| 研究課題/領域番号 |
21K18193
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2021) |
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研究代表者 |
秋田 成司 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60202529)
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| 研究分担者 |
石原 一 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (60273611)
有江 隆之 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80533017)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
2023年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2021年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
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| キーワード | 量子エミッタ / 揺らぎ / ナノ電気機械 / 2次元材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
原子層膜により省電力駆動かつ数GHz程度の高周波動作が可能なナノ電気機械デバイス（NEMS）が実現できる。さらに、室温動作可能な量子エミッタとしても注目を集めている。本研究では原子層NEMS非線形ナノ機械振動子をプラットフォームとし、機械的振動のような低周波フォノンと光・電子系とを協奏させた量子マニピュレーションにより機械的揺らぎを量子極限まで抑圧し、線幅の狭い高純度な単一光子の生成とその応用に関する分野を開拓する。
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| 研究成果の概要 |
hBN単一光子源の発光特性と静的歪の関係およびそのナノ機械振動子のモード間結合による振動の抑圧、さらに、それらの結合による機械的振動の冷却に関する研究を行った。理論的に複数の振動子のコヒーレント結合系の振動ダイナミクスの数値解析を行い、振動子間の位相同期条件を明らかにした。グラフェン／hBNハイブリッド膜機械共振器とすることで温度安定性が向上した。さらに、積層層間相互作用に起因すると思われる機械的な共振モードの分裂およびそのモード間でのエネルギー移動を実現し、目的とする振動の抑制に成功した。さらに、弱く結合した2つのナノ電気機械共振器の振動制御により同様のモード結合状態を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
2次元物質の欠陥は表面近傍に存在しており外場との結合が容易であり高感度な量子センサとして期待されている。本研究ではhBN／グラフェン積層機械振動子という高感度力検出器（Phonon 系）との量子系を組み合わせた量子ハイブリッド系のプラットフォームを提供した事に意義がある。これから単体では実現し得ない超高感度なセンサデバイスへの実現に寄与することが期待できる。また、層間相互作用に基づく機械振動のモードカップリングとその機械的な振動エネルギー移動はこれまで報告されたことが無く原子層積層系の相互作用理解への新たな知見を与えたことは学術的に意義があると言える。
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