量子的会話がカーボンナノチューブと内部炭素鎖の間にあると判明

カーボンでできた極小のチューブと、その中に閉じ込められたナノスケールの炭素の鎖が、量子の振動を通じて互いに“会話”している――そんな驚きの現象をオーストリアのウィーン大学をはじめとした国際研究チームが解明しました。

研究では炭素原子が一直線に並んだ「カービン」と呼ばれる鎖状構造体がカーボンナノチューブ内部で見せる振動状態を詳しく測定したところ、電子のやりとりがないにもかかわらず、チューブと鎖の振動が強く結びついていることが確認されました。

研究チームは、この電子を介さず振動だけで情報を伝え合う量子的な結合現象を直感的に「量子的な会話」と表現しています。

電子抜きに情報が届くこの“量子LINE”は、将来ナノサイズの非接触センサーやポスト電子デバイスを生む切り札になるのでしょうか？

研究内容の詳細は2025年5月26日に『Nature Communications』にて発表されました。

なぜ“電子抜き”でも振動が暴走するのか？

炭素（カーボン）は、グラファイト（黒鉛）やダイヤモンド、グラフェンなどさまざまな同素体（異なる構造の形）を持ちますが、「カービン」と呼ばれる炭素鎖は特にユニークな存在です。

カービンは炭素原子が一直線に並んだ1次元の鎖状構造で、理論的には極めて強い引張強度（材料が引っぱられる強さ）を持ち、光を当てると非常に強く振動（ラマン散乱）する性質があると予測されていました。

しかし、その構造は非常に壊れやすく不安定なため、長いカービン鎖を単独で取り出すことは難しく、125年以上にわたって「幻の物質」とされてきました。

ところが2016年になって、炭素原子が約1 µm（1000分の1ミリ）もの長さで連なったカービン鎖をカーボンナノチューブの中に作り出すことに成功し、科学界に大きな驚きを与えました。