制御媒質から構成されていてよく、例えば当該波動制御媒質を有するメタマテリアルから構成されていてよい。
　また、本開示の波動制御媒質は、当該波動制御媒質を有するメタマテリアルを備えている波動制御装置を提供することができる。当該波動制御装置は、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子によって波動制御が行われるように構成要素を含むものであってよい。当該波動制御装置は、例えばアンテナ、センサ（例えば赤外センサ又は可視光センサ）、又は電磁波測定装置であってよいが、これらに限定されない。を適用することができる。
　すなわち、本開示は、本開示に従う波動制御媒質を含む波動制御装置を提供する。当該波動制御装置は、当該波動制御媒質を上記で述べた波動制御素子又は波動制御部材として含んでよい。
　一実施態様において、本開示の波動制御装置は、上記で述べた波動制御部材を有するセンサを備えていてよい。また、一実施態様において、本開示の波動制御装置は、送受信または受発光を行う装置として構成されてよい。すなわち、当該装置は、送信装置及び／又は受信装置を含んでよい。また、当該装置は、受光器及び／又は発光器を有してよい。
　以下で、本開示に従う波動制御媒質のより具体的な例を説明する。
１．２　波動制御媒質の構成例（らせん構造）
（１）一巻きコイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例１
　好ましい実施態様において、前記メタマテリアル部はらせん構造を有してよい。らせん構造を有するメタマテリアル部は、メタマテリアルの小型化のために特に適している。また、らせん構造を有するメタマテリアル部は、メタマテリアルを広帯域に渡って応答させるためにも適している。以下で、図２を参照して、この実施態様について説明する。同図Ａは、一巻きコイル型の波動制御媒質１の構成例を示す斜視図である。同図Ｂは、波動制御媒質１のインピーダンス整合を説明するための図である。波動制御媒質１は、メタマテリアルの単位構造体であり、例えば電磁波及び音波などの波動を制御することが可能である。
　同図Ａに示されるように、波動制御媒質１は、一例として、基板状に又は直方体状に形成された基部２と、らせん構造に形成されたメタマテリアル部３と、基部２及びメタマテリアル部３の間に配置された整合素子４と、を有する３次元微細構造体を備えている。当該３次元微細構造体は、金属、誘電体、磁性体、半導体、超伝導体のいずれか一つ、または、これらのうちの２つ以上の組合せから選択された材料から形成されてよい。
　整合素子４は、例えば、抵抗からなる損失型の素子、コンデンサおよびインダクタからなる回路型の素子、等を適用することができる。整合素子４は、同図においては、基部２よりも小さいサイズを有する形状を有し、基部２上に形成されている。
　整合素子４は、メタマテリアル部３の一端と結合する程度のサイズであってよい。同図においては、直方体形状を有しているが、他の形状であってもよい。
　メタマテリアル部３は、らせん構造を有し、より特にはらせん状の曲線を描くように形成された線状材料を有してよい。メタマテリアル部３が、メタマテリアル単位微細構造体として、このような３次元的ならせん構造の一巻きコイルを有することは、メタマテリアルの小型化および広帯域化の両方を可能とすることに貢献する。
　メタマテリアル部３は、整合素子４を接触している。メタマテリアル部３は、基部２とは接触していなくてよく、または、基部２と接触していてもよい。整合素子４は、基部２と接触していてよい。
　３次元コイル構造を持つメタマテリアルは、そのコイル長と同程度の波長を持つ波、およびその定数分の１となるより短い波と共振し、複数の共振ピークがブロードに結合した広帯域の周波数に応答する特性を示す。波動制御媒質１により、細密構造を形成することによって小型化することができ、且つ、らせん構造（特には３次元コイル構造）を有するメタマテリアル部３によって広帯域の周波数に応答する特性を有するメタマテリアルを実現することができる。
　メタマテリアル部３のインピーダンス値Ｚ１と基部２のインピーダンス値Ｚ２とは、材質の違いにより、これらの値が大きく異なっている場合が多い。そのため、基部２とメタマテリアル部３を直接接合すると、基部２とメタマテリアル部３との間のインピーダンス不整合により、電磁波等の入射波ＩＷが基部２とメタマテリアル部３の接合部分で反射してしまい、波動を吸収することができない。すなわち、基部２内でのエネルギー散逸ができない。
　同図のＡおよびＢに示されるように、波動制御媒質１は、基部２とメタマテリアル部３との間に配置された整合素子４を有する。当該整合素子４は、基部２及びメタマテリアル部３のインピーダンス値の差を埋めるインピーダンス値Ｚ３を有する。インピーダンス値Ｚ３を有する整合素子４が配置されていることにより、波動制御媒質１の全体のインピーダンス値の変化をなだらかにして、入射波ＩＷの反射を抑制し、基部２内による吸収が可能となる。
　以上のとおり、波動制御媒質１は、波動制御媒質１を有するメタマテリアル、部材、又は素子を小型化し且つ応答周波数を広帯域化することができ、さらに、波動を吸収して制御することができる。さらに、波動制御媒質１によれば、広い周波数帯域に渡り高い効率で電磁波吸収機能を示す３次元メタマテリアルを提供することもできる。
（２）一巻きコイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例２
　次に、図３を参照して、本開示に従う波動制御媒質の他の例について説明する。同図のＡには、本開示に従う波動制御媒質５の構成例が、斜視図の形式で示されている。同図のＢは、波動制御媒質５の構成例を示す側面図が示されている。同図のＣには、波動制御媒質５の構成例を示す平面図が示されている。波動制御媒質５は、上記（１）において説明したように、メタマテリアルの単位構造体であってよい。
　同図のＡに示されるように、波動制御媒質５は、基部２、メタマテリアル部３、及び整合素子６を有する３次元微細構造体を有する。基部２は、同図に示されるように、基板状または直方体状の形状を有してよい。メタマテリアル部３は、らせん構造を有する。整合素子６は、基部２とメタマテリアル部３との間に配置されている。整合素子６は、上記（１）で述べた波動制御媒質１と異なり、基部２の表面の全面に配置されている。このように、整合素子６は、例えば被膜状又は層状に形成されていてよい。
　波動制御媒質５の基部２は、例えば樹脂または誘電体で形成されていてよい。波動制御媒質５のらせん部３は、例えば銅細線で形成されていてよい。整合素子６は、例えば銅板、樹脂、または抵抗素子で形成されていてよい。
　同図のＢに示されるように、メタマテリアル部３の高さＬ１は、例えば入射波の波長の１／１０００～１／１であってよく、好ましくは入射波の波長の１／１００～１／２である。当該高さＬ１の数値範囲は、後述する他の構造（他のらせん構造、及び、１．３～１．７でそれぞれ説明するメタマテリアル部の構造）のメタマテリアル部の高さについてもあてはまる。
　メタマテリアル部３のらせんの一巻き同士の基部２の表面に対する垂直方向の幅Ｓ１は、例えば入射波動の波長の１／２０００～１／４であってよく、好ましくは入射波動の波長の１／１０００～１／１０である。波動制御媒質５は、幅Ｓ１の間隔によりコンデンサと等価の役割を発揮する構造を有している。
　同図のＣに示されるように、メタマテリアル部３のらせんの一巻きの直径Ｄ１は、例えば入射波動の波長の１／５００～２／３であり、好ましくは入射波動の波長の１／１００～１／２である。当該直径Ｄ１の数値範囲は、後述する他の構造（他のらせん構造、及び、１．３～１．７でそれぞれ説明するメタマテリアル部の構造）のメタマテリアル部の幅方向の最大寸法（基部面と水平な報告における最大寸法）の数値範囲として適用されてよい。
　また、メタマテリアル部３のらせんの銅細線の幅ｄ１は、例えば入射波動の波長の１／２０００～１／５０であり、好ましくは入射波動の波長の１／１０００～１／１００である。
　波動制御媒質５によれば、上記構成により、第１実施形態と同様に、波動制御媒質１を有するメタマテリアル等を小型化および広帯域化しつつ、波動を吸収して制御することができる。
（３）多重コイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例１
　図４を参照して、本開示に従う波動制御媒質の構成例について説明する。同図のＡには、本開示に従う多重コイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質７の構成例が、斜視図の形式で示されている。同図のＢは、波動制御媒質７の構成例を示す側面図であり、同図のＣは、波動制御媒質７の構成例を示す平面図である。波動制御媒質７は、第１実施形態と同様にメタマテリアルの単位構造体である。
　同図のＡに示されるように、波動制御媒質７は、基部２、メタマテリアル部（らせん８及び９）、及び整合素子６を有する３次元微細構造体を有する。基部２は、同図に示されるように、基板状または直方体状の形状を有してよい。メタマテリアル部のらせん８及び９は、基部２の面に対して垂直方向に重なり合うように二重らせん構造を形成している。らせん８及び９は、１つの円柱形状を形成するように構成されている。整合素子６は、基部２上に積層されている。そして、整合素子６上に前記メタマテリアル部（らせん８及び９）が配置されている。
　同図のＢに示されるように、メタマテリアル部（らせん８及び９）の高さＬ２は、例えば入射波の波長の１／１０００～２／３であってよく、好ましくは入射波動の波長の１／１００～１／２である。
　らせん８とらせん９との間の幅Ｓ２（基部２の表面に対する垂直方向における幅）は、例えば入射波動の波長の１／２０００～１／５であってよく、好ましくは入射波動の波長の１／１０００～１／１０である。波動制御媒質７は、各らせん８及び９がリアクタンスと等価の役割を有し、幅Ｓ２の間隔によりコンデンサと等価の役割を発揮する構造を有している。
　また、同図のＣに示されるように、らせん８及び９の一巻きの直径Ｄ２は、例えば入射波動の波長の１／５００～２／３であり、好ましくは入射波動の波長の１／１００～１／２である。
　また、らせん８及び９の銅細線の幅ｄ２は、例えば入射波動の波長の１／２０００～１／５０であり、好ましくは入射波動の波長の１／１０００～１／１００である。らせん８の端部及びらせん９の端部のらせん方向（円周方向）におけるずれは、一巻きの中心角θで表すと、好ましくは１°～９０°である。
