慶應義塾大学
理化学研究所
慶應義塾大学大学院理工学研究科の高橋悠太（博士課程1年）、山本拓海（研究当時修士課程2年）、神澤英寿（修士課程2年）、慶應義塾大学理工学部物理学科の藤井瞬専任講師（理化学研究所光量子工学研究センター客員研究員）、および理化学研究所光量子工学研究センターの加藤雄一郎チームディレクター（開拓研究所加藤ナノ量子フォトニクス研究室主任研究員）らの共同研究グループは、原子3個分ほどの厚さしかない原子層二次元半導体に音響波の一種である表面弾性波を伝えることで、光励起によって生じる発光が音響波の動きに合わせて変化する様子を詳細に可視化することに成功しました。
研究グループは、光パルス列と表面弾性波のタイミングを精密に同期させることで、約2.65ナノ秒という非常に短い一周期を細かく切り分けて観察することに成功しました。その結果、物質内で電子と、電子が抜けた穴である正孔が結び付いてできる「励起子」からの発光において、発光の色、明るさ、スペクトルの広がりが、音響波がもたらすわずかなひずみに応じて周期的に変化することを明らかにしました。さらに、発光測定と基板表面の微小な振動の測定を組み合わせることで、最大約0.045％という極めて小さなひずみが、励起子のエネルギー状態と発光過程をリアルタイムに制御していることを確認しました。
本成果は、音響波を活用して極薄の原子層二次元材料中の励起子を動的に操作するための基盤技術となるものであり、高機能な量子光デバイスの実現に近づく画期的な成果です。
本研究成果は、アメリカ科学振興協会が出版する科学雑誌『Science Advances』に、2026年8月22日（日本時間）に掲載されました。
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