メタ分子を用いてマイクロ波のマジックミラー効果を室温で実現 ―新奇キメラ準粒子「磁気カイラルポラリトン」の巨大な人工移動媒質効果が鍵―

2026-03-17 東北大学

東北大学などの研究グループは、磁気カイラルメタ分子を用いてマイクロ波の一方向透過(マジックミラー効果)を室温で実証した。従来は低温や大型装置が必要だったが、新たに磁気カイラルポラリトンというキメラ準粒子が生む巨大な人工移動媒質効果により、小型かつ自由空間での動作を実現した。単一メタ分子での実証に成功したことで、通信デバイスなどへの応用が期待される。準粒子制御による新しい電磁波操作技術として重要な成果である。

メタ分子を用いてマイクロ波のマジックミラー効果を室温で実現 ―新奇キメラ準粒子「磁気カイラルポラリトン」の巨大な人工移動媒質効果が鍵―
図1. 磁気カイラルメタ分子の写真と模式図と実験結果。大きく分裂した磁気カイラルポラリトンで表裏の透過率が異なること、つまり赤と青の線があることが、マイクロ波の一方向透過(マジックミラー効果)を示している。

<関連情報>

メタ分子中の磁気キラルポラリトンの大きな合成運動によるマイクロ波の一方向透過性 Microwave one-way transparency by large synthetic motion of magnetochiral polaritons in metamolecules

Kentaro Mita, Toshiyuki Kodama, Toshihiro Nakanishi, Tetsuya Ueda, Kei Sawada, Takahiro Chiba, and Satoshi Tomita
Physical Review B  Published: 16 March, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/qlg7-ygq8

Abstract

We observe microwave nonreciprocal one-way transparency via ultrastrongly coupled magnetochiral polaritons (MChPs) in a metamolecule at room temperature. The experimental results using MCh metamolecules with simultaneous breaking of time-reversal and space-inversion symmetries are reproduced by numerical simulations. Based on effective polarizability tensor analyses, we verify massive synthetic motion of MChPs as an origin of the one-way transparency. This study paves a way to hybrid quantum systems and synthetic gauge fields using metamaterials.

1701物理及び化学
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