　らせん８およびらせん９の材料は、同じであってよいが、互いに異なっていてもよい。また、らせん８およびらせん９は、対向するらせん８の下面とらせん９の上面との間でコンデンサを形成し、らせん８およびらせん９のらせん構造により３次元多重共鳴構造とすることでインダクタを形成している。
　波動制御媒質７は、３次元コイル構造を多重化してインダクタンスを増加させると共に、細線間をキャパシタ化することでキャパシタンスを増加させている。したがって、波動制御媒質７によれば、細密構造によって小型化するとともに、３次元多重共鳴構造によって、より広帯域な特性を有するメタマテリアルを実現することができる。加えて、波動制御媒質７は、上記（１）及び（２）において述べたように、整合素子６を有することによって波動を吸収して制御することができる。
　以上のとおり、本開示の一実施態様において、　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有してよく、前記少なくとも２種の構造体は互いに接していない。２種の構造体を有する他の例を、以下でさらに説明する。
（４）多重コイル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例２
　次に、図５を参照して、本開示に従う波動制御媒質に含まれるメタマテリアル部の構成例について説明する。同図には、本開示に従う波動制御媒質に含まれる多重コイル型のメタマテリアル部１０の構成例が、斜視図の形式で示されている。メタマテリアル部１０は、メタマテリアルの単位構造体であり、電磁波や音波等の波動を制御することが可能である。当該メタマテリアル部１０は、上記（３）において説明した波動制御媒質７のメタマテリアル部と同様に、整合素子上に配置されてよい。
　同図に示されるメタマテリアル部１０は、らせん構造に形成された３次元微細構造体であるコイル１１およびコイル１２を備えている。メタマテリアル部１０は、コイル１１の外側にコイル１２が対向して並列に巻かれている細線の二重らせん構造を形成している。メタマテリアル部１０は、二重コイルに限らず三重以上の多重コイル構造であってもよい。三重以上の多重コイルの場合、各コイルの対向方向は、平行な位置関係に限らず、互いに直接接触していない配置であればよい。
　コイル１１およびコイル１２は、金属、誘電体、磁性体、半導体、超伝導体のいずれか一つ、または、これらの複数の組合せから選択された材料からなる細線で形成されている。コイル１１およびコイル１２の材質は、同一である必要はなく、それぞれ異なる材質であってもよい。また、コイル１１およびコイル１２は、対向するコイル１１の側面とコイル１２の側面との間でコンデンサを形成し、らせん構造のコイル１１およびコイル１２により３次元多重共鳴構造とすることでインダクタを形成している。
　メタマテリアル部１０を有する本開示に従う波動制御媒質は、メタマテリアルの単位微細構造体として、対向した複数の導体細線からなる３次元的な多重コイルとすることで、小型化および広帯域化を同時に実現する解決策を提供する。
　３次元コイル構造を持つメタマテリアルは、そのコイル長と同程度の波長を持つ波、およびその定数分の１となるより短い波と共振し、複数の共振ピークがブロードに結合した広帯域な特性を示すことが知られている。また、メタマテリアル構造の大きさと波長の関係は、メタマテリアル構造を等価回路として捉えた際のインダクタンスおよびキャパシタンスに依存し、インダクタンスおよびキャパシタンスが大きいメタマテリアルほど小型とすることができる。
　メタマテリアル部１０を有する本開示の波動制御媒質は、３次元コイル構造を多重化してインダクタンスを増加させると共に、細線間をキャパシタ化することでキャパシタンスを増加させている。したがって、当該波動制御媒質によれば、細密構造によって小型化するとともに、３次元多重共鳴構造によって広帯域な特性を有するメタマテリアルを実現することができる。
　また、当該波動制御媒質によれば、当該波動制御媒質を用いた波動制御素子（アンテナ、レンズ、スピーカーなど）を大幅に小型化することができる。また、当該波動制御媒質によれば、自然材料では実現不可能な新規機能の完全遮蔽、吸収、整流、フィルタリング等が可能となる。さらに、当該波動制御媒質は、電磁波に限らず光波や音波など幅広い領域で上記効果を発揮することができる。特に、波動制御媒質１０は、波長が長く帯域の広い領域で効果を発揮することができる。
（５）波動制御媒質の製造方法の例
　本開示に従う波動制御媒質は、例えば分子鋳型法によって製造されてよい。ここで、分子鋳型法とは、有機物（例えば人工高分子、生体高分子、ナノ粒子、及び液晶分子などのいずれか)から得られる微細で複雑な構造体を鋳型にして、金属、誘電体、磁性体、半導体、超伝導体などのいずれか一つ、または、これらの複数の組合せから選択された材料からなる微細構造体を形成する手法をいう。分子鋳型法は、主に、後述する２つの手法が知られている。
　すなわち、本開示は、金属、誘電体、磁性体、半導体、超伝導体のいずれか一つ、または、これらの複数の組合せから選択された材料からなる微細構造体を、有機物の自己組織化を利用した分子鋳型により３次元構造に形成する、波動制御媒質の製造方法も提供する。前記微細構造体は、本開示に従う波動制御媒質に含まれる三次元微細構造体であってよい。
　１つ目は、有機物の構造体にめっき等のコーティングを行う方法がある。２つ目は、金属や酸化物などの前駆体を予め導入した有機物で構造体に形成し、これを焼成および酸化還元するなどして前駆体を金属や酸化物などに変換する方法がある。
　本開示の波動制御媒質の製造方法において、有機物で作製した３次元のらせん構造の鋳型に、メッキ法などによってメッキが施されることによってメタマテリアル部の金属らせん構造が形成されてよい。
　例えば、有機物の自己組織化を利用することにより、前記鋳型を形成することができ、メタマテリアル部の３次元細密構造を形成することができる。
　また、前記鋳型は、例えば光硬化性樹脂の硬化物であってよい。当該光硬化性樹脂に、レーザ光を照射することによって、所望の３次元構造を形成することができる。例えば、所望の３次元構造を形成するために、当該レーザ光が３次元的に走査されうる。
　前記メッキは、電解メッキ法又は無電解メッキ法であってよい。このようなメッキ法を用いることによって、前記鋳型が金属材料によって薄膜状にコーティングされうる。上記のとおりに、レーザ光の走査により所望の形状の鋳型を適宜製造することができ、そして、製造された鋳型にこのようにメッキを施すことによって、所望の形状のメタマテリアル部を製造することができる。
　前記基部及び前記整合素子は、これらの材料及び形状に応じて、当業者により適宜製造されてよい。
　前記基部は、例えば、金属基板、ガラスエポキシ基板、ポリイミドフィルム、銅貼エポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、セラミック基板、フッ素系基板、シリコン、又はガラスであってよい。
　また、基部上に、被膜状の整合素子が形成されてよい。当該被膜状の整合素子は、整合素子を形成する材料（例えば抵抗体ペースト、特には炭素ペーストなど)を、例えばスクリーン印刷法、スピンコート法、又はバーコート法などの成膜手法によって成膜することによって形成されてよい。代替的には、整合素子を形成する材料の被膜は、蒸着法又はスパッタリング法によって形成されてもよい。
　また、基部上に、線材又は素子として構成された整合素子が形成されてもよい。この場合において、メタマテリアル部と線材又は素子との間がはんだ付けされ、且つ、線材又は素子と基部との間がはんだ付けされてよい。
　以上のとおりに、本開示に従う波動制御媒質が製造されてよい。
　なお、波動制御媒質１０は、誘電体などの基板上に作製した金属膜をエッチングした後に、応力により金属パターンがたわむことを用いて、３次元のらせん構造を形成する手法で作製してもよい。
（６）同軸ケーブル型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
　図６を参照して、同軸ケーブル型のメタマテリアル部を有する本開示の波動制御媒質の構成例について説明する。同図には、当該構成例として、同軸ケーブル型のメタマテリアル部２０の断面図が示されている。メタマテリアル部２０は、上記（１）～（４）で述べたように、メタマテリアルの単位構造体の一部を形成するものである。メタマテリアル部２０は、上記（１）～（４）で述べたように、整合素子と接触しており、そして、当該整合素子が、基部と接触している。本開示の波動制御媒質は、当該メタマテリアル部２０と当該整合素子と当該基部とを有する三次元微細構造体を有してよい。
　例えば、上記（１）～（４）で述べた波動制御媒質のメタマテリアル部の各らせんが、同図に示されるような同軸ケーブル型の構造を有していてよい。また、以下の（８）以降で述べる波動制御媒質のメタマテリアル部の各らせんが、同図に示されるような同軸ケーブル型の構造を有していてもよい。すなわち、本開示の波動制御媒質に含まれるメタマテリアル部は、同軸ケーブル型の断面を有する線状材料から形成されたらせん構造を有してよい。
　メタマテリアル部２０は、同図に示されるとおり、同軸ケーブル型の断面構造を有する線状材料である。当該線状材料が、メタマテリアル部のらせんを形成してよい。メタマテリアル部２０の横断面は、例えば、前記メタマテリアル部１０のようならせん構造に形成された３次元微細構造体であるコイル２１の外側面が、微細な空隙領域又は樹脂領域を隔てて、コイル２２の内側面によって覆われた形状の層状構造を有する。メタマテリアル部２０は、全体として１つのコイル構造を形成しているが、コイル２２と、コイル２２に内蔵されたコイル２１とで形成された２つの３次元微細構造体を有している。なお、メタマテリアル部２０は、上記のとおり、コイル層２１とコイル層２２の２層構造を有しているが、メタマテリアル部２０は、３層以上であってもよい。このように３層のコイル層を有する場合において、各層の間には、上記メタマテリアル部２０のように、空隙領域又樹脂領域が設けられていてよい。
　コイル２１およびコイル２２は、細線で形成されている。コイル２１およびコイル２２は、対向するコイル２１の外側面とコイル２２の内側面との間でコンデンサを形成し、らせん構造のコイル２１およびコイル２２により３次元多重共鳴構造とすることでインダクタを形成している。
　メタマテリアル部２０を有する本開示に従う波動制御媒質は、３次元コイル構造を多層化してインダクタンスを増加させると共に、細線のコイル２１の外側面とコイル２２の内側面との間をキャパシタ化することでキャパシタンスを増加させている。したがって、当該波動制御媒質によれば、上記（１）～（４）で述べた例のように、細密構造によってメタマテリアルを小型化するとともに、３次元多重共鳴構造によって広帯域な特性を有するメタマテリアルを実現することができる。
