Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

February 2, 2012, Rice--ライス大学の研究者は、カーボンナノチューブをテラヘルツポラライザに用いている。これにより新しいセキュリティ及び通信デバイス、センサ、非侵襲医療イメージングシステムの開発が促進され、低次元凝縮物質システムの基礎研究も加速される。
ライス大学、電気／コンピュータ工学、物理学、天文学のJunichiro Kono教授研究室が開発したポラライザはこれまでに報告された中で最も効果的であり、偏光に応じて選択的に100％のテラヘルツ波を通し、99.9％をブロックする。
このブロードバンドポラライザは、0.5～2.2THzに対応しており、金とタングステンワイヤでラップされた脆弱なグリッドで構成された市販のポラライザを遙かに凌ぐ性能。
Kono氏によると、電磁スペクトルの光と電気の領域を利用する技術は成熟していて一般的であり、レーザや望遠鏡からコンピュータやマイクロ波まで幅広く利用されている。しかし、その間のテラヘルツ領域は最近までほとんど研究が進んでいなかった。「過去10年、20年にわたり、大きな進捗が見られた」と同氏は言う。特に、光源としてテラヘルツ量子カスケードレーザ(QCL)の開発で成果が得られている。
「現在、非常に優れたテラヘルツエミッタとディテクタはあるが、この領域の光を操作する方法を必要としている。われわれの成果はこのカテゴリに入るもので、テラヘルツ放射の偏光状態を操作するものだ」(Kono氏)。
論文の共同執筆者は同大学化学分野のフェロー、Robert Hauge氏、卒業生のCary Pint氏。両氏がナノチューブアレイを開発し、よく整列したナノチューブアレイを触媒からどんな基板にでも移すことができる、制限は成長プラットフォームのサイズだけにある。
Hauge氏とPint氏がナノチューブアレイを開発し、Kono氏の研究チームがテラヘルツの研究を進めた。4年前、半導体材料、インジウムアンチモンに遭遇。この材料はテラヘルツ波を透過、ブロックできるが、強い磁場と極低温という条件がなければ動作しない。
同じ頃、Konoの研究室はHauge氏とPint氏がサファイア基板に移したカーボンナノチューブアレイで実験を始めていた。Kono氏の2009年の論文は、「この整列されたアレイがテラヘルツ波のフィルタリングに極めて効果的であることが分かった」としている。
「テラヘルツ波の偏光がナノチューブに対して垂直である時、減衰が全くない。偏光がナノチューブに対して平行なとき透過の阻止はナノチューブの厚さに依存する、現在の阻止率はまだ30～50％だ」とKono氏は説明している。
答えは明解であり、より厚いポラライザを造ればよい。現在のポラライザはサファイア基板上に3層の整列したナノチューブを持っているが、入力テラヘルツ照射を完全に吸収するには十分でない。
Kono氏は、電界で操作することでそれを分光法以外に使いたいと考えているが、それには全てのナノチューブアレイが半導体タイプでなければならない。現状のナノチューブバッチは、半導体と金属とのランダムミックス。特殊タイプのナノチューブ成長法はライス大学に限らず、どこの研究室でも最大研究課題になっている。
論文の共著者には、大阪大学の研究グループの名前が挙げられている。
(詳細は、www.rice.edu)