2022/03/09
庆应义塾大学
Rice University
庆应义塾大学理工学部物理情報工学科の牧英之教授、米国Rice大学電気?コンピューター学科のJunichiro Kono教授らの研究グループは、一次元のナノ材料であるカーボンナノチューブが高密度に配列?積層したカーボンナノチューブ配向膜を用いて、広波長帯域の偏光をダイレクトに発生させる電気駆動の熱光源の開発に成功しました。「熱光源からは非偏光しか得られない」といった従来の常識を覆す新しい光源であり、偏光を用いた様々な分野への応用が期待されます。
偏光を用いた技术は、分析?センシング?光デバイスなどの多くの分野で重要であり、基础研究から产业界まで広く使われています。现在、偏光を直接発生させる光源としては、レーザー光源が用いられていますが、原理上、特定の単一波长の光しか得られず、その発光スペクトルは极めて狭いものとなっています。一方、非常に広い発光スペクトルを有する光源として、白热电球等で知られる热光源があり、主に可视～赤外の広い波长领域での光源として现在も広く利用されています。しかし、従来の热光源は、非偏光の発光しか得られず直接偏光を発生させることができないため、偏光を利用するには、偏光板を组み込む必要がありました。
今回、新たな热光源材料として、カーボンナノチューブが最密充填した高密度のカーボンナノチューブ配向膜を用いた発光素子を开発し、可视～赤外の広波长帯域で発光する偏光した热光源を実现しました。本成果は、直径1㎝以上にもなるマクロな材料から、「偏光」した热放射をダイレクトに発生させることを実演したものです。また、カーボンナノチューブ配向膜の电気的?热的な异方性を利用することで、局所発光などの発光特性の制御にも成功しました。热光源から得られる光が通常「非偏光」であることは、理科教育でも绍介されるような有名な物理现象ですが、本成果は、この従来の常识を覆す新しい热光源であることを示しています。电気駆动の光源であることに加えて、マイクロサイズに微细加工したチップ上の偏光热光源となることから、分析?センシング?光デバイスなどの様々な分野で、全く新しい偏光の応用を开拓すると期待されます。
本研究成果は、2022年3月7日に米国化学会（ACS）のACS Materials Lettersオンライン版で公開されました。
プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。