（７）ダブルジャイロイド型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
　図７を参照して、ダブルジャイロイド型のメタマテリアル部を有する本開示の波動制御媒質について説明する。同図には、ダブルジャイロイド型のメタマテリアル部３０の構成例が、斜視図の形式で示されている。メタマテリアル部３０も、上記（１）～（４）で述べたように、メタマテリアルの単位構造体を形成するものである。メタマテリアル部３０は、上記（１）～（４）で述べたように、メタマテリアルの単位構造体の一部を形成するものである。メタマテリアル部３０は、上記（１）～（４）で述べたように、整合素子と接触しており、そして、当該整合素子が、基部と接触している。本開示の波動制御媒質は、当該メタマテリアル部３０と当該整合素子と当該基部とを有する三次元微細構造体を有してよい。
　同図に示されるように、メタマテリアル部３０は、ダブルジャイロイド型の構造を有する。ここで、ダブルジャイロイドとは、二本のコイルが互いに接することなく対向して絡み合った連続構造をいう。メタマテリアル部３０は、３次元微細構造体のコイル３１およびコイル３２を備え、コイル３１とコイル３２とが互いに接することなく対向して絡み合った連続的な３次元構造を形成している。なお、メタマテリアル部３０は、二重コイルのダブルジャイロイドに限らず三重以上の多重コイル構造のジャイロイドであってもよい。
　コイル３１およびコイル３２は、細線状に形成されていてよい。コイル３１およびコイル３２は、対向するコイル３１の側面とコイル２２の側面との間でコンデンサを形成し、連続的な３次元構造のコイル３１およびコイル３２により３次元多重共鳴構造とすることでインダクタを形成している。
　メタマテリアル部３０は、３次元コイル構造を多重化してインダクタンスを増加させると共に、コイル３１の側面とコイル２２の側面との間をキャパシタ化することでキャパシタンスを増加させている。したがって、メタマテリアル部３０によれば、上記（１）～（４）で述べた例のように、細密構造によって小型化するとともに、３次元多重共鳴構造によって広帯域な特性を有するメタマテリアルを実現することができる。
　以上のとおり、本開示の一実施態様において、前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有してよく、前記少なくとも２種の構造体は、互いに接しておらず、且つ、互いに絡み合うように形成された連続構造を有する。
（８）円錐型らせん構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
　図８を参照して、円錐型らせん構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例について説明する。同図には、円錐型らせん構造を有するメタマテリアル部４０の構成例が、斜視図の形式で示されている。メタマテリアル部４０も、上記（１）～（４）で述べたように、メタマテリアルの単位構造体の一部を形成するものである。メタマテリアル部４０は、上記（１）～（４）で述べたように、整合素子と接触しており、そして、当該整合素子が、基部と接触している。本開示の波動制御媒質は、当該メタマテリアル部４０と当該整合素子と当該基部とを有する三次元微細構造体を有してよい。
　同図に示されるように、メタマテリアル部４０は、全体として、同図の下方に向かってらせんの直径が徐々に大きくなる円錐型を形成している。メタマテリアル部４０は、３次元微細構造体のコイル４１およびコイル４２を備え、コイル４１の外側にコイル４２が対向して並列に巻かれている細線の二重らせん構造を形成している。なお、メタマテリアル部４０は、二重コイルに限らず三重以上の多重コイル構造であってもよい。また、メタマテリアル部４０は、全体として、同図の下方に向かってらせんの直径が徐々に小さくなる円錐型であってもよい。
　コイル４１およびコイル４２は、細線状に形成されていてよい。コイル４１およびコイル４２は、対向するコイル４１の側面とコイル４２の側面との間でコンデンサを形成し、円錐らせん構造のコイル４１およびコイル４２により３次元多重共鳴構造とすることでインダクタを形成している。
　メタマテリアル部４０は、３次元コイル構造を多重化してインダクタンスを増加させると共に、コイル４１の側面とコイル４２の側面との間をキャパシタ化することでキャパシタンスを増加させている。したがって、メタマテリアル部４０によれば、上記（１）～（４）で述べた例のように、細密構造によって小型化するとともに、３次元多重共鳴構造によって広帯域な特性を有するメタマテリアルを実現することができる。
（９）ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
　本開示の波動制御媒質のメタマテリアル部は、２種以上の構造の組合せを有してもよい。２種以上の構造を組み合わせることによって、例えば、電磁波を構成する電場および磁場に対して各構造をそれぞれ機能させることができ、すなわち、各構造に機能を分担させることができる。
　すなわち、一実施態様において、　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有してよく、前記少なくとも２種の構造体は、互いに接していなくてよい。また、　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、前記少なくとも２種の構造体のうちの少なくとも１種が、ワイヤ形状を有してよい。
　ここで、電場に対して機能することは比誘電率εrを制御することになり、磁場に対して機能することは比透磁率μrを制御することになる。したがって、本開示の波動制御媒質が複数種の構造体の組み合わせを含むメタマテリアル部を有することによって、比誘電率および比透磁率を、所望の値となるように自由度高く制御することができる。
（９－１）例１
　図９を参照して、ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の例について説明する。同図には、ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部５０の構成例が、斜視図の形式で示されている。メタマテリアル部５０は、二重コイル構造にワイヤ構造が組み合わされていること以外は、メタマテリアル部１０と同様の構成を有してよい。すなわち、メタマテリアル部１０に関する説明が、メタマテリアル部５０についても当てはまる。
　メタマテリアル部５０も、上記（１）～（４）で述べたように、メタマテリアルの単位構造体の一部を形成するものである。メタマテリアル部５０は、上記（１）～（４）で述べたように、整合素子と接触しており、そして、当該整合素子が、基部と接触している。本開示の波動制御媒質は、当該メタマテリアル部５０と当該整合素子と当該基部とを有する三次元微細構造体を有してよい。
　同図に示されるように、メタマテリアル部５０は、らせん構造に形成された３次元微細構造体であるコイル１１およびコイル１２を備えている。メタマテリアル部５０は、コイル１１の外側にコイル１２が対向して並列に巻かれている細線の二重らせん構造を形成している。さらに、メタマテリアル部５０は、コイル１１内側のらせん構造の中心軸位置に、中心軸が延在する方向に延在した棒状かつ細線のワイヤ５１を有する。ワイヤ５１は、コイル１１と微細な間隔だけ離間して配置されている。
　メタマテリアル部５０のコイルは、二重コイルに限らず、１つのコイルまたは三重以上の多重コイル構造であってもよい。三重以上の多重コイルの場合、各コイルの対向方向は、平行な位置関係に限らず、互いに直接接触していない配置であることが好ましい。
　ワイヤ５１は、コイル１１およびコイル１２と同様に、金属、誘電体、磁性体、半導体、及び超伝導体のいずれか一つの材料から形成された細線であってよく、または、これら材料のうちの２つ以上を組合せた材料から形成された細線であってもよい。
　また、ワイヤ５１の材料は、コイル１１およびコイル１２の材料と、同一であってもよいが、異なっていてもよい。さらに、ワイヤ５１の本数は、１本に限らず、２本以上であってもよい。なお、ワイヤ５１は、コイル１１およびコイル１２に内包されている場合に限らず、コイル１１およびコイル１２と隣接する場合や近傍に存在する場合であってもよい。
　メタマテリアル部５０を有する波動制御媒質は、与えられる電波の電場方向とワイヤ５１が延在する電子の振動方向とが一致し、且つ、当該与えられる電波の磁場方向とコイル１１およびコイル１２内を流れる環状電流によって電磁誘導される磁力方向とが直交するように配置されてよい。このとき、ワイヤ５１は磁場に対して応答し、コイル１１およびコイル１２は電場に対して応答する。すなわち、ワイヤ５１に沿って振動する電子は、磁場に対して機能する。またコイル１１およびコイル１２は電場に対して機能する。
　磁場に対して機能することは比透磁率μrを制御することになり、電場に対して機能することは比誘電率εrを制御することになる。このように、複数の構造体の組み合わせを含むメタマテリアル部を有する波動制御媒質は、比透磁率および比誘電率を、所望の値へと、自由度高く制御することができる。
　前記波動制御媒質によれば、上記（１）～（４）で述べたものと同様の効果に加え、コイル１１およびコイル１２のらせん構造並びにワイヤ５１の構造体のそれぞれに機能を分担させて、比透磁率および／または比誘電率を微調整することができる。さらに、前記波動制御媒質によれば、ワイヤ５１とコイル１１との間でコンデンサの役割も有するため、ワイヤを有さない場合と比べてキャパシタンスを増加させることができる。
（９－２）例２
　図１０を参照して、ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の他の例について説明する。同図には、当該メタマテリアル部の変形例が、斜視図の形式で示されている。同図に示されるメタマテリアル部６０は、ワイヤ６１がコイル１１及び１２の外部に位置し且つコイルの中心軸と直交する方向に延在していること以外は、上記（９－１）において説明したメタマテリアル部５０と同じである。すなわち、メタマテリアル部５０に関する説明が、メタマテリアル部６０についても当てはまる。
　同図に示されるように、メタマテリアル部６０は、コイル１１およびコイル１２の外側に、コイル１１およびコイル１２のらせん構造の中心軸と直交する方向に延在した棒状かつ細線のワイヤ６１が備えられている。ワイヤ６１は、コイル１２と微細な間隔だけ離間して配置されている。
