MIT terahertz microscope revealing quantum vibrations in a superconductor crystal, with scientists observing in a lab.
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AIによって生成された画像

MIT、超伝導体の量子運動を観察するテラヘルツ顕微鏡を製作

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マサチューセッツ工科大学(MIT)の物理学者が、テラヘルツ光を用いた新しい顕微鏡を開発し、超伝導物質内部の隠れた量子振動を初めて直接観測した。この装置は、テラヘルツ光を圧縮して波長制限を克服し、BSCCOにおける摩擦のない電子の流れを明らかにした。このブレークスルーは、超伝導とテラヘルツ・ベースの通信の理解を前進させる可能性がある。

マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究者らは、回折限界を回避するテラヘルツ顕微鏡を開発し、超伝導体の量子スケールの特徴を画像化することを可能にした。この研究は、2026年に『Nature』誌に掲載された。研究チームは、スピントロニクス・エミッターを使って短いテラヘルツパルスを発生させ、ブラッグミラーを使って光の波長(数百ミクロン)よりも小さなサンプルに光を集光した。これにより、絶対零度付近で冷却された高温超伝導体であるビスマス・ストロンチウム・カルシウム・銅酸化物(BSCCO)中の電子の集団振動を観測することができた。電子は超流動体として動き、摩擦のない状態でテラヘルツの周波数で揺れた。 > この新しい顕微鏡によって、これまで誰も見たことのない超伝導電子の新しいモードを見ることができるようになりました」と、MITのドナー物理学教授は言う。 MIT材料研究所のポスドクである筆頭著者アレクサンダー・フォン・ホーゲンは、次のように課題を指摘する:> 10ミクロンのサンプルがあっても、テラヘルツ光の波長は100ミクロンですから、測定するのはほとんど空気です」。 Tommy Tai、Clifford Allington、Matthew Yeung、Jacob Pettine、Alexander Kossak、Byunghun Lee、Geoffrey Beachを含む研究チームは、ハーバード大学、マックス・プランク研究所、ブルックヘブン国立研究所の科学者と共同研究を行った。 テラヘルツ光は、マイクロ波と赤外線の中間に位置し、原子の振動にマッチし、電離しないため、セキュリティ、医療画像、高速ワイヤレスへの応用が期待されている。フォン・ホーゲンは、その応用例を強調した:> Wi-Fiやテレコミュニケーションを次のレベル、テラヘルツ周波数に引き上げようという大きな動きがある。 この顕微鏡は、超伝導電子の応答からテラヘルツ場の歪みを検出し、他の二次元物質の励起を研究する道を開いた。

人々が言っていること

超伝導体の量子運動を観察するためのMITのテラヘルツ顕微鏡に対するXサイトの反応は、科学者や技術マニアからの好意的な意見もあるが、ほとんどが中立的なものである。限られた議論では、超伝導の理解が進む可能性を強調しており、あるユーザーは科学資金への不満に対する反例としてこの顕微鏡を使用している。

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