カーボンナノチューブの配向を狙った場所だけ調整する新たな光プロセスを開発

～サブマイクロスケールの空間解像度で局所制御、次世代半導体デバイス実現に期待～

2026（令和8）年8月5日
東京理科大学
大阪大学
理化学研究所
科学技術振興機構（JST）

発表のポイント

無配向なカーボンナノチューブ（CNT）膜に、偏光制御された超短パルスレーザーを照射して、特定の向きに並んだ構造を局所形成する新技術を開発しました。
サブマイクロスケールの空間解像度で、従来最高水準の極めて高い配向品質を達成しました。
同一チップ上に異なる方位のCNTを高密度集積でき、局所配向CNTを画素とした「テラヘルツ偏光イメージセンサー」や、次世代の「高速・低消費電力ロジックデバイス」の実現が期待されます。

カーボンナノチューブ（CNT）は優れた電気的・光学的特性を持つ次世代のデバイス材料ですが、デバイス応用にはその配向方向を厳密に制御する技術が不可欠です。東京理科大学 理学部第一部 物理学科の西原 大志 准教授、産業技術総合研究所 センシング技術研究部門の鈴木 大地 主任研究員らの共同研究グループは、大阪大学 産業科学研究所 先進材料実装研究分野、理化学研究所 光量子工学研究センター テラヘルツ光源研究チームらの共同研究グループとともに、製膜後の無配向CNT膜に対して、偏光制御された超短パルスレーザーを照射することで、特定の方向にきれいに並んだCNT構造を局所的に形成する新しい光後加工プロセス技術（光ポストプロセス技術）を開発しました。
本技術は、材料の周囲に熱が伝わるよりも圧倒的に短い時間だけ光を照射する「超短パルスレーザー」を用いることで、CNT固有の光学的特性を反映した非熱的な構造加工（レーザーアブレーション）を達成し、レーザー光を照射した箇所のみCNTの配向方位をピンポイントで調整することに成功したものです。これにより、ワンショットでリアルタイムに偏光画像を撮像できるテラヘルツ偏光イメージセンサーや、次世代の高速・低消費電力ロジックデバイスの作製プロセスへの応用が期待されます。
本研究成果は、2026年8月1日（現地時間）に国際学術誌「Nature Communications」のオンライン版で公開されました。
本研究は、科学技術振興機構 創発的研究支援事業（JPMJFR2128、JPMJFR222N、JPMJFR2022）、日本学術振興会 科学研究費助成事業（JP24K00903、JP25K01748）、ならびに天田財団の支援を受けて実施されました。

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（703KB）

＜論文タイトル＞

“Localized polarization-guided alignment control in carbon nanotube films via femtosecond-pulse optical post-processing”

DOI：10.1038/s41467-026-76305-w

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