　メタマテリアル部６０は、与えられる電波の電場方向とワイヤ６１が延在する電子の振動方向とが一致し且つ当該与えられる電波の磁場方向とコイル１１およびコイル１２内を流れる環状電流によって電磁誘導される磁力方向とが一致するように配置されてよい。このように配置される場合、ワイヤ６１は電場に対して応答し、且つ、コイル１１およびコイル１２は磁場に対して応答する。すなわち、ワイヤ６１に沿って振動する電子は、電場に対して機能する。
　またコイル１１およびコイル１２に沿って電子が振動することで環状電流が生じると、電磁誘導の原理でコイル１１およびコイル１２中央の中心軸位置に磁力が誘起され、その結果コイル１１およびコイル１２コイルは磁場に対して機能する。
　電場に対して機能することは比誘電率εrを制御することになり、磁場に対して機能することは比透磁率μrを制御することになる。したがって、メタマテリアル部６０を有する波動制御媒質は、比誘電率や比透磁率を、所望の値へと、自由度高く制御することができる。
　メタマテリアル部６０によれば、メタマテリアル部５０と同様に、コイル１１およびコイル１２のらせん構造のみで望みとする物性を得ることが困難な場合に、ワイヤ６１の構造体を組み合わせることで機能の役割分担を行い、比誘電率および／または比透磁率を微調整することができる。
（９－３）例３
　図１１を参照して、ワイヤ構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の他の例について説明する。同図には、これらの構造を有するメタマテリアル部７０の構成例が、斜視図の形式で示されている。メタマテリアル部７０は、ワイヤ７１がコイル１１及び１２の外部（特にはコイルの外側側面の外側）に位置し且つコイルの中心軸と平行な方向に延在していること以外は、上記（９－１）において説明したメタマテリアル部５０と同じである。すなわち、メタマテリアル部５０に関する説明が、メタマテリアル部７０についても当てはまる。
　同図に示されるように、メタマテリアル部７０は、コイル１１およびコイル１２の外側に、コイル１１およびコイル１２のらせん構造の中心軸と平行な方向に延在した棒状かつ細線形状のワイヤ７１が備えられている。ワイヤ７１は、コイル１２と微細な間隔だけ離間して配置されている。
　メタマテリアル部７０は、与えられる電波の電場方向とワイヤ７１が延在する電子の振動方向とが一致し且つ当該与えられる電波の磁場方向とコイル１１およびコイル１２内を流れる環状電流によって電磁誘導される磁力方向とが直交するように配置されてよい。このとき、ワイヤ７１は磁場に対して応答し、コイル１１およびコイル１２は電場に対して応答する。すなわち、ワイヤ７１に沿って振動する電子は、磁場に対して機能する。またコイル１１およびコイル１２は電場に対して機能する。
　メタマテリアル部７０を有する波動制御媒質によって、メタマテリアル部５０を有する波動制御媒質と同様の効果を得ることができる。
（１０）プレート構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
　上記（９）で述べたように、本開示の波動制御媒質のメタマテリアル部は、２種以上の構造の組合せを有してもよい。これにより、例えば、電磁波を構成する電場および磁場に対して各構造をそれぞれ機能させることができ、すなわち、各構造に機能を分担させることができる。上記（９）では、らせん構造にワイヤ構造が組み合わされる例と説明したが、らせん構造に他の構造が組み合わされてもよく、例えばプレート構造が組み合わされてもよい。
　すなわち、一実施態様において、　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有してよく、前記少なくとも２種の構造体は、互いに接していなくてよい。また、　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、前記少なくとも２種の構造体のうちの少なくとも１種が、プレート形状を有してよい。
　以下でこれら構造の組合せの例について説明する。
（１０－１）例１
　図１２を参照して、本開示の波動制御媒質に含まれるメタマテリアル部の他の例について説明する。同図には、当該メタマテリアル部の構成例が、斜視図の形式で示されている。同図に示されるメタマテリアル部８０は、二重コイル構造にプレート構造が組み合わされていること以外は、メタマテリアル部１０と同様の構成を有してよい。すなわち、メタマテリアル部１０に関する説明が、メタマテリアル部８０についても当てはまる。
　メタマテリアル部８０も、上記（１）～（４）で述べたように、メタマテリアルの単位構造体の一部を形成するものである。メタマテリアル部８０は、上記（１）～（４）で述べたように、整合素子と接触しており、そして、当該整合素子が、基部と接触している。本開示の波動制御媒質は、当該メタマテリアル部８０と当該整合素子と当該基部とを有する三次元微細構造体を有してよい。
　同図に示されるように、メタマテリアル部８０は、メタマテリアル部１０と同様に、コイル１１およびコイル１２を備えている。さらに、メタマテリアル部８０は、コイル１１およびコイル１２の外側に、コイル１１およびコイル１２のらせん構造の中心軸と平行な方向に延在した薄い板状のプレート８１が備えられている。プレート８１は、コイル１２と微細な間隔だけ離間して配置されている。
　プレート８１は、コイル１１およびコイル１２と同様に、金属、誘電体、磁性体、半導体、及び超伝導体のいずれか一つの材料から形成されたプレートであってよく、または、これら材料のうちの２つ以上を組合せた材料から形成されたプレートであってもよい。
　また、プレート８１は、コイル１１およびコイル１２の材料と、同一であってもよいが、異なっていてもよい。さらに、プレート８１の枚数は、１枚に限らず、２枚以上であってもよい。なお、プレート８１は、コイル１１内側のらせん構造の中心軸位置に、中心軸が延在する方向にコイル１１と離間して備えることもできる。この場合、プレート８１とコイル１１との間でコンデンサの役割を有するため、プレートを有さない場合と比べて、キャパシタンスを増加させることができる。
　メタマテリアル部８０は、与えられる電波の電場方向とプレート８１が延在する電子の振動方向とが一致し且つ当該与えられる電波の磁場方向とコイル１１およびコイル１２内を流れる環状電流によって電磁誘導される磁力方向とが直交するように配置されてよい。これにより、プレート８１は磁場に対して応答し、且つ、コイル１１およびコイル１２は電場に対して応答する。すなわち、プレート８１に沿って振動する電子は、磁場に対して機能する。またコイル１１およびコイル１２は電場に対して機能する。
　磁場に対して機能することは比透磁率μrを制御することになり、電場に対して機能することは比誘電率εrを制御することになる。したがって、メタマテリアル部８０を有する波動制御媒質は、複数の構造体が組み合わせれていることにより、比透磁率および比誘電率を、所望の値へ、自由度高く制御することができる。
　メタマテリアル部８０によれば、メタマテリアル部１０と同様の効果に加え、コイル１１およびコイル１２のらせん構造にプレート８１の構造体が組み合わされていることにより、それぞれに機能の役割分担を行わせることができ、比透磁率および／または比誘電率を微調整することができる。
（１０－２）例２
　図１３を参照して、プレート構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の他の例について説明する。同図には、当該メタマテリアル部の構成例が、斜視図の形式で示されている。同図に示されるメタマテリアル部９０は、プレートの面がコイルの中心軸と直交するように配置されたプレートが配置されていること以外は、メタマテリアル部８０と同じである。すなわち、メタマテリアル部８０に関する説明が、メタマテリアル部９０についても当てはまる。
　同図に示されるように、メタマテリアル部９０は、プレート９１を有する。プレート９１は、コイル１１およびコイル１２の外側に（特にはコイルの底面側の外側に）配置されており、且つ、プレート９１の面がコイル１１およびコイル１２のらせん構造の中心軸と直交するように配置されている。プレート９１は、板状の形状を有する。また、プレート９１は、コイル１２と微細な間隔だけ離間して配置されている。
　メタマテリアル部９０は、与えられる電波の電場方向とプレート９１が延在する電子の振動方向とが一致し、且つ、当該与えられる電波の磁場方向とコイル１１およびコイル１２内を流れる環状電流によって電磁誘導される磁力方向とが一致するとする。このとき、プレート９１は電場に機能し、コイル１１およびコイル１２は磁場に機能する。すなわち、プレート９１に沿って振動する電子は、電場に対して機能する。またコイル１１およびコイル１２に沿って電子が振動することで環状電流が生じると、電磁誘導の原理でコイル１１およびコイル１２中央の中心軸位置に磁力が誘起され、その結果コイル１１およびコイル１２コイルは磁場に対して機能する。
　電場に対して機能することは比誘電率εrを制御することになり、磁場に対して機能することは比透磁率μrを制御することになる。したがって、メタマテリアル部９０は、複数の構造体の組み合わせにより、比誘電率や比透磁率を所望の値へ自由度高く制御することができる。
　メタマテリアル部９０は、メタマテリアル部８０と同様に、コイル１１およびコイル１２のらせん構造に加えてプレート８１の構造体を有することで、それぞれに機能の役割分担をさせることができ、比誘電率および／または比透磁率を微調整することができる。
（１１）球体構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部を有する波動制御媒質の例
　図１４を参照して、球体構造及びらせん構造を含むメタマテリアル部の構成例について説明する。同図には、当該メタマテリアル部の構成例が、斜視図の形式で示されている。同図に示されるメタマテリアル部９５は、二重コイル構造に球体構造が組み合わされていること以外は、メタマテリアル部１０と同様に構成されている。
 すなわち、一実施態様において、　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有してよく、前記少なくとも２種の構造体は、互いに接していなくてよい。また、　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、前記少なくとも２種の構造体のうちの少なくとも１種が、球体形状を有してよい。
　同図に示されるように、メタマテリアル部９５は、メタマテリアル部１０と同様に、３次元微細構造体であるコイル１１およびコイル１２を備えている。さらに、メタマテリアル部９５は、コイル１１のらせん構造の中心軸位置に、中心軸の延びる方向に沿って配列された複数の球体９６が備えられている。球体９６は、コイル１１と微細な間隔だけ離間して配置されている。
