カーボンコートモスアイ構造による超広帯域な完全吸収体~テラヘルツから深紫外までの領域で98%以上の吸収率を実現~

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2025-06-12 東京大学

東京大学の小西邦昭准教授らの研究グループは、シリコン製モスアイ構造に厚さ100nmのカーボン膜をコーティングすることで、1~1200 THzというテラヘルツから深紫外に至る超広帯域で98%以上の吸収率を持つ完全吸収体を開発しました。この構造は反射を抑えるモスアイ形状と広帯域に吸収するカーボンの特性を融合し、電磁波遮蔽材、熱放射源、通信・天文学分野などへの応用が期待されます。堅牢性にも優れ、過酷環境での使用も可能です。

カーボンコートモスアイ構造による超広帯域な完全吸収体~テラヘルツから深紫外までの領域で98%以上の吸収率を実現~
熱分解炭素被膜でコートされたモスアイ構造の様子

<関連情報>

炭素コーティングされたモスアイ構造:超広帯域THz-DUVのほぼ完璧な吸収体 Carbon-Coated Moth-Eye Structure: An Ultrabroadband THz-DUV Near-Perfect Absorber

Yuki Hakamada, Maria Cojocari, Mizuho Matoba, Shotaro Kawano, Haruyuki Sakurai, Kuniaki Konishi, Daniil Pashnev, Surya Revanth Ayyagari, Vytautas Janonis, Andrzej Urbanowicz …
Advanced Optical Materials  Published: 12 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/adom.202500948

Abstract

A nearly perfect absorber across an ultrabroad frequency range from 1 to 1200 THz is reported that combines a silicon moth-eye structure with a thin layer of pyrolytic carbon (PyC). The moth-eye design provides a perfect impedance match with air via gradual change of the refractive index at low frequencies and simultaneously serves as a multiple scatterer at high frequencies while coating the moth-eye structure with PyC enables ultrabroad band absorption. The combination of the strong absorption in the PyC conductive film and moth-eye surface allows to create a material capable of absorbing over 98% incident radiation across the entire THz–deep ultraviolet (DUV) frequency range. This makes this moth-eye/PyC structure a promising material for a wide range of applications including energy harvesting, electromagnetic shielding, and the development of an ideal blackbody radiation source.

1701物理及び化学
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