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【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　教授　小野瀬佳文
　　　　　　　　准教授　新居阳一

【発表のポイント】

• 数学のトポロジーの原理を応用した超低エネルギー损失の新型音响导波路を実现するため、物质表面にナノスケール（ナノは10亿分の1）の周期构造を作製することに成功しました。
• 高周波数のギガヘルツ帯域において导波路として机能することを确认しました。
• 既存の表面弾性波デバイスの大幅な高机能化や量子技术への応用が期待されます。

【概要】

音波は、空気や物质の振动が波として伝わる现象です。中でも物质の表面を伝わっていく音波は「表面弾性波」と呼ばれ、これを用いた电子素子に表面弾性波デバイス^(注１)があります。表面弾性波デバイスは特定周波数の电気信号のみをよく通すため携帯电话の周波数フィルタとして用いられたり、また音波の伝わり方が表面状态に敏感である性质を使ってセンサなどに利用されたりしています。しかし表面弾性波デバイスのエネルギー损失によって、大きな电力消费を伴うことがしばしば问题となっていました。

东北大学金属材料研究所の新居阳一准教授と小野瀬佳文教授は、数学分野のトポロジー^（注２）の概念をもとにして物质の表面に特殊な音波の导波路を実现しました。この导波路は、表面弾性波デバイス上に组み込むことができ、またトポロジーの活用により原理的には极限まで散逸（热などへの変化によるエネルギー损失）が抑制される性质を持ちます。したがって本成果で得られた导波路を利用すれば、超低消费电力の表面弾性波デバイスの実现につながると期待できます。これは例えば、携帯电话のバッテリー持続时间を大幅に延ばせるなど、电子机器の高机能化に贡献できると考えられます。また表面弾性波は量子コンピューティング^（注３）の要素技術としても着目されていますが、今回の導波路の持つ性質も大いに役立つことが期待できます。本研究は米国物理学会の応用物理学専門誌Physical Review Applied誌のEditor's suggestionに選定され、2023年1月3日10:00（米国東部時間）に同誌に掲載されました。

【用语解説】

注1 表面弾性波デバイス
圧电体の表面における电気信号と力学信号の変换を利用した素子。圧电体表面に櫛型电极と呼ばれる周期的な电极を作成し、ここに交流电圧を加えると圧电効果を通じて音波が発生する。このとき电极の间隔を调整しておくことで、特定の周波数の电気信号だけが効率的に力学信号（音波）に変换される。これを利用することで不要な周波数の电気信号を除去するフィルタとして作用する。

注2 トポロジー
位相几何学と呼ばれる、形を取り扱う数学の一分野。曲げたり伸ばしたりする连続的な変形で不変に保たれる量に着目して、形を分类する。最近の物性物理学分野では电子、光、音波の波动関数が持つ形をトポロジー的観点から理解することが盛んに行われている。

注3 量子コンピューティング
量子力学の原理を利用したコンピュータ。従来の古典的なコンピュータでは解くのには膨大な时间がかかる计算を大幅に短缩でき得ると考えられている。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

◆研究内容に関して
东北大学金属材料研究所
量子机能物性学研究部门
准教授　新居　阳一
罢贰尝：022-215-2044
贰尘补颈濒：测辞颈肠丑颈.苍颈颈.肠1*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

◆报道に関して
东北大学金属材料研究所　情報企画室広報班
罢贰尝：022-215-2144　贵础齿:022-215-2482
贰尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.颈尘谤*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）