| 研究概要 |
カーボンナノチューブは半径ナノメートル程度の2次元グラファイトを丸めて得られる天然の量子細線である.ナノチューブは,(1)通常の量子細線とはトポロジカルに異ること,(2)2次元グラファイト上で電子が自由電子とは非常に異なった運動をすること,のために非常に興味深い性質を示す.実際,有効質量近似では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はナノチューブの螺旋構造により決まる余分の位相がつき,その結果ナノチューブが1次元金属になるか半導体になるのかが決まる.またナノチューブには,炭素の環が通常の6員環からずれた5員環や7員環などのトポロジカルな欠陥も存在する.そのまわりで電子が一周すると,K点とK'点に対応した2種類のニュートリノの波動関数2成分が互いに入れ替わる.この研究ではナノチューブ系のトポロジーによる興味深い性質を理論的に明らかにする.本年度に行った研究は以下のようにまとめられる.
[1]最近,ナノチューブの光スペクトルが吸収・発光により観測され始めた.光スペクトルではバンドギヤップ及び励起子効果が重要な役割を演じる.そこで,ナノチューブの電子状態に対する電子間相互作用の効果を有効質量近似と乱雑位相近似で計算した.その結果,半導体ナノチューブの場合,電子間相互作用によりバンドギャップが大きく増加するのに対して,バンドの分散関係や有効質量はあまり変化せず,電子間相互作用が単にバンドパラメータの変化に押し込めることができないことが示された.また,現実的な電子間相互作用のパラメータに対しては,遮蔽ハートレーフォック近似が乱雑位相近似の結果をほとんど再現できることが分かった.
[2]有限長のBCNナノチューブを考え,その電子状態とバンド間吸収に対応した動的伝導度を強束縛近似の範囲内で計算した.BCNナノチューブの生成方法に対応したいくつかの模型でランダムなBCNナノチューブを生成することにより,それらの特徴を明らかにした.
|
