京都大学大学院工学研究科の掛谷一弘准教授とアセム・エムアラビ博士課程学生、筑波大学の辻本学助教らの研究グループは、超高密度移動体通信を可能にするテラヘルツ光源の開発に成功し、世界で初めて高温超伝導デバイスから円偏光電磁波の放射に成功した。今回実現された技術は、受信側の姿勢によらない安定した超高密度移動体データ送信を可能にし、自動車などの自動運転に応用できる。

 テラヘルツ帯の電磁波は、高速無線通信、空港のセキュリティチェック、ガン部位の識別、封筒内の薬物検知をはじめとして幅広い分野への応用が期待されている。テラヘルツ波を連続して発振する光源(高温超伝導体のナノ構造を利用)が2007年に発明され、それ以降、この光源の実用化を目指し世界中で研究が行われてきた。

 今回、同グループは、正方形の対角を切り取った形状の超伝導テラヘルツ光源を作製し、電磁波の電界が回転する「円偏光特性」を持つテラヘルツ波の放射に成功した。驚くべきことに、この円偏光のテラヘルツ波は市販の単三電池1本をつなぐだけで放出できる。また、複雑な調整を必要とする従来のテラヘルツ光源と異なり、超伝導テラヘルツ光源は物質本来の結晶構造を基盤としたシンプルな1枚板構造をしており、耐久性・量産性に富む。さらに、マイナス190℃の極低温でも動作可能であるようだ。これらのことから、ポータブル応用も提案されている。

論文情報:【Physical Review Applied】Monolithic Superconducting Emitter of Tunable Circularly Polarized Terahertz Radiation

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