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新しい高速超伝導素子や超高感度光センサーの可能性

分子科学研究所、世界初の光でON/OFF可能な超伝導スイッチを開発

2015年02月19日 16時39分更新

文● 行正和義/ASCII.jp

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従来の電界効果トランジスタ(左)と光駆動型トランジスタ(右)の模式図

 自然科学研究機構分子科学研究所は2月13日、光によってON/OFFできる超伝導スイッチを開発したと発表した。

 これは自然科学研究機構分子科学研究所、理化学研究所らの研究グループの成果。超伝導物質を用いた電界効果トランジスタは高速・省電力動作のため次世代の電子デバイスとして期待されている。研究グループではこれまで有機材料を用いた電界効果トランジスタを開発するなど有機材料の可能性を探っていた。

 今回行った実験では、有機材料「κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br」を用いた超伝導トランジスタのゲート電極をスピロピランと呼ばれる光に応答して分極する有機分子に置き換えた。スピロピランは光によって「色」が変わる現象を示すフォトクロミック分子で、紫外線を照射することで電荷が蓄積、可視光の照射で電荷が取り除かれる。

紫外光照射による絶縁体から超伝導への変化

 この電界効果トランジスタを極低温に冷却しつつ紫外光を照射すると、7.3ケルビンで超伝導状態に転移し、紫外光照射を停止しても超伝導状態が維持される。可視光を照射すると元の絶縁体に戻り、ON/OFFスイッチとして機能することを確認した。

 超伝導素子の開発においては、光で超伝導をスイッチするという手法はこれまでほとんど注目されておらず、遠隔操作可能な高速スイッチング素子や、超高感度な光センサーなどに応用できる可能性があるという。

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