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| 講演名 | 2025-03-06 15:15 ［招待講演］トポロジカルフォノニクス：GHz帯弾性波制御と高集積化へ向けた物性科学的アプローチ ○鶴田健二（岡山大）  MW2024-180 |
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| 抄録 | （和） | 物質内で特異な電子状態を持つトポロジカル絶縁体の古典波動アナロジーとして，“トポロジカルフォノニクス”が近年急速に注目を集め，新しい音波・弾性波デバイスへの応用が期待されている．トポロジカル絶縁体では，電子の分散曲線（エネルギーバンド）が持つ不変量（ベリー位相）に所以して物質の界面に特異な導波モードが現れる。この概念をフォノニック結晶に適用することで，従来の弾性波導波路よりも曲げや欠陥に対するロバスト性が大幅に向上する．我々は，kHz (M. Kataoka et al., 2022)およびサブGHz領域 (D. Hatanaka et al., 2024) で動作する薄板上のトポロジカル弾性波導波路を設計し，実験実証した．特に，サブGHz帯の導波路では，波長と同じオーダーの微小なリング共振回路においても，このロバスト性によって臨海結合を含む鋭敏な共振応答を示すことが分かった．さらに，高次のトポロジー不変量に着目したカゴメ格子積層型３次元フォノニック構造の設計し，これまでの面内のみの弾性波伝搬だけでなく，面直方向にも選択的に伝搬するヒンジモードを実現できることを示した (Y. Hata and K. Tsuruta, 2023)．講演では，これらのアプローチが，集積回路の高周波化に伴い本質的な改良が求められる表面弾性波デバイスに対し，低損失と高い集積度を同時実現する可能性があることについて議論する． |
| （英） | Abstract "Topological phononics" has been attracting much attention in recent years as a classical analogue of topological insulators, which have unique electronic states in materials. In topological insulators, unique guided modes appear at the material interfaces related to an invariant (Berry phase) of the electronic energy band. By applying this concept to phononic crystals, the robustness against bending and defects is significantly improved compared to conventional elastic wave guides. We have designed and experimentally demonstrated topological elastic wave guides on thin plates operating in the kHz (M. Kataoka et al., 2022) and sub-GHz range (D. Hatanaka et al., 2024). In particular, we found that due to this robustness, the sub-GHz waveguide exhibits sharp resonant responses, including critical coupling, even in small ring resonator circuits on the same order of magnitude as the wavelength. Furthermore, we designed a Kagome lattice-type stacked three-dimensional phononic structure focusing on higher-order topological invariants, and showed that hinge modes that selectively propagate not only in-plane but also perpendicular to the plane can be realized (Y. Hata and K. Tsuruta, 2023). In the presentation, I discuss that these approaches have the potential to simultaneously achieve low loss and high integration in surface acoustic wave devices in which essential improvements are mandatory toward the realization of next-generation high frequency devices. | |
| キーワード | （和） | 表面弾性波デバイス / フォノニック結晶 / トポロジカル絶縁体 / メタマテリアル / / / / |
| （英） | Surface Acoustic-wave Device / Phononic Crystal / Topological Insulator / Metamaterial / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 124, no. 421, MW2024-180, pp. 69-69, 2025年3月. | |
| 資料番号 | MW2024-180 | |
| 発行日 | 2025-02-27 (MW) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | MW2024-180 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | MW |
| 開催期間 | 2025-03-06 - 2025-03-07 |
| 開催地（和） | 大社文化プレイスうらら館 |
| 開催地（英） | Taisha Urara-kan Culrural Hall |
| テーマ（和） | マイクロ波⼀般 |
| テーマ（英） | Microwave, etc. |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | MW |
| 会議コード | 2025-03-MW |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | トポロジカルフォノニクス：GHz帯弾性波制御と高集積化へ向けた物性科学的アプローチ |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Topological phononics: A condensed-matter-physics approach towards highly integrated elastic devices at GHz frequencies |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 表面弾性波デバイス / Surface Acoustic-wave Device |
| キーワード(2)（和/英） | フォノニック結晶 / Phononic Crystal |
| キーワード(3)（和/英） | トポロジカル絶縁体 / Topological Insulator |
| キーワード(4)（和/英） | メタマテリアル / Metamaterial |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 鶴田 健二 / Kenji Tsuruta / ツルタ ケンジ |
| 第1著者 所属（和/英） | 岡山大学 (略称： 岡山大) Okayama University (略称： Okayama Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-03-06 15:15:00 |
| 発表時間 | 40分 |
| 申込先研究会 | MW |
| 資料番号 | MW2024-180 |
| 巻番号（vol） | vol.124 |
| 号番号（no） | no.421 |
| ページ範囲 | p.69 |
| ページ数 | 1 |
| 発行日 | 2025-02-27 (MW) |
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