学術的背景 情報時代において、電磁波（EMW）の広範な応用は、通信、医療、ナビゲーションなど複数の分野での画期的な進展をもたらしました。しかし、電子機器の普及に伴い、電磁波干渉（EMI）の問題が深刻化しており、精密機器の正常な動作に影響を与えるだけでなく、人体の健康にも潜在的な脅威をもたらす可能性があります。そのため、効率的な電磁波吸収材料の開発が現在の研究の焦点の一つとなっています。従来の電磁波吸収材料は、吸収帯域が狭く、反射損失が高いなどの問題があり、現代の通信機器が求める効率的な電磁ステルスと信号伝送のニーズを満たすことが困難でした。 この問題を解決するために、研究者たちは多成分複合材料と微細構造工学の観点から、新しい電磁波吸収材料の設計に着手しています。その中でも、コアシェル構造（c...

グラフェンベースのプログラマブルな双極アンテナ 学術的背景 テラヘルツ（THz）帯域（0.1～10 THz）は、その独自の特性により、ワイヤレス通信、高解像度イメージング、および人体中心通信などの分野で大きな注目を集めています。しかし、大気中でのテラヘルツ波の伝搬損失が大きいため、短距離通信が主な欠点の一つとなっています。さらに、テラヘルツ応用向けデバイスの設計と製造には課題があり、特に信号源のゲインとカバレッジ範囲が問題となります。それでも、サブテラヘルツ帯域は次世代ワイヤレス通信システムに前例のない機会を提供しており、理論データレートが100 Gbpsを超えるチャネル容量、アンテナ形状の大幅な小型化、およびより高い空間分解能が含まれます。 これらの制限を克服するために、再構成可能なアンテ...

複数バンド反射型メタサーフェスによる効率的な直線および円偏光変換 研究背景と問題提起 現代の通信、レーダーシステム、リモートセンシング技術において、電磁波の偏光制御は重要な技術です。電磁波の偏光状態を操作することで、信号伝送品質の最適化、干渉の低減、システム全体の性能向上が可能となります。従来の偏光変換装置は通常、体積が大きく効率も限られていますが、近年登場したメタサーフェス（Metasurface）技術はこの問題に対する新しい解決策を提供します。メタサーフェスは、サブ波長スケールの「メタ原子」アレイで構成される2次元メタマテリアルであり、ナノレベルの精度で光や電磁波の特性を制御できます。 しかし、これまでの研究では、単一または二重周波数帯域での偏光変換能力について議論されてきましたが、複数...

自由電子共鳴遷移放射とBrewsterランダミネスの研究 学術背景 自由電子放射（Free-electron radiation）、例えばチェレンコフ放射（Cherenkov radiation）や遷移放射（transition radiation）は、電子と媒体が相互作用する際に光を生成する基本的なメカニズムです。これらの現象は核物理、宇宙論、電子顕微鏡、レーザー、粒子検出などの分野で広く応用されています。しかし、電子が無秩序な媒体と相互作用すると、自由電子放射の特性は通常ランダムになり、これにより精密な光放出制御や操作の応用が制限されます。 この制約を克服するために、研究者たちは特定の長期構造的ランダム性の中で自由電子放射の強度と方向性を不変にすることを可能にする方法を探求しました。この...

ハイパースペクトルストレージの内計算と光周波数コームおよびプログラム可能な光ストレージの応用 序論 近年、機械学習の飛躍的進展によって、医療、金融、小売、車両製造業など多くの業界で革命的な発展が促進されています。これらの変革は、広範囲にわたる行列-ベクトル積（mvm）の需要を急増させ、大規模最適化や深層学習アルゴリズムにおいて極めて重要です。しかし、この増大する計算需要は、記憶装置と処理ユニットを分離する従来のフォン・ノイマン型デジタル電子計算機のアーキテクチャに挑戦を与え、「フォン・ノイマンボトルネック」として知られる、記憶装置とプロセッサ間のデータ転送速度の制限によって全体のシステム性能が制約されています。この性能ボトルネックを解決するために、保存内計算が革新的な解決策として浮上しており...