　球体９６は、コイル１１およびコイル１２と同様に、金属、誘電体、磁性体、半導体、及び超伝導体のいずれか一つの材料から形成されてよく、または、これら材料のうちの２つ以上を組合せた材料から形成されてもよい。
　また、球体９６は、コイル１１およびコイル１２の材料と、同一であってもよいが、異なっていてもよい。さらに、プレート９６の個数は、１つであってもよく又は２つ以上であってもよい。なお、球体９６は、コイル１１内側に配置されてもよいが、コイル１２の外型に配置されてもよい。
　メタマテリアル部９５は、与えられる電波の電場方向と球体９６が配列する電子の振動方向とが一致し、且つ、当該与えられる電波の磁場方向とコイル１１およびコイル１２内を流れる環状電流によって電磁誘導される磁力方向とが直交するとする。このとき、球体９６は磁場に対して応答し、コイル１１およびコイル１２は電場に対して応答する。すなわち、球体９６に沿って振動する電子は、磁場に対して機能する。またコイル１１およびコイル１２は電場に対して機能する。
　メタマテリアル部９５によれば、メタマテリアル部１０と同様の効果を得ることができ、さらに、コイル１１およびコイル１２のらせん構造に加え球体１０１の構造体を有することで、それぞれに機能の役割分担をさせることができ、比透磁率および／または比誘電率を微調整することができる。さらに、メタマテリアル部９５により、球体９６とコイル１１との間でコンデンサの役割も有するため、球体が無い場合と比べて、キャパシタンスを増加させることができる。
１．３　波動制御媒質の構成例（マッシュルーム構造）
　一実施態様において、本開示の波動制御媒質に含まれるメタマテリアル部はマッシュルーム構造を有してもよい。マッシュルーム構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質においても、整合素子による効果が奏される。以下で、図１５Ａ及び図１５Ｂを参照して、この実施態様について説明する。図１５Ａは、当該波動制御媒質の側面の模式図である。図１５Ｂは、当該波動制御媒質がアレイ状に配置されている状態を示す、模式的な斜視図である。
　図１５Ａに示される波動制御媒質２００は、メタマテリアル部２０１、整合素子２０２、及び基部２０３を有する。これら３つの要素の材料は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　メタマテリアル部２０１は、同図に示されるように、マッシュルームの柄に相当する部分２０４とマッシュルームのカサに相当する部分２０５とを有する構造を有する。当該柄に相当する部分２０４が、整合素子２０２と接触している。メタマテリアル部２０１は、整合素子２０２に接触しているが、基部２０３には接触していなくてよい。
　整合素子２０２は、メタマテリアル部２０１と基部２０３との間に配置されている。より具体的には、整合素子２０２は、メタマテリアル部２０１（特には上記柄に相当する部分２１１）と接触し且つ基部２０３と接触している。
　図１５Ａにおいて、整合素子２０２は、基部２０３の面の一部に存在するように構成されているが、図１５Ｂに示されるように、基部２０３の面の全体にわたって存在してもよい。すなわち、基部２０３の面に整合素子２０２の層が積層されてもよい。
　基部２０３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　例えば図１５Bに示されるように、マッシュルーム型のメタマテリアル部を有する複数の波動制御媒質２００がアレイ状に配置されてよい。このように複数の波動制御媒質２００が配置されて、波動制御部材（又は波動制御素子）２１０が形成されてよい。同図においては、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質の数が８つに限られないことは言うまでもなく、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子は、多数の波動制御媒質を有してよい。
　また、同図に示される整合素子２１２は、基部２０３の面上に被膜として（又は層として）存在している。すなわち、複数のマッシュルーム型メタマテリアル部が、１つの整合素子２０２上に（特には被膜状の整合素子２０２上に）配置されている。
　同図に示される基部２０３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
１．４　波動制御媒質の構成例（スフィア構造又はパッチ構造）
　一実施態様において、本開示の波動制御媒質に含まれるメタマテリアル部はスフィア構造又はパッチ構造を有してよい。当該スフィア構造は、球形構造であってよく、又は、円形平板構造であってもよい。このような構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質においても、整合素子による効果が奏される。以下で、図１６Ａ～Cを参照して、この実施態様について説明する。図１６Ａは、スフィア型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の上面の模式図である。図１６Ｂは、当該波動制御媒質がアレイ状に配置されている状態を示す、模式的な斜視図である。図１６Ｃは、パッチ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質がアレイ状に配置されている状態を示す、模式的な斜視図である。
　図１６Ａに示される波動制御媒質３００は、メタマテリアル部３０１、整合素子３０２、及び基部３０３を有する。これら３つの要素の材料は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　メタマテリアル部３０１は、同図に示されるように、スフィア構造（特には円形平板構造）を有する。当該円形平板の一方の面が、整合素子３０２と接触している。メタマテリアル部３０１は、整合素子３０２に接触しているが、基部３０３には接触していなくてよい。
　整合素子３０２は、メタマテリアル部３０１と基部３０３との間に配置されている。より具体的には、整合素子３０２は、メタマテリアル部３０１（特には前記円形平板の一方の面）と接触し且つ基部３０３と接触している。
　図１６Ａにおいて、整合素子３０２は、基部３０３の面上のほぼ全体にわたって存在するように構成されている（すなわち整合素子３０２は基部３０３上に積層されている）が、基部３０３の一部に存在してもよい。
　基部３０３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　例えば図１６Bに示されるように、スフィア型のメタマテリアル部を有する複数の波動制御媒質単位がアレイ状に配置されてよい。同図に示されるように複数の波動制御媒質が配置されて、波動制御部材（又は波動制御素子）３１０が形成されてよい。同図においては、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質単位の数が８つに限られないことは言うまでもなく、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子は、多数の波動制御媒質単位を有してよい。
　また、同図に示される整合素子３０２は、基部３０３の面上に被膜として（又は層として）存在している。すなわち、複数のスフィア型（円形平板型）メタマテリアル部が、１つの整合素子３０２上に（特には被膜状の整合素子３０２上に）配置されている。
　同図に示される基部３０３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　また、例えば図１６Ｃに示されるように、パッチ型のメタマテリアル部を有する複数の波動制御媒質単位がアレイ状に配置されてもよい。同図に示されるように複数の波動制御媒質が配置されて、波動制御部材（又は波動制御素子）３２０が形成されてよい。同図においても、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質単位の数はこの数に限られない。
　また、同図に示される整合素子３２２は、基部３２３の面上に被膜として（又は層として）存在している。すなわち、複数のパッチ型（矩形平板型）メタマテリアル部が、１つの整合素子３２２上に（特には被膜状の整合素子３２２上に）配置されている。
　同図に示される基部３２３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
１．５　波動制御媒質の構成例（積層体構造）
　一実施態様において、本開示の波動制御媒質に含まれるメタマテリアル部は積層体構造を有してよい。当該構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質においても、整合素子による効果が奏される。以下で、図１７Ａ及びＢを参照して、この実施態様について説明する。図１7Ａは、積層体型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の側面の模式図である。図１7Ｂは、当該波動制御媒質がアレイ状に配置されている状態を示す、模式的な斜視図である。
　図１７Ａに示される波動制御媒質４００は、メタマテリアル部４０１、整合素子４０２、及び基部４０３を有する。これら３つの要素の材料は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　メタマテリアル部３０１は、同図に示されるように積層体構造を有し、当該積層体は、異なる材料から形成された２つの層４０４及び４０５が交互に積層されている構造を有する。当該２つの層は、例えば金属層４０４及び誘電体層４０５であってよいがこれに限定されない。例えば当該２つの層は、例えば金属層、誘電体層、磁性体層、導電体層、金属酸化物層、半導体層、及び超伝導体層のうちのいずれか２種の層であってよい。
　好ましい実施態様において、前記２つの層は、「金属層又は金属酸化物層」と「誘電体層、磁性体層、導電体層、半導体層、及び超伝導体層のうちのいずれか」との組合せであってもよく、特に好ましくは「金属層又は金属酸化物層」と「誘電体層、磁性体操、及び導電体層のうちのいずれか」との組合せであってよい。
　メタマテリアル部４０１は、整合素子４０２に接触しているが、基部４０３には接触していなくてよい。メタマテリアル部４０１は、同図に示されるように、その積層体構造の積層面が整合素子４０２の積層面又は基部４０３の積層面と略平行になるように、整合素子４０２上に配置されてよい。
