Tech Translated：Metamaterials メタマテリアル（2024年12月）

メタマテリアルとは何か？

メタマテリアルとは、自然界に存在する物質には通常見られない特性を持つ合成物質で、金属、プラスチック、固体または液体の有機物といったありふれた化合物から作られる。メタマテリアルを作るためには、電磁波、音波やその他の波動に応じた新しいナノスケールの3D構造の構築が求められる。

メタマテリアルの汎用性と応答性には、さまざまな応用分野の可能性が広がる。4Dプリンティングでは特に有用になる（ただし必須ではない）。

どのようなビジネス上の問題に対処できるか？

「メタマテリアルは、物理学と化学における根本的な限界のいくつかを突破でき、幅広い分野で破壊的イノベーションの可能性を切り開く」とPwC米国法人グローバルAI・イノベーションテクノロジーリーダーのScott Likensは言う。メタマテリアルを使用することで、センサ、光コンピューティング、リソグラフィー、ワイヤレス充電、防音・断熱、カモフラージュ、防衛・航空宇宙設計、通信などの分野で画期的な改良ができる。

理論上の例としては、ハッブル宇宙望遠鏡の性能をスマートフォンサイズのカメラに搭載する「スーパーレンズ」、ガンマナイフの副作用なしに腫瘍を破壊できる超音波スキャナー、特定の放送周波数のみを拾えるほどに高感度なアンテナなどが挙げられる。

どのように価値を創造するか？

「メタマテリアルは、既存の材料の特性を新しい形で再現することができる。例えば、スケールを著しく小さくしたり、エネルギー効率を高めたりすることが可能だ。もしくは全く新しい機能で既存の材料を上回ることもできる。そして、メタマテリアルは基本的にさまざまな種類の波動に反応するだけなので、潜在的なユースケースがたくさんある」とLikensは述べている。

メタマテリアルの変化を引き起こす刺激には、地震波などがある。例えばメタマテリアルで建物を覆うと、地震の際に柔軟に動いて保護できる。開発中の他の応用例には、静止した衛星放送受信アンテナを必要としない衛星アップリンク通信、人間が持ち運べるほど小型のレーダーシステム、紙のように薄い音響減衰パネル、シームレスな拡張現実（AR）ヘッドセットレンズ、自重の10万倍以上の重さに耐えられる空気より軽い化合物などがある。

一部の専門家は、メタマテリアルが2030年までに数十億米ドル規模の産業に成長する可能性があると予測している。一方で現在、最も多額の投資は米国と中国の防衛部門に由来するものである。具体的には、極超音速ミサイル、戦車や飛行機用の「透明マント」、新しい種類の安全な通信iv開発に関するものだ。

「この分野は、研究開発ラボの枠を飛び出すような投資を切実に必要としている。こうした実験的概念実証（PoC）からの実用化に投資する意思のあるプレイヤーには、大きな可能性が広がっている」とLikensは指摘する。

誰が注意を払うべきか？

メタマテリアルがもたらす革新の可能性は非常に大きい。そのため、航空宇宙・防衛、エンジニアリング・建設／産業機械、ヘルスケア、情報通信、消費者市場などの業界のCTO、CSO、CIO、CRO、チーフエンジニア／研究開発責任者などのリーダー層は最新の開発動向に注目し、実証済みのメタマテリアルが現れた場合には、試行を検討すべきだ。