[論文レビュー] On quasi-static cloaking due to anomalous localized resonance

Hongjie Li, Jingzhi Li+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 24, 2015

Metamaterials and Metasurfaces Applications被引用数 24

ひとこと要約

本稿は、異常局所的共鳴（CALR）を用いた2次元クローキングを3次元に拡張し、従来の2次元研究で用いられた標準的なプラズモニック構成ではCALRが発生しないことを示している。代わりに、コアが存在しない場合や任意の形状・誘電率を有するコアを許容する2つの新しい3次元構成を提示し、これによりCALRが実現可能であることを示した。これにより、新しい幾何的・材料的条件下において、準静的クローキングが3次元で実現可能であることが確立された。

ABSTRACT

This work concerns the cloaking due to anomalous localized resonance (CALR) in the quasi-static regime. We extend the related two-dimensional studies in [2,10] to the three-dimensional setting. CALR is shown not to take place for the plasmonic configuration considered in [2,10] in the three-dimensional case. We give two different constructions which ensure the occurrence of CALR. There may be no core or an arbitrary shape core for the cloaking device. If there is a core, then the dielectric distribution inside it could be arbitrary.

研究の動機と目的

• 異常局所的共鳴（CALR）が3次元準静的設定で発生するかどうかを調査すること。
• 2次元プラズモニックCALR構成を3次元に拡張する際の制限を特定すること。
• 従来のプラズモニック設定が失敗する状況でもCALRを可能にする新しい3次元誘電体構成を構築すること。
• コアの幾何学的形状および誘電率特性が、3次元におけるCALRの実現に果たす役割を調査すること。

提案手法

• 3次元における準静的マクスウェル方程式の理論的解析を通じて、クローキング挙動をモデル化する。
• コアなしと任意形状のコアを有する2つの異なる3次元構成を構築する。
• 3次元設定において異常局所的共鳴を誘発する特定の誘電率分布を用いる。
• 構築された構成が準静的近似下でCALRを支持することを数学的に証明する。
• 共鳴構造周辺における電場の挙動を分析し、電場増幅およびクローキング効果を確認する。
• 2次元の結果[2,10]を3次元に拡張するため、共鳴に必要な幾何的および材料的条件を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異常局所的共鳴（CALR）は3次元準静的系で達成可能か？
• RQ2 なぜ標準的な2次元プラズモニック構成では3次元でCALRが発生しないのか？
• RQ3 従来のプラズモニック設定が失敗する状況でもCALRを支えることができる代替の3次元構成は何か？
• RQ4 コアの有無が3次元におけるCALRの可能性にどのように影響するか？
• RQ5 コア内に任意の誘電率分布が存在しても、3次元におけるCALRは可能か？

主な発見

• 従来の2次元研究で用いられた標準的な3次元プラズモニック構成ではCALRは発生しない。
• コアが存在しない場合でもCALRを実現可能な2つの新しい3次元構成が提案された。
• 3次元デバイスにおけるCALR発生にはコアの存在が必須ではない。
• コア内の誘電率分布は任意であり、CALRの発生を妨げない。
• 理論的枠組みにより、提案された構成下で3次元におけるCALRが達成可能であることが確認され、従来の2次元結果が拡張された。