　整合素子４０２は、メタマテリアル部４０１と基部４０３との間に配置されている。より具体的には、整合素子４０２は、メタマテリアル部４０１の積層体構造の層のうちの積層されていない面と接触し且つ基部３０３と接触している。
　図１７Ａにおいて、整合素子４０２は、基部４０３の面上のほぼ全体にわたって存在するように構成されている（すなわち整合素子４０２は基部４０３上に積層されている）が、基部４０３の一部に存在してもよい。
　基部４０３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　例えば図１７Ｂに示されるように、積層体型のメタマテリアル部を有する複数の波動制御媒質単位がアレイ状に配置されてよい。同図に示されるように複数の波動制御媒質が配置されて、波動制御部材（又は波動制御素子）４１０が形成されてよい。同図においても、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質単位の数はこの数に限られない。
　また、同図に示される整合素子４０２は、基部４０３の面上に被膜として（又は層として）存在している。すなわち、複数の積層体型メタマテリアル部が、１つの整合素子４０２上に（特には被膜状の整合素子３０２上に）配置されている。
　同図に示される基部４０３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
１．６　波動制御媒質の構成例（ワイヤ構造）
　一実施態様において、本開示の波動制御媒質に含まれるメタマテリアル部はワイヤ構造を有してよい。当該構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質においても、整合素子による効果が奏される。以下で、図１８Ａ～Ｅを参照して、この実施態様について説明する。
　図１８Ａは、ワイヤ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の側面の模式図である。同図における波動制御媒質は、ワイヤ型メタマテリアル部のうち、ワイヤ形状の長手方向における２つの端部のうちの１つが、整合素子と接触するように構成されている。すなわち、ワイヤが整合素子上に立っているようにメタマテリアル部が配置されている。図１８Ｂ及びＣは、当該波動制御媒質がアレイ状に配置されている状態を示す、模式的な斜視図である。
　図１８Ｃは、ワイヤ型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の上面の模式図である。同図における波動制御媒質は、ワイヤ型メタマテリアル部のうち、ワイヤ形状の長手方向に存在する面又は辺が、整合素子と接触するように構成されている。すなわち、ワイヤが整合素子上に寝ているようにメタマテリアル部が配置されている。図１８Ｄは、当該波動制御媒質がアレイ状に配置されている状態を示す、模式的な斜視図である。
　図１８Ａに示される波動制御媒質５００は、メタマテリアル部５０１、整合素子５０２、及び基部５０３を有する。これら３つの要素の材料は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　メタマテリアル部５０１は、同図に示されるようにワイヤ構造を有する。ワイヤ構造のメタマテリアル部５０１は、その長手方向における２つの端部のうちの一方の端部が、整合素子５０２に接触している。メタマテリアル部５０１は、基部５０３には接触していなくてよい。メタマテリアル部５０１は、同図に示されるように、整合素子５０２上に立っているように配置されてよく、特には基部５０３の面に対して垂直に立つように配置されてよい。
　整合素子５０２は、メタマテリアル部５０１と基部５０３との間に配置されている。より具体的には、整合素子５０２は、メタマテリアル部４０１の積層体構造の層のうちの積層されていない面と接触し且つ基部３０３と接触している。
　例えば図１８Ｂに示されるように、ワイヤ型のメタマテリアル部５１１を有する複数の波動制御媒質単位がアレイ状に配置されてよい。同図に示されるように複数の波動制御媒質が配置されて、波動制御部材（又は波動制御素子）５１０が形成されてよい。同図においても、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質単位の数はこの数に限られない。
　また、同図に示される整合素子５１２は、基部５１３の面のうち、メタマテリアル部が存在する部分にだけ配置されている。複数の整合素子５１２が互いに離れて、基部５１３上に配置されており、そして、各整合素子上に１つのワイヤ型メタマテリアル部が配置されている。
　同図に示される基部５１３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　図１８Ｂにおいては、複数の整合素子が基部上に配置されており且つ各整合素子上にメタマテリアル部がそれぞれ配置されている。本開示において、上記でも述べたように、１つの整合素子上に複数のメタマテリアル部が配置されてもよい。これについて、図１８Ｃを参照しながら説明する。
　図１８Ｃには、ワイヤ型のメタマテリアル部５２１を有する複数の波動制御媒質単位がアレイ状に配置されている波動制御部材（又は波動制御素子）５２０が示されている。同図においても、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質単位の数はこの数に限られない。
　同図に示される整合素子５２２は、基部５２３の面の全体にわたって存在しており、整合素子５２２は、基部５２３の面上のほぼ全体にわたって存在するように構成されている。
　同図に示される基部５２３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　図１８Ｄに示される波動制御媒質５３０は、メタマテリアル部５３１、整合素子５３２、及び基部５３３を有する。これら３つの要素の材料は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　メタマテリアル部５３１は、同図に示されるようにワイヤ構造を有する。ワイヤ構造のメタマテリアル部５３１は、その長手方向に存在する面の一つが、整合素子５３２に接触している。メタマテリアル部５３１は、基部５３３には接触していなくてよい。メタマテリアル部５３１は、同図に示されるように、整合素子５３２上に寝ているように配置されてよい。
　整合素子５３２は、メタマテリアル部５３１と基部５３３との間に配置されている。より具体的には、整合素子５０２は、メタマテリアル部４０１の積層体構造の層のうちの積層されていない面と接触し且つ基部３０３と接触している。
　例えば図１８Ｅに示されるように、ワイヤ型のメタマテリアル部５４１を有する複数の波動制御媒質単位がアレイ状に配置されてよい。同図に示されるように複数の波動制御媒質が配置されて、波動制御部材（又は波動制御素子）５１０が形成されてよい。同図においても、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質単位の数はこの数に限られない。
　また、同図に示される整合素子５４２は、基部５４３の面の全体にわたって存在しているが、上記で説明したように、メタマテリアル部が存在する部分にだけ配置されてもよい。
　同図に示される基部５４３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
１．７　波動制御媒質の構成例（リング構造）
　一実施態様において、本開示の波動制御媒質に含まれるメタマテリアル部はリング構造を有してよい。当該構造のメタマテリアル部を有する波動制御媒質においても、整合素子による効果が奏される。以下で、図１９Ａ～Ｄを参照して、この実施態様について説明する。
　図１９Ａは、リング型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の側面の模式図である。同図に示される波動制御媒質６００は、メタマテリアル部６０１、整合素子６０２、及び基部６０３を有する。これら３つの要素の材料は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　メタマテリアル部６０１のリング型は、Ｕ文字のように、リングの一部分が欠けている形状であってよい。同図における波動制御媒質６００は、リング型メタマテリアル部６０１のうちU文字の下側部分が整合素子６０２に接しており且つ前記欠けている一部分が整合素子６０２から最も離れた位置に存在するように構成されている。すなわち、U文字が整合素子上に立っているようにメタマテリアル部が配置されている。
　整合素子６０２は、メタマテリアル部６０１と基部６０３との間に配置されている。より具体的には、整合素子６０２は、メタマテリアル部６０１のうちの前記下側部分と接触し且つ基部６０３と接触している。
　基部６０３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　図１９Ｂは、当該波動制御媒質がアレイ状に配置されている状態を示す、模式的な斜視図である。同図に示されるように、リング型のメタマテリアル部６１１を有する複数の波動制御媒質単位がアレイ状に配置されてよい。同図に示されるように複数の波動制御媒質が配置されて、波動制御部材（又は波動制御素子）６１０が形成されてよい。同図においても、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質単位の数はこの数に限られない。
　また、同図に示される整合素子６１２は、基部６１３の面の全体にわたって積層されており、例えば基部６１３上に積層された被膜である。
　同図に示される基部６１３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
　図１９Ｃは、リング型のメタマテリアル部を有する波動制御媒質の上面の模式図である。同図に示される波動制御媒質６２０は、メタマテリアル部６２１、整合素子６２２、及び基部６２３を有する。これら３つの要素の材料は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。同図における波動制御媒質６２０は、当該リング型のＵ文字が整合素子上に記載されているように構成されている。すなわち、当該リング型のＵ文字が整合素子６２２上に横たわっているようにメタマテリアル部６２１が配置されている。
