| Research Abstract |
カーボンナノチューブは,通常の量子細線とはトポロジカルに異なっており,さらにグラフェン上で電子が自由電子とは異なった運動をするために,興味深い性質を示す.この特徴は,グラフェンを連続体とみなし,有効質量近似で扱うことにより,はっきりする.すなわち,ナノチューブ上の電子の運動はニュートリノに対する2行2列のWeylの方程式で記述される.ただし,円筒を一周したときに波動関数に余分の位相がつく.この位相はナノチューブの螺旋構造により決まり,ナノチューブが金属になるか半導体になるのかが決まる.この研究では,カーボンナノチューブや新しいナノチューブ物質の興味深い特異な伝導現象と光応答を理論的に解明し予言することを目的とする.
本研究で理論的に明らかにしたい問題は,(1)金属的なナノチューブに存在する完全透過チャネルの及ぼす効果,(2)多層ナノチューブの層間相互作用の効果,(3)ナノチューブ先端の電子状態特にトポロジカル欠陥に伴う局在状態,(4)バンド構造に対する多体効果と光スペクトルに対すう励起子効果,である.本年度はこれらの問題について,以下のような成果を得た.
(1)ナノチューブの電気伝導現象に関しては,プローブ2個の走査顕微鏡像のモデル計算を行い,K点とK'点近傍の波の干渉による3倍周期構造が現れること,また,片方のプローブが特殊な位置にある場合にのみそれが消滅することを示した.(2)多層ナノチューブの層間相互作用の効果について,格子構造の非整合性による完全に相殺した層間コンダクタンスが不純物効果により誘起されること,それが錯乱体による平均自由行程で決まることを明らかにした.(3)ナノチューブの光スペクトルに関しては,電場が軸垂直方向の偏光の場合でも強い励起子効果で励起子吸収が観測されること,金属的なナノチューブにおいても励起子効果が大きいことなどを明らかにした.
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