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...

科研レポート：偏光子の電気制御工学における合成磁場 学術的背景と研究目的 近年、合成ゲージ理論（synthetic gauge theory）は非磁性光子システムにおいて光の伝搬および状態進化を制御する潜在能力を示しています。しかし、これまでの異なるメカニズムを通じて生成された合成磁場は、偏光の制御において明確な成果を上げていませんでした。また、過去に報告された磁場は通常、固定された幾何配置で合成されているため、制御が困難でした。したがって、光子の工学合成磁場は依然として挑戦的な課題です。本研究は普遍的なスピン1/2理論枠組みを提案し、各種の工業化異方性媒質において異なる偏光子の磁化ベクトルを制御するための合成磁場の生成に成功しました。 論文の出典 本論文はGuohua Liu、Zepei ...

インダクタンスリン光感知の閾値とメカニズム 背景紹介 電磁場（Magnetic Field、以下MF）が人間の身体に及ぼす影響は、常に科学研究のホットトピックです。極低周波磁場（Extremely Low-Frequency Magnetic Field、以下ELF-MF）は日常生活に広く存在し、その主な発生源は電力線（50/60 Hz）や家庭電化製品です。これらの磁場は体内で電場と電流を誘起し、脳機能を調整する可能性があります。特定の現象——電磁リン光（Magnetophosphene）は、磁場によって誘発される瞬間的な視覚感知であり、国際的な電磁場暴露ガイドラインの一つの基礎となっています。 電磁リン光現象は1896年にフランスの医師Jacques-Arsène d’Arsonvalによ...

近年、燃料電池は、クリーン且つ再生可能なエネルギー技術として広く注目されています。しかし、燃料電池の広範な応用は、酸素還元反応（ORR）電触媒の安定性問題に直面しています。化学的に秩序構造を持つL10-PTM金属間ナノ結晶（INCs）は、低い形成エネルギー（例：秩序化L10-PTFEの原子形成エネルギーは約-0.232 eV）と高い結合エネルギーにより、無秩序のA1-PTMよりも高い安定性を示し、燃料電池分野で非常に有望な電触媒の一つです。しかし、このような秩序構造を実現するために必要な高温アニール処理（通常>600°C）が深刻な粒子の焼結、形態変化、およびその秩序度の低下を引き起こし、この電触媒の量産を困難にし、燃料電池の実際の応用を制限しています。 研究背景と動機 上述の問題を解決するた...

不確実性を伴う分数階反応拡散メモリスタ神経ネットワークにおけるスライディングモード制御の応用 近年では、さまざまな分野で神経ネットワークの応用が広がる中、その制御と安定性の研究も注目を集めています。分数階(fractional-order, FO)メモリスタ神経ネットワーク(memristor neural networks, MNNs)は、生物の神経シナプスを模倣できるという特徴から、情報処理や学習などの面で独自の優位性を示しています。しかし、MNNsの応用にはシステムの不確実性、信号伝達の遅延、および複雑な時空間進展特性など、さまざまな課題があります。これらの要因はネットワークの不安定性や性能低下を引き起こす可能性があります。したがって、これらの問題を解決するための強いロバスト性を持つ制...

異種ホップフィールド神経ネットワークの研究：適応型活性化関数とメモリスタの結合による動的挙動解析 本研究は神経ネットワークにおける非線形要素がシステム動的挙動に与える影響を探討するものである。特に活性化関数とメモリスタ（memristor）が非線形要素として、カオスシステムの構築やシナプス行動の模擬に用いられることが多い。ホップフィールド神経ネットワーク（Hopfield Neural Network, HNN）は、その独特なネットワーク構造と複雑な脳様動態を生成する能力から、広範な注目を集めている。また、現在の研究は多くが固定活性化関数を使用した神経細胞のシステム動態への影響に集中しているが、異種の活性化関数組み合わせの研究は少ない。 本文は中華 王、春輝 梁、権利 鄧が執筆し、それぞれ湖...