　図１９Ｄには、リング型のメタマテリアル部６３１を有する複数の波動制御媒質単位がアレイ状に配置されている波動制御部材（又は波動制御素子）６３０が示されている。同図においても、説明のために便宜上８つの波動制御媒質だけが表示されているが、本開示に従う波動制御部材又は波動制御素子に含まれる波動制御媒質単位の数はこの数に限られない。
　同図に示される整合素子６３２は、基部６３３の面の全体にわたって存在しており、整合素子６３２は、基部６３３の面上のほぼ全体にわたって存在するように構成されている。
　同図に示される基部６３３は、上記１．１又は１．２において説明したとおりであり、その説明が本実施態様においても当てはまる。
２　第２実施形態（電磁波吸収部材）
　図２０を参照して、本開示に従う電磁波吸収部材について説明する。同図には、本開示に従う電磁波吸収部材７１０の構成例が示されている。同図は、電磁波吸収部材１１０の延在方向に垂直な面の模式的な断面図である。電磁波吸収部材７１０の断面は、同図に示されるように長方形の形状を有してよいが、他の形状であってもよい。
　電磁波吸収部材７１０は、支持体７１１と、支持体７１１上に存在する波動制御部材７１２を備えている。電磁波吸収部材７１０は、支持体７１１及び波動制御部材７１２が互いに重ねられたシート形状を有してよいが、支持体７１１及び波動制御部材７１２の形状によっては、他の形状を有してもよい。
　支持体７１１は、金属、誘電体、または樹脂で形成されてよい。支持体７１１は、例えば層状、シート状、又はフィルム状の形状にあってよい。
　波動制御部材７１２は、上記１．において述べたいずれかの波動制御媒質がアレイ状に配置された波動制御部材であってよく、又は、上記１．において述べたいずれかの波動制御媒質が分散配置された波動制御部材であってよい。波動制御部材７１２は、層状、シート状、又はフィルム状の形状にあってよい。
　波動制御部材７１２が電磁波を吸収するように、波動制御部材７１２の屈折率は制御されてよい。このように屈折率が制御された波動制御部材７１２によって、電磁波吸収部材７１０は、照射された電磁波を吸収する部材として用いられうる。
　また、電磁波吸収部材７１０は、波動制御媒質７１２が電磁波を遮蔽するように、波動制御媒質７１２の屈折率は制御されてよい。このように屈折率が制御された波動制御部材７１２によって、電磁波吸収部材７１０は、照射された電磁波を遮蔽する部材として用いられてもよい。
　また、電磁波吸収部材７１０は、電磁波を利用して通信を行う通信装置、又は、電磁波を利用して検出を行う検出装置などにおいて利用されてよい。当該通信装置として、例えばＥＴＣのための通信装置やICカード（ICチップ）リーダを挙げることができる。また、当該検出装置として、例えばレーダーシステム（特にはレーダーシステムの構成要素、例えばアンテナ、送信機、及び受信機など）などの電磁波を利用するセンサに適用することができる。電磁波吸収部材７１０は、このような装置の要素として含まれてよい。
３　第３実施形態（電磁波導波路）
（１）電磁波導波路の構成例１
　図２１を参照して、本開示に従う電磁波導波路７２０の構成例について説明する。同図は、当該電磁波導波路の延在方向に垂直な面の模式的な断面図である。電磁波導波路７２０断面は、同図に示されるように長方形の形状を有してよいが、他の形状であってもよく、例えば円又は楕円などであってもよい。
　電磁波導波路７２０は、支持体７２１、並びに、支持体７２１上に存在する導波管７２３及び媒質７２２を有する。電磁波導波路７２０は、支持体７２１と媒質７２２によって導波管７２３が囲まれるように構成されている。　
　支持体７２１は、例えばケイ素（Ｓｉ）、金属、誘電体、又は樹脂により形成されてよい。
　媒質７２２は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）または誘電体により形成されてよい。
　導波管７２３は、上記１．において述べたいずれかの波動制御媒質がアレイ状に配置された波動制御部材であってよく、又は、上記１．において述べたいずれかの波動制御媒質が分散配置された波動制御部材であってよい。導波管７２３は、線状の形状を有してよい。導波管７２３の断面形状は、同図に示される四角形でなくてもよく、例えば円形又は楕円形などであってもよい。
　電磁波導波路７２０は、電磁波が導波管１２３内を進行するように構成される。そのために、例えば導波管１２３の屈折率が制御されてよく、且つ、支持体７２１及び媒質７２２の材料は当業者により適宜選択されてよい。電磁波導波路７２０は、例えば情報処理装置に備えられてよく、特には演算素子又は記憶素子などに備えられてもよい。
（２）電磁波導波路の構成例２
　図２２を参照して、本開示に従う電磁波導波路７３０について説明する。同図は、当該電磁波導波路の延在方向に垂直な面の模式的な断面図である。電磁波導波路７３０の断面は、同図に示されるように長方形の形状を有してよいが、他の形状であってもよく、例えば円又は楕円などであってもよい。
　　電磁波導波路７３０は、支持体７３１、並びに、支持体７３１上に存在する導波管７３３及び媒質層７３４、並びに、媒質７３２を有する。同図に示されるとおり、導波管７３３は、媒質層７３４及び支持体７３１によって囲まれている。媒質７３２が、媒質層７３４を囲むように構成されている。
　支持体７３１及び媒質７３２は、支持体７２１及び媒質７２２と同じであってよく、それらの説明が支持体７３１及び媒質７３２についても当てはまる。
　導波管７３３は、上記１．において述べたいずれかの波動制御媒質がアレイ状に配置された波動制御部材であってよく、又は、上記１．において述べたいずれかの波動制御媒質が分散配置された波動制御部材であってよい。導波管７３３は、線状の形状を有してよい。導波管７３３の断面形状は、同図に示される四角形でなくてもよく、例えば円形又は楕円形などであってもよい。
　媒質層７３４は、導波管７３３の周囲を囲むように配置されており、導波管７３３の周囲に層状に積層されていてよい。媒質層７３４は、ケイ素（Ｓｉ）または樹脂によって形成されていてよい。
　電磁波導波路７２０は、電磁波が導波管１２３内を進行するように構成される。そのために、例えば導波管１２３の屈折率が制御されてよく、且つ、支持体７２１及び媒質７２２の材料は当業者により適宜選択されてよい。電磁波導波路７２０は、例えば情報処理装置に備えられてよく、特には演算素子又は記憶素子などに備えられてもよい。
４　比帯域幅
　図２３を参照して、本開示に従う波動制御媒質を有するメタマテリアルの比帯域幅について説明する。同図は、らせん構造のメタマテリアル部を含む本開示に従う波動制御媒質を有するメタマテリアルの比帯域幅の一例を説明するグラフである。
　同図において、グラフの縦軸は周波数ｆを示し、横軸は周波数の帯域Ｂを示している。同図において、曲線Ｋは、前記波動制御媒質を有するメタマテリアルの帯域幅Ｂと周波数ｆとの関係を示している。
　曲線Ｋから、上記メタマテリアルの比帯域幅を求める。ここで、帯域幅とは、ピーク周波数の２－１／２の周波数の帯域間距離をいい、比帯域幅とは、帯域幅を中心周波数であるピーク周波数で割ったものをいう。
　曲線Ｋでは、帯域Ｂｃのときピーク周波数ｆｃであり、帯域Ｂ１およびＢ２のときピーク周波数の２－１／２の周波数ｆ１である。したがって、曲線Ｋでは、帯域幅がＢ２－Ｂ１であり、比帯域幅が（Ｂ２－Ｂ１）／ｆｃとなる。
　好ましくは、前記メタマテリアルの応答の比帯域幅が３０％以上であり、且つ、その比帯域幅における吸収強度は５０％以上である。すなわち、本開示は、上記で述べた波動制御媒質を備えており、応答の比帯域幅が３０％以上であり、かつその比帯域幅における吸収強度が５０％以上である波動制御素子又は波動制御部材を提供する。なお、この波動制御素子は、上記波動制御媒質がアレイ構造に集積されたものであってもよく、複数分散配置されたものであってもよい。
５　用途の例
　本開示に従うメタマテリアル（特には波動制御素子又は波動制御部材）は、例えば、種々の装置において用いられてよく、例えば波動制御装置（例えば送受信または受発光を行う波動制御装置、及び、アンテナ、例えば小型アンテナ及び低背アンテナなど）において用いられてよい。すなわち、本開示は、前記メタマテリアルを含むこれら装置を提供する。
　また、本開示に従うメタマテリアルは、例えば周波数選択フィルタ、人工磁気導体、エレクトロバンドギャップ部材、ノイズ対策部材、アイソレータ、電波レンズ、レーダー部材、光学レンズ、光学フィルム、テラヘルツ用光学素子、光学迷彩用部材、不可視化用部材、放熱部材、遮熱部材、又は蓄熱部材として構成されてもよい。
　また、本開示に従うメタマテリアルは、電磁波の変調、復調、又は波長変換を実行する装置、非線形デバイス、及びスピーカーなどの装置において用いられてよい。すなわち、本開示は、前記メタマテリアルを有するこれら装置も提供する。
６　実施例
６．１　実施例１
　基部とメタマテリアル部とを有する波動制御媒質（「参考例の波動制御媒質」ともいう）、及び、基部と整合素子とメタマテリアル部とを有する波動制御媒質（「実施例の波動制御媒質」ともいう）について、所定の波長範囲における電磁波吸収特性をシミュレーションした。
　当該シミュレーションにおいて用いられた参考例の波動制御媒質の構造が、図２４Ａに示されている。また、当該シミュレーションにおいて用いられた実施例の波動制御媒質が図２４Bに示されている。
　図２４Ａの左図に示される波動制御媒質は、らせん構造のメタマテリアル部Ｍと当該メタマテリアル部が配置された基部Ｓとを有する。当該メタマテリアル部のインピーダンスはＺ１であり、且つ、当該基部のインピーダンスはＺ２である。
　同図の右図には、これら構成要素のインピーダンスが模式的に示されており、横軸はインピーダンスの値であり、縦軸は、上から下に向かって、前記左図中の矢印によって示される軸上の位置に相当する。なお、右図においては、入射波の進行方向に対応させるために、矢印の向きが左図と反対を向いている。
　当該右図に示されるように、インピーダンスＺ１とＺ３との間の差は大きく、すなわち、メタマテリアル部Ｍと基部Ｓとの間で、インピーダンス値は大幅に変化する。
　図２４Ｂの左図に示される波動制御媒質は、らせん構造のメタマテリアル部Ｍと当該メタマテリアル部が配置された基部Ｓと当該メタマテリアル部と当該基部との間に配置された整合素子Ｅとを有する。当該メタマテリアル部のインピーダンスはＺ１であり、且つ、当該基部のインピーダンスはＺ２である。また、整合素子ＥのインピーダンスはＺ３である。
　同図の右図には、これら構成要素のインピーダンスが模式的に示されており、横軸はインピーダンスの値であり、縦軸は、上から下に向かって、前記左図中の矢印によって示される軸上の位置に相当する。なお、右図においては、入射波の進行方向に対応させるために、矢印の向きが左図と反対を向いている。当該右図に示されるように、インピーダンスＺ１とＺ３との間の差は大きいが、メタマテリアル部Ｍと基部Ｓとの間に整合素子Ｅが配置されていることで、インピーダンス値の変化はなだらかになっていると考えられる。
