NTTなど、トポロジーの原理を利用した「ギガヘルツ超音波回路」を実現

この特性を活用することで、従来の技術では難しかった折れ曲がった小型導波路構造における反射の問題を解消し、超音波デバイスの小型化や複合化が可能になる。そして、従来技術を使った場合よりも100分の1以下に省スペース化したリング・導波路結合構造を作製し、ギガヘルツ超音波フィルタの基本動作の実証に成功したとのこと。

なお今回の研究でNTTは、ガリウムヒ素などの化合物半導体に微細加工を施し、フォノニック結晶と呼ばれる人工音響構造の作製を担当。そして、その内部を超音波がどのように流れるのかを、照射したレーザの反射光の変化を計測することで調査したという。合わせて、有限要素法を用いてシミュレーションすることにより、その伝搬特性の数値的な評価も担当したとする。

一方の岡山大は、トポロジーを用いた超音波制御において、波の伝搬特性を、人工音響構造(フォノニック結晶)を用いて設計することを担当。同大学では、さまざまなスケールのフォノニック結晶の設計ノウハウを蓄積しており、数ヘルツ～数テラヘルツの広範囲のバンド分散とトポロジカル秩序の探索・設計を行ってきたことが今回の研究に活かされたとしている。

なお研究チームは今後、磁性体を導入し、外部磁場で超音波を動的に制御できる技術の確立を目指すとしている。
（波留久泉）