NTTと東京理科大、電子の動きを観測する世界最速ストロボ撮影法を確立

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2014.12.17（水）11:18

　日本電信電話（NTT）と東京理科大学は16日、きわめて高速なストロボ撮影法を確立し、これまで観測することが困難であった「内殻電子」のダイナミクス（動き）を観測することに成功したことを発表した。

　光通信技術や光インターコネクト技術などの超高速光情報処理技術においては、原子や分子の観測技術が重要とされる。とくに原子を構成する電子は、「外殻電子」と「内殻電子」に分類できるが、「内殻電子」は、光情報処理デバイス等で利用される外殻電子よりも1桁以上高いエネルギーを持ち、動きもさらに高速なため、「内殻電子」の動きを正確に計測し、自在に操ることができれば、きわめて高速な光情報処理技術の動作原理につながる可能性があるという。しかしあまりに高速のため、今ある技術での測定が困難とされていた。

　これらの現象は「一瞬だけ輝く」レーザー光（光パルス）をカメラのストロボのように使ってコマ撮りすることで、高速な現象を観察できる。観測には、どれだけ速いシャッタースピード（＝時間分解能）を実現できるかにかかっており、NTT物性科学基礎研究所（NTT物性研）では、より高速に動作する光スイッチなどの動作原理へとつなげるため、アト秒（100京分の1秒）という世界最短級のパルス幅を持つパルス発生技術と、それを用いた超高速物理現象の計測技術の研究を進めていた。

　今回、NTT物性研と東京理科大学の研究チームは、世界最短級の単一のアト秒パルス発生および評価技術と、「スペクトル位相干渉法」を組み合わせることにより、これまで観測することが困難であった「内殻電子」のダイナミクスを観測することに世界で初めて成功した。

　今後は、固体の内殻電子の動きを計測する研究を主として進めていくとともに、現在のアト秒パルスの世界最短記録である67asを超える最短アト秒パルスの発生と、それを用いた最短時間分解能を持つ内殻電子ストロボ撮影法の実現を目指す。

《冨岡晶》