サムスンは、この奇抜な折りたたみ式スマートフォンの発売を数日後に控え、Galaxy Foldを（今のところ）市場から撤退させた。初期レビュー機では、ヒンジの不具合、ディスプレイの層剥がれ、画面の故障など、いくつかの重大な問題が明らかになった。1,980ドルのスマートフォンの夢は、広報上の悪夢と化した。
サムスンはまだ事後分析を発表していないが、精査される点の一つはスクリーンだろう。このスクリーンは、通常のスマートフォンとは異なる素材の組み合わせによって、その優れた折りたたみ性能を実現している。驚くべきことに、これは難しい。折り曲げられるスマートフォンは、おそらくまだ全ての問題が解決されていないであろう、新しい素材のおかげでようやく実現可能になった。Galaxy Foldがどうなるにせよ、折り曲げられるスクリーンへの欲求は、いくつかの異例な新技術を生み出している。
特に興味深いアプローチの一つは、メタマテリアルです。この技術は、例えば航空機のパイロット用のレーザー反射眼鏡の開発に既に利用されています。近い将来、携帯電話をはじめ、メタマテリアルはさらに多くの用途に登場してくるでしょう。
「メタマテリアルは本質的に人工的に構造化された人工材料であり、自然に存在する原子や分子を使用する代わりに、独自のサブ波長構造を定義します」と、スタンフォード大学でメタマテリアルを研究している電気技師のジョナサン・ファン氏は言う。
これらの構造は、例えば光を操作するなど、様々な新しい挙動を生み出すことができます。従来のガラスレンズを考えてみましょう。光を集光する能力は、レンズのより大きな構造、つまり曲率と、端から中心にかけての厚さの変化に由来しています。材料自体には特に複雑な構造はないため、エンジニアは光を操作するためにその形状を変化させます。
対照的に、メタマテリアルで作られたレンズは、実際には平面になる可能性があります。ガラスの大きな構造を利用するのではなく、この種のレンズは材料自体の内部で光を操作します。「光の速度を遅くする係数である屈折率が、レンズの中心部で最も高く、レンズの端に向かうにつれて低くなるような材料が必要です」と、デューク大学でメタマテリアルを研究しているスティーブン・カマー氏は述べています。
これを実現するには、物質内に、操作しようとしている光の波長よりも小さな構造を作り出す必要があります。「光の波長は500ナノメートル±25%です」とカマー氏は言います。「必要なのは、その約10分の1、つまり50ナノメートルの物理的構造です。」
メタマテリアルレンズの端と中央でこれらの構造を変化させることができるため、従来のレンズの効果を平面上で再現できます。基本的に、従来のレンズではガラスの原子や分子の自然な配列によって制限されます。しかし、メタマテリアルでは、光と独自の方法で相互作用する独自の構造を作り出すことができます。
実際に製品化されたメタマテリアルの一つは、パイロットが装着する特殊なメガネです。航空機パイロットへのレーザー攻撃について聞いたことがあるかもしれません。米国だけでも、パイロットは一晩に20件の攻撃を報告しており、失明につながる可能性があります。これを軽減する特殊なメガネもありますが、それ自体に問題があります。世界を悪魔のような赤色に染めてしまうのです。
「まるで別の惑星にいるような気分です」と、メタマテリアルを研究する複数の研究所や民間企業の一つ、メタマテリアル・テクノロジーズの創設者兼CEO、ジョージ・パリカラスは語る。「航空分野における課題は、レーザーを遮断できるかどうかではありません。レーザーを遮断しつつ、残りの光は通すことができるかどうかです」。パイロットは滑走路の標識やコックピットの計器を、火星の塵に覆われたようには見えずに見ることができる必要があるのだ。
パリカラス氏と彼のチームは、メタマテリアルを用いて、攻撃で最も一般的に使用される緑色レーザー光の波長を特にターゲットとするメガネを開発しました。「これはホログラフィックプロセスと呼ばれています」とパリカラス氏は言います。「材料は平らで、この材料の塊の中で分子を再配置し、パターン化します。」
