
わずかな光で絶縁体が金属に変わる、魔法角グラフェンが拓く未知の光検出
魔法角ねじれ2層グラフェンに形成される「相関絶縁体」の極端な脆さを利用し、微弱なテラヘルツ波や遠赤外線の照射だけで物質を絶縁体から金属へ転移させる新しい光検出原理が実証された。
別名: THz波, テラヘルツ電磁波
電波と光の中間領域に位置する電磁波で、1秒間に約1兆回振動する。長年、効率的な発生や検出が困難な「テラヘルツギャップ」と呼ばれる未開拓領域だった。5Gを超える超高速無線通信(6G)の鍵とされるほか、X線と異なり人体に無害なため、安全なセキュリティスキャンや医療イメージング、物質固有の吸収スペクトルを利用した化学分析など、幅広い分野での活用が研究されている。

魔法角ねじれ2層グラフェンに形成される「相関絶縁体」の極端な脆さを利用し、微弱なテラヘルツ波や遠赤外線の照射だけで物質を絶縁体から金属へ転移させる新しい光検出原理が実証された。

国際研究チームは、空間構造ではなく時間の周期性で光を操る「光子時間結晶」を世界で初めて実証した。粒子加速器を用いた強力なテラヘルツパルスにより、物質の光学特性をピコ秒単位で変調させることで、光子の散逸を劇的に抑えることに成功したのである。

テラヘルツ波は透視や高速通信に有用だが、装置の巨大さと高コストが普及の壁だった。UCLAの研究チームは、光通信分野の標準的な量子井戸構造を転用し、主要機能を一枚のチップに統合する技術を開発し、システムの劇的な小型化と量産化への道を拓いた。

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