https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2024/06/press20240603-05-CNT.html
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2024年 | プレスリリース・研究成果
入れ子状にした物質への光照射で生じる新しいエネルギー現象を観測
【本学研究者情報】
〇金属材料研究所 准教授 小野頌太（研究当時）
研究者ウェブサイト
【概要】
近年、厚さが１原子分しかない層状や筒状の材料（低次元材料）を重ねると、新しい性質が発現することが報告されています。こうした構造体の静的な性質、例えば電気伝導特性などは数多く調べられていました。しかし、光を照射することで生じる層間の電子移動や、その後に続く原子の運動など動的な性質については、ほとんど調べられていませんでした。
本研究では、カーボンナノチューブ（CNT）を窒化ホウ素ナノチューブ（BNNT）で包み、入れ子にした筒状の構造体を合成し、そこに光を照射した時に生じる電子と原子の運動を観測しました。電子の運動については、光の照射によって生じる瞬間的な分子構造や電子構造の変化を10兆分の1秒の精度で捉えられる広帯域の超高速過渡透過率測定で観測しました。また原子の運動については、1兆分の1秒の精度で観測可能な超高速時間分解電子線回折法を用いて観測しました。
その結果、異種の低次元材料を重ね合わせると、電子の抜け道（チャネル）が発現することを発見しました。さらに、CNTに光を当てることで生じた電子が、このチャネルを通してBNNT中に移動することが分かりました。この励起された電子のエネルギーは、BNNTの中で熱エネルギーへと速やかに変わるため、熱エネルギーを極めて速く輸送することが可能となります。
本研究により、二つの異なる物質の界面で生じる新しい物理現象が明らかになりました。この現象は、熱エネルギーの超高速輸送に加え、超高速の光デバイス開発や、光照射で生じた電子や正孔の超高速操作などさまざまな新技術に応用できる可能性があります。
図1 カーボンナノチューブ（CNT）と窒化ホウ素ナノチューブ（BNNT）のファンデルワールスヘテロ構造体とそのエネルギー輸送現象（内側がCNT、外側がBNNT）。
問い合わせ先
（研究に関すること）
東北大学金属材料研究所
准教授 小野 頌太（おの しょうた）
TEL：022-215-2327
Email：shota.ono.d3*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学金属材料研究所
情報企画室広報班
TEL：022-215-2144
Email：press.imr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
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