光ナノ量子元素科学研究領域の松田一成准教授、金光義彦教授、ならびに東京大学・丸山茂夫教授らの研究グループは、一本一本のカーボンナノチューブを光学的に観察する手法を駆使し、1次元物質であるナノチューブが光に対して特徴的な応答を示すことを明らかにしました。

　1991年にNECの飯島博士によって発見されて以来世界的に注目されているカーボンナノチューブは、直径わずか1nm、長さ数μmの細長い筒状の形をした材料です（図1）。近年、その電子状態についての研究が進むにつれ、光機能性材料として新たな注目を集めています。しかしながら、一本一本のナノチューブでその性質が大きく異なるという特徴が、その光物性・機能性を理解するうえでの大きなネックとなっていました。

　松田准教授らは、一本一本のナノチューブを光学的に観察する手法を駆使して詳細な光学測定を行い、通常の半導体と異なり光に対して特徴的な応答を示すことを明らかにしました。図2は、一本一本のカーボンナノチューブからの微弱な発光を捉え、3次元マッピングしたものです。さらに挿入図に、低温（30Ｋ）での一本の発光スペクトルを示しています。これは、ナノチューブの中につくられた励起子（電子とその抜け穴である正孔がつくる水素原子様な束縛状態）が消滅する時に発せられるもので、そのスペクトルは様々な電子状態の情報を含んでいます。これからわかることは、ナノチューブの中につくられた励起子は低温で1ps(10-12sec)ほどの時間、量子コヒーレンス（位相）が保たれていることです。