彼らはなんと、レーザーを使ってこれを実現している。2本の光線をゴーストバスターズのように交差させ、交差する部分に微細な構造を作り出すのだ。「池に2つの石を投げ入れると、波紋が互いに伝わり始めます」と、メタマテリアル・テクノロジーズの最高製品責任者であるガードナー・ウェイド氏は語る。「石が交差する部分には、干渉縞が生まれます。これがホログラフィーの原理です。」基本的に、彼らは素材の中に緑色のレーザー光の波長だけを反射する無数の微細な鏡を作り出す。下のGIF画像で確認できる。
マット・サイモン
では、このメタマテリアルの魔法は、曲がるスマートフォンの中でどのように機能するのでしょうか？現状では、硬質な古いスマートフォンがタッチに反応するのは、インジウムスズ酸化物（ITO）と呼ばれる層のおかげです。「これは人間の目には見えない透明な金属です」とパリカラス氏は言います。画面に触れると、「導電性と抵抗性を持つ部分ができ、その下にあるセンサーがそれを検知するのです」と彼は言います。
一般的なスマートフォンでは、ITOは問題なく機能します。しかし、前後に何度も曲げられるように設計された折り曲げ可能なスマートフォンでは、表面にひび割れが生じ始めます。「数百回折り曲げると、その部分の感度が失われ始めます」とパリカラス氏は言います。「これは全く許容できません。」ITOにひび割れが生じると、人間の目には見えなくなり、ディスプレイが曇り始めます。
ZTEやRoyoleといったメーカーが製造した、これまでの折り曲げ可能なスマートフォンでは、ITOの代わりに金属メッシュ、銀ナノワイヤ、酸化グラフィンなど、様々な代替材料が使用されていました。「Royoleを含むほとんどの企業は、今のところ銀ナノワイヤを使用しています」と、ディスプレイ技術の市場調査を行うIHS Markit Displayのシニアディレクター、David Hsieh氏は述べています。「SamsungはY-OCTAと呼ばれる異なる構造を採用しています。」これは、タッチセンサーをAMOLEDディスプレイに直接埋め込むものです。これらのソリューションでは画面に触れることはできますが、材料が高価であったり、経年劣化したりします。
銀ナノワイヤの問題は、その構造にあります。「銀ナノワイヤをスパゲッティのように考えてみてください」とパリカラス氏は言います。「スパゲッティを重ねると、互いに接触して網目構造を形成します。」接合部では網目構造が厚くなり、透明性が低下すると彼は言います。
つまり、ITOは脆すぎるし、銀ナノワイヤーは不透明すぎる。メタマテリアル・テクノロジーズが開発しているのは、折りたたみ式スマートフォン内で割れることなく曲げられる「ナノウェブ」と呼ばれる代替技術だ。これは導電性、透明性、柔軟性を備えた極薄の銀シートでできている。彼らは、レーザーグラスのホログラフィックプロセスのように、クロスストリームレーザーを使ってこのシートに構造を刻み込む。（ただし、これはプラスチックではなく金属を扱うため、「リソグラフィー」と呼ばれる。）
この場合のアイデアは、メタマテリアル技術を使って光を操作することではなく、銀に柔軟性を与えて割れることなく曲げられるようにすることです。また、平らな素材にエッチングを施すため、スパゲッティが重なり合って厚みが増すようなことはありません。
パリカラス氏によると、メタマテリアル・テクノロジーズ社は既に、この技術が消費者向けテクノロジー分野の他の分野にどのように応用できるかを検討しているという。彼は、車の曲がるスクリーンや家電製品の洗練されたディスプレイなどを思い描いている。メタマテリアル・テクノロジーズは大手携帯電話メーカーとも契約を結んでいるが、パリカラス氏は具体的なメーカー名は明かさなかった。
将来は、かなり柔軟になるだろうと推測するのは間違いないだろう。
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