| 研究概要 |
カーボン・ナノチューブは,フラーレン分子の製造過程でNECの飯島より偶然に発見された半径ナノメートル程度の黒鉛の極微細管である.透過電子顕微鏡による詳細な観察の結果,カーボン・ナノチューブは,中心部分が空洞で2次元グラファイト面を丸めて得られる円筒状をしていることが明らかになった.また,長さは1μmと非常に長いものもあり,円筒は数枚のグラファイト面からなる.さらに,それぞれの円筒状では炭素の6員環が管の軸方向に螺旋状に配置しており,その螺旋のピッチも様々である.最近では1枚のグラファイト面からなるナノチューブも作られるようになった.
カーボン・ナノチューブは天然に作られた擬1次元物質であるが,トポロジカルな違いと2次元グラファイト上で特異な電子の運動とために,半導体へテロ構造で人工的に作られた量子細線とは非常に異なっている.この研究の目的は,ナノチューブのトポロジーが磁場中での電子状態,特に輸送現象に及ぼす効果を,有効質量近似を用いて理論的に明らかにすることである.具体的な問題は以下のとおりである.
(1)電気伝導の対する磁場効果
(2)電気伝導に対するナノチューブのトポロジーの効果.
(3)強磁場中の格子歪みとその電気伝導に及ぼす効果.
(4)トポロジカル欠陥の電子状態と電気伝導に及ぼす効果.
平成8年度は,Weylの方程式をもとに,不純物や欠陥が存在するときのナノチューブの電気伝導率を,ボルツマン輸送方程式を用いて計算し,バンド構造の磁場による変化が伝導現象に直接現れることをしめし,さらに,ナノチューブでの励起子スペクトルについての計算を行った.平成9年度はさらにこれを発展させ,コンダクタンスゆらぎや局在効果を厳密に調べるために,数値シミュレーションを行うとともに,周長の異なるナノチューブ接合系のコンダクタンスの計算を行い,そのトポロジーの特徴を明らかにした.
|
