慶應義塾大學理工學部物理可用能資訊工學科的牧英之教授與美國賴斯大學電氣和電腦學科的河野純一郎教授等人的研究團隊，利用一維奈米材料——奈米碳管高密度排列和層疊形成的奈米碳管取向膜，成功開發出了直接產生寬波段偏光的電驅動熱光源。
圖1：左圖：新開發的奈米碳管取向膜熱光源器件模式圖。中央：在實驗中利用近紅外光相機獲得的發光影像。右圖：熱光源偏光的發光依賴性。透過偏光板測量該器件發出的光，記過顯示出了光強度對偏光板的角度具有依賴性。如果不是偏光，測量的光強度不會隨着偏光板的角度而變化，因此光強度依賴性呈圓形，右圖的測量結果呈現除了向0度方向延伸的形狀，表示該器件發出的是偏光。（供圖：慶應義塾大學）
慶應義塾大學牧英之教授的研究室一直在利用石墨烯等開發熱光源，透過新使用賴斯大學開發的高密度奈米碳管取向膜，有望實施以往的碳奈米材料所沒有的、來自於強各向異性的新型熱光源。
此次，作爲新的熱光源材料，研究團隊着眼於每平方釐米密集填充10萬億個奈米碳管的奈米碳管取向膜，在硅晶片上將其製成器件，由此開發了在可見光～紅外光範圍發光的熱光源。對該元件通電熱使其發光後發現，這種光爲來自黑體輻射的寬波段熱輻射，而且可以直接產生偏光。研究團隊還製作了具有不同奈米碳管取向方向的元件進行了應答，發現可以獲得沿着奈米碳管取向方向的偏光。
圖2：左圖：微米級局部發光的器件模式圖。透過有意錯開電極的位置，利用奈米碳管取向膜的各向異性實施了寬1μm的局部發光。
右圖：在實驗中獲得的局部發光的近紅外光發光影像。光纖不出現在整個電極之間，而是在電極（左）上端至電極（右）下端才能觀察得到的局部發光。（供圖：慶應義塾大學）
研究團隊還根據獲得的發光特性和偏光特性建立理論模式，發現構成取向膜的奈米碳管的低向度對此有很大貢獻，而且偏振度會隨着奈米碳管的溫度而變化。另外，透過積極利用奈米碳管取向膜的電和熱各向異性，還成功控制了發光特性，實施了微米級局部發光。
牧英之教授表示：「這種偏光熱光源除了能直接獲得寬波段範圍的偏光外，還具有可以在平面上的基底層或晶片上直接形成的特點。預計會成爲新開拓利用偏光的應用的光源，可應用於直接在基底層上整合偏光光源的整合光器件用光源，以及小面積的偏光分析技術和自旋測量技術等。」
【論文資訊】
雜誌：ACS Materials Letters
論文：Electrical Generation of Polarized Broadband Radiation from an On-Chip Aligned Carbon
Nanotube Film
URL： doi.org/10.1021/acsmaterialslett.2c00058
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
