回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓
【研究分野】ナノ構造物理
【研究キーワード】
単一分子トランジスタ / テラヘルツ電磁波 / ナノギャップ電極 / カーボンナノチューブ / フラーレン / 量子ナノ構造 / 単一電子トンネル / テラヘルツ分光 / 単一分子 / 量子ドット / トンネル分光 / テラヘルツ / 単一電子トランジスタ / テラヘルツ／赤外材料・素子 / ナノワイヤー / テラヘルツ/赤外材料・素子
【研究成果の概要】
近年、ナノワイヤー、分子などナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ（THz）電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。
本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いることにより、回折限界をはるかに超えてTHz電磁波を集光し、極微ナノ構造中の電子状態や伝導ダイナミクスを明らかにした。
【研究の社会的意義】
テラヘルツ電磁波の光子エネルギーは、単一分子やナノワイヤーなど極限ナノ構造内の様々なエネルギースケールと整合するため、電子状態やダイナミクスを明らかにするために適している。しかし、テラヘルツ電磁波の波長が100ミクロン程度と非常に長いため、ナノ量子構造に集光することができなかった。本研究では、原子スケールのギャップを有する電極をテラヘルツ電磁波のアンテナとして用いることにより、単一分子の振動によるテラヘルツ信号を読み出すことに成功した。本研究は「テラヘルツナノサイエンス」という新しい学問分野が立ち上がる大きなきっかけとなった。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【配分額】43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円)