| 研究課題/領域番号 |
20K15112
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分28010:ナノ構造化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
小澤 大知 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 基礎科学特別研究員 (30756060)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | カーボンナノチューブ / 単一光子源 / 発光中心 / 化学反応 / 励起子 / 低次元ナノ物質 / 量子光源 / 欠陥制御 / 光化学反応 / 量子 / 発光顕微分光 / ナノテクノロジー / 化学工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
単層カーボンナノチューブは室温、通信波長帯域で単一光子発生をすることから、量子情報技術への応用が期待されている。これまでに、ナノチューブに官能基を化学修飾することで発光中心、つまり発光性の格子欠陥を導入し、単一光子源となることが明らかにされてきた。ごく最近、我々は溶液中のナノチューブだけではなく、Si溝上の架橋ナノチューブにも発光中心を形成させ、発光中心に起因する発光を観測することに成功した。そこで本研究では、これらの技術をさらに微小極限へとすすめるために、単一ナノチューブの発光中心形成の位置をサブミクロン単位で制御することを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
Si基板の溝に架橋されたナノチューブを合成したうえで、発光中心の導入に取り組んだ。ヨードベンゼンの蒸気を用いた気相光化学反応法により、架橋カーボンナノチューブの化学修飾を行う手法を実証した。発光中心の導入は、反応前後で同じナノチューブの発光スペクトルを比較することで確認した。反応後は量子欠陥からの発光を示すピークが新たに観測された。さらに、同様の発光分光測定を2000本以上のカーボンナノチューブに対して行うことで、ナノチューブの直径ごとの反応性や発光特性が明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、気相化学反応法を用いて架橋カーボンナノチューブに量子欠陥を導入できることを実証した。架橋カーボンナノチューブへの気相化学反応が可能になったことで、反応分子数の精密なコントロールが実現し、単一分子レベルで量子欠陥を導入できる技術への道が開けた。本手法は、カーボンナノチューブの長さ1μmあたり1～2個という、非常に低密度の欠陥が導入できる点で重要である。今後さらに反応条件を最適化し、カーボンナノチューブ1本に対して量子欠陥が1個だけ存在する構造が作製できれば、単一光子源としての性能向上につながると期待できる。
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