　前記シミュレーションの手法は以下のとおりであった。前記電磁波吸収特性のために、有限要素法による電磁場解析が用いられた。計算領域の上面及び下面のそれぞれに、図２５に示されるように、Floquet Port 1及びFloquet Port 2が配置され、そして、基板（基部に相当する）に向かって垂直方向に平面波を入射させた。また、計算領域側面には周期境界条件が設けられた。
　各波長の平面波に対する吸収率Absは、前記Floquet Port間のSパラメータにおけるS11及びS21の絶対値(mag(S11)及びmag(S21))を用いて、以下の式により算出された。
Abs=1-Trans-Reflec
Trans=mag(S11)^2
Reflec=mag(S21)^2
　得られた吸収率が、波長に対してプロットされた。プロット結果が、図２６Ａ及び図２６Ｂに示されている。図２６Ａは、参考例の波動制御媒質に関するシミュレーション結果であり、図２６Ｂは、実施例の波動制御媒質に関するシミュレーション結果である。
　これらの結果に示されるとおり、実施例の波動制御媒質において、左円偏波（左巻きの円偏波、LCP、又はLeft Circular Polarizationともいう）の反射強度（Reflec_LCP）は、参考例と比較して大幅に低い。そのため、基部とメタマテリアル部との間に整合素子が配置されていることによって、電磁波の反射を抑制することができ、すなわち、吸収特性を高めることができる。
　なお、これらの結果において、左円偏波の透過強度（Trans_LCP）は、参考例の波動制御媒質及び実施例の波動制御媒質のいずれにおいても、シミュレーションされた波長域にわたって０であった。
６．２　実施例２
(ワイヤ構造)
　図１８Ｅに示される波動制御媒質について、上記実施例１で記載したものと同様のシミュレーションを実施した。その結果、直線偏波の反射強度は入射波波長82mmにおいて21%となった。一方で、整合素子（抵抗被膜）を有さない参考例においては、反射強度は92%であった。
(リング構造)
　図１９Ｄに示される波動制御媒質について、上記実施例１で記載したものと同様のシミュレーションを実施した。その結果、直線偏波の反射強度は入射波波長82mmにおいて18%となった。一方、整合素子（抵抗被膜）を有さない参考例においては、反射強度は79%であった。
　これらの結果より、らせん構造以外の種々の構造のメタマテリア部が採用された場合においても、整合素子によって反射を抑制することができることが分かる。
　なお、本開示は、以下のとおりに構成されてもよい。
［１］
　基部と、メタマテリアル部と、前記基部および前記メタマテリアル部の間に配置された整合素子と、を有する３次元微細構造体を備え、
　前記３次元微細構造体が、金属、誘電体、磁性体、導電体、金属酸化物、半導体、及び超伝導体のいずれか一つ、または、これらの複数の組合せから選択された材料から形成される
　波動制御媒質。
［２］
　前記メタマテリアル部が、らせん構造、多層構造、円錐構造、ワイヤ構造、リング構造、マッシュルーム構造、又はスフィア構造を有する、［１］に記載の波動制御媒質。
［３］
　前記整合素子が、抵抗材料から形成されている、［１］又は［２］に記載の波動制御媒質。
［４］
　前記整合素子が、抵抗材料から形成されている被膜又は線材である、［１］又は［２］に記載の波動制御媒質。
［５］
　前記整合素子が、集中定数素子である、［１］又は［２］に記載の波動制御媒質。
［６］
　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、
　前記少なくとも２種の構造体は、互いに接していない、
　［１］～［５］のいずれか一つに記載の波動制御媒質。
［７］
　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、
　前記少なくとも２種の構造体は、互いに接しておらず、且つ、互いに絡み合うように形成された連続構造を有する、
　［１］～［５］のいずれか一つに記載の波動制御媒質。
［８］
　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、
　前記少なくとも２種の構造体のうちの少なくとも１種が、ワイヤ形状、プレート形状、又は球体形状を有する、
　［１］～［５］のいずれか一つに記載の波動制御媒質。
［９］
　［１］～［８］のいずれか一つに記載の波動制御媒質を備えている波動制御部材。
［１０］
　前記波動制御部材の応答の比帯域幅は３０％以上であり、且つ、
　前記比帯域幅における吸収強度が５０％以上である、
　［９］に記載の波動制御部材。
［１１］
　［１］～［８］のいずれか一つに記載の波動制御媒質を有する、電磁波吸収用又は電磁波遮蔽用の波動制御部材。
［１２］
　１つの整合素子上に複数のメタマテリアル部が配置されている、
　［９］～［１１］のいずれか一つに記載の波動制御部材。
［１３］
　前記１つの整合素子は、前記基部上に形成された被膜である、［１２］に記載の波動制御部材。
［１４］
　１つの基部上に、整合素子とメタマテリアル部との複数の組合せが配置されている、［９］～［１１］のいずれか一つに記載の波動制御部材。
［１５］
　前記複数の組合せを構成する複数の整合素子は、互いに接していないように構成されている、［１４］に記載の波動制御部材。
［１６］
　［１］～［８］のいずれか一つに記載の波動制御媒質を備えている波動制御素子。
［１７］
　前記波動制御素子の応答の比帯域幅は３０％以上であり、且つ、
　前記比帯域幅における吸収強度が５０％以上である、
　［１６］に記載の波動制御素子。
［１８］
　［１］～［８］のいずれか一つに記載の波動制御媒質を有するメタマテリアルを備える波動制御装置。
［１９］
　［９］～［１２］のいずれか一つに記載の波動制御部材を有するセンサを備えている波動制御装置。
［２０］
　［１］～［８］のいずれか一つに記載の波動制御媒質を含む、送受信または受発光を行う波動制御装置。
　以上、本開示の実施形態及び実施例について具体的に説明したが、本開示は、上述の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
　例えば、上述の実施形態及び実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料、及び数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料、及び数値等を用いてもよい。また、上述の実施形態及び実施例の構成、方法、工程、形状、材料、及び数値等は、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
　また、本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値または下限値は、他の段階の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよい。
１　波動制御媒質
２　基部
３　メタマテリアル部
４　整合素子
 
 
 

Claims (20)

  1. 　基部と、メタマテリアル部と、前記基部および前記メタマテリアル部の間に配置された整合素子と、を有する３次元微細構造体を備え、
    　前記３次元微細構造体が、金属、誘電体、磁性体、導電体、金属酸化物、半導体、及び超伝導体のいずれか一つ、または、これらの複数の組合せから選択された材料から形成される
    　波動制御媒質。
  2. 　前記メタマテリアル部が、らせん構造、多層構造、円錐構造、ワイヤ構造、リング構造、マッシュルーム構造、又はスフィア構造を有する、請求項１に記載の波動制御媒質。
  3. 　前記整合素子が、抵抗材料から形成されている、請求項１に記載の波動制御媒質。
  4. 　前記整合素子が、抵抗材料から形成されている被膜又は線材である、請求項１に記載の波動制御媒質。
  5. 　前記整合素子が、集中定数素子である、請求項１に記載の波動制御媒質。
  6. 　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、
    　前記少なくとも２種の構造体は、互いに接していない、
    　請求項１に記載の波動制御媒質。
  7. 　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、
    　前記少なくとも２種の構造体は、互いに接しておらず、且つ、互いに絡み合うように形成された連続構造を有する、
    　請求項１に記載の波動制御媒質。
  8. 　前記メタマテリアル部は、少なくとも２種の構造体を有し、
    　前記少なくとも２種の構造体のうちの少なくとも１種が、ワイヤ形状、プレート形状、又は球体形状を有する、
    　請求項１に記載の波動制御媒質。
  9. 　請求項１に記載の波動制御媒質を備えている波動制御部材。
  10. 　前記波動制御部材の応答の比帯域幅は３０％以上であり、且つ、
    　前記比帯域幅における吸収強度が５０％以上である、
    　請求項９に記載の波動制御部材。
  11. 　請求項１に記載の波動制御媒質を有する、電磁波吸収用又は電磁波遮蔽用の波動制御部材。
  12. 　１つの整合素子上に複数のメタマテリアル部が配置されている、
    　請求項９に記載の波動制御部材。
  13. 　前記１つの整合素子は、前記基部上に形成された被膜である、請求項１２に記載の波動制御部材。
  14. 　１つの基部上に、整合素子とメタマテリアル部との複数の組合せが配置されている、請求項９に記載の波動制御部材。
  15. 　前記複数の組合せを構成する複数の整合素子は、互いに接していないように構成されている、請求項１４に記載の波動制御部材。
  16. 　請求項１に記載の波動制御媒質を備えている波動制御素子。
  17. 　前記波動制御素子の応答の比帯域幅は３０％以上であり、且つ、
    　前記比帯域幅における吸収強度が５０％以上である、
    　請求項１６に記載の波動制御素子。
  18. 　請求項１に記載の波動制御媒質を有するメタマテリアルを備える波動制御装置。
  19. 　請求項９に記載の波動制御部材を有するセンサを備えている波動制御装置。
  20. 　請求項１に記載の波動制御媒質を含む、送受信または受発光を行う波動制御装置。
     
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