東大、テラヘルツ光で光学量子ホール効果の観測に成功

強い磁場下におかれた2次元電子系が示す量子ホール効果は、現在、電気抵抗の標準にも利用されているものだが、今回、東京大学大学院理学系研究科物理学専攻の島野亮准教授らの研究チームは、この量子ホール効果が光領域でも現れることを、テラヘルツ光を用いて観測することに成功した。米国物理学会が発行するPhysical Review Letter誌の2010年6月25日号に掲載される予定。

量子ホール効果の研究はこれまで主に直流伝導測定による静的な(時間的に変化しない)性質の研究がほとんどであった一方、光のような高周波数の電磁波に対しては、量子ホール効果の鍵となる電子の局在効果がどのように作用するかは長らく不明だった。しかし、近年、光領域でも量子ホール効果が生じること、この「光学」量子ホール効果では、2次元電子系を透過した光の偏光が回転し、その回転角が素電荷eとプランク定数hに関連した量子電気力学の基本物理定数である「微細構造定数」の整数倍になることが理論的に予測された。同研究チームでは、半導体の界面につくられた2次元電子系でこの"光学"量子ホール効果が実際に生じていることを、テラヘルツ光の偏光の測定により実証した。

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