研究トピックス
光・スピン機能融合研究分野
フェリ磁性体のスピン波制御
新しいスピン波誘起の手法として、逆ファラデー効果を用いたスピン制御に注目し、この手法によって誘起されるスピン波モードを特定するために、円偏光パルス照射場所から二次元的に伝播するスピン波の位相を時間空間分解測定した。実験結果は、静磁波の分散関係を用いた数値計算によってよく再現することができ、誘起されるスピン波の波数分布が光パルスのスポット形状で決まることが明らかになった。
（志村 努 副センター長・教授）
グラフェンにおける量子輸送現象
グラフェンは炭素原子が蜂の巣格子上に配列された単原子膜である。グラフェン中のキャリアはディラックフェルミオンと呼ばれる相対論的粒子として振る舞うため、極めて特異な物性を示す。グラフェンナノ構造における単電子トンネリング、バリスティック伝導、光起電力効果等の観測に成功している。
（町田友樹 准教授）
融合フォトニクス研究分野
シリコン基板上量子ドットレーザ技術の開発
量子ドットレーザは温度安定動作、高温動作が可能であることから、将来の光電子融合システムにおける高効率光源として期待されている。本分野では、シリコン基板上量子ドットレーザおよびその集積化技術の開発を推進しており、シリコン基板上レーザにおける世界最小の閾値電流密度(205 A/cm2)の実現などに成功している。
（荒川泰彦 センター長・教授、岩本 敏 准教授）
IV族系光源基盤技術の開発
光電子融合技術の進展に伴い、SiやGeなどのエレクトロニクス材料を用いた発光素子への期待が高まっている。本分野では、これらの材料の発光特性、フォトニック結晶などを利用した発光制御に関する基盤研究を推進しており、Siナノ共振器LEDやハイブリッドシリコン３次元フォトニック結晶ナノ共振器レーザの実現などに成功している。
（荒川泰彦 センター長・教授、岩本 敏 准教授）
融合エレクトロニクス研究分野
単一分子トランジスタの作製とその量子伝導
超精密なエレクトロマイグレーションを用いて作製したナノギャップを有する強磁性Ni電極を用いて作製した単一フラーレン分子トランジスタの特性を示しています。この構造は分子スピントロニクスの基本構造となるもので、非常に大きな負のトンネル磁気抵抗を示します。
（平川一彦 教授）
機能融合材料研究分野
プラズモン誘起電荷分離
貴金属ナノ粒子はプラズモン共鳴によって光を吸収する。この粒子が酸化チタンなどと接触していると、吸収したエネルギーにより電荷分離が起きる。この現象は光電変換や光触媒に利用できるほか、あてた光の色に変わる多色フォトクロミズム、見えない画像を表示する赤外フォトクロミズム、光ソフトアクチュエータなどに応用できる。
（立間 徹 教授）
有機化合物の磁気キラル二色性
磁気キラル二色性（光学活性分子の光吸収が磁場の方向によって変化する現象）は、生命のホモキラリティー起源の候補として注目されている。我々は、水溶性ポルフィリンのJ会合体を用いて、有機化合物における磁気キラル二色性の観測に初めて成功した。この磁気キラル二色性は、光不斉合成法、磁気光学デバイスとしての発展も期待できる。
（石井和之 教授）
光電子融合デバイス研究分野
超音波を用いた電子スピン操作
半導体中の電子スピンは固体中における量子情報の担い手として応用が期待されている。我々は、表面弾性波を使って電子スピンを移動させ、そのスピンの向きをスピン軌道相互作用を利用して自由に操作できる無磁場電子スピン共鳴の実証に成功した。スピンの量子状態をシンプルな素子構造で効率的に制御できるため、量子コンピュータの新しい要素技術として応用が期待できる。
（寒川 哲臣 客員教授）