入れ子状にした物質への光照射で生じる新しいエネルギー現象を観測東北大学,筑波大学,岡山大学,広島工業大学,レンヌ大学,東京工業大学,名古屋大学,科学技術振興機構(JST)
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東北大学のチームは,カーボンナノチューブ(CNT)を窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)で包んで入れ子状にした筒形の構造体に光を照射すると、両者の間に電子の抜け道が発現することを発見した。超高速光デバイスの開発や光照射で生じる電子などの超高速操作、デバイスの効率的排熱など、幅広い分野への応用が期待できる。
CNTをBNNTで包み、入れ子にした筒状の構造体を合成、光照射時に生じる電子と原子の運動を観測した。電子の運動は光の照射によって生じる瞬間的な分子構造や電子構造の変化を、10兆分の1秒の精度で捉えられる広帯域の超高速過渡透過率測定で観測。原子運動は1兆分の1秒の精度で観測可能な超高速時間分解電子線回折法を用いて観測した。
その結果、異種の低次元材料を重ね合わせると、電子の抜け道(チャネル)が発現することを発見。さらにCNTに光を当てることで生じた電子が、このチャネルを通してBNNT中に移動することが分かった。この励起された電子のエネルギーは、BNNTの中で熱エネルギーへと速やかに変わり、熱エネルギーを極めて速く輸送することが可能となる。
この現象は、熱エネルギーの超高速輸送に加え、超高速の光デバイス開発や、光照射で生じた電子や正孔の超高速操作などさまざまな新技術に応用できる可能性がある。
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