単なる微小化から質的変革へ

仕事の帰り道で青信号の横断歩道を渡っていたら、車にひかれそうになりました。

私はいつも動きがゆったりとしていますが、おそらく人生最速の猛ダッシュで逃げて、ぎりぎりで事なきを得ました。やればできるじゃないか。

つくばは歩行者が少なくて、たまに歩行者がいても存在に気づかないようです。つくばにお越しの際は、人がいても車は止まらないと思って行動した方が良いでしょう。

さて、本題です。


今日は、パリティ Vol. 25, No.07 2010-07, pp. 28-35より。以下、タイトルと要旨のみ引用します。

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ナノメカニカル素子の物理と応用

山口浩司

ナノテクノロジーの進展により、きわめて小さな機械構造の研究が盛んに行われるようになった。巨視的力学系としての量子力学的性質や特徴的な非線形現象が出現し、新しい物理が展開する舞台として期待されている。このようなナノメカニカル素子の研究における最近の話題について解説する。
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100万分の1 mm以上1000分の1mm以下くらいの、いわゆるナノメートルサイズの機械についての話です。

機械と言っても、凄い仕掛けがあるわけじゃなくて、例えば、板が横たわっている「梁」を振動子として用いることを言っています。構造は簡単ですが、ナノメートルサイズですから、目はおろか普通の光学顕微鏡では見えないような代物です。

こうしたナノメカニカル素子の量子力学的性質と非線形現象について述べられていますが、ここでは前者に焦点を絞ります。量子力学というと、エネルギーが連続的ではなくとびとびの値を取る、という特徴があります。ナノサイズの梁を作ってあげて、十分に温度を冷やしてあげれば、エネルギーがとびとびの値を持つことを観測できるというのです。そしてつい最近、それが検出されたとのことです。

「ナノテク」という言葉を聞いたことがある人は多いと思います。ナノサイズの構造を調べるどころか、人工的に作れるようになってきたわけです。こうした究極的な微小化によって、半導体素子などが高密度化されてきました。たいていの人がその恩恵を受けています。

しかし、微小な世界では、量子力学という我々の日常とはちがう物理によって支配されています。ざっくりいえば、物体の波としての性質が露わになってきます。ナノサイズまで突入すると、量子力学が支配的になるはずです。

しかし、私が見る限り、実際には量子力学を常に考えながらやる必要があるナノテク関連の実験は、今のところそれほど多くない気がします。もちろん、実験の原理を理解するのに量子力学は必須であることは多いですが。逆に言うと、量子力学を深く理解したところでナノデバイスは作れないと思います。それはかなりノウハウなどが重要な分野だと思います。

これから変わっていくんでしょうか?これまでのように実験する人と理論に詳しい人は分業でやっていくのでしょうけど、ナノテクの実験屋やナノデバイスを作る人も量子力学を操れるようにならなきゃいけなくなる時代が来るのかもしれません。

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バラッくま

Author:バラッくま
色々あったのち東京深川在住の科学技術系の研究者。
クマに似ている。最近はカピバラにも似ている。
専門: 量子エレクトロニクスなど。
休みのときは、(有休を取ってまでして)落語、スキューバダイビング、スポーツ観戦(相撲など。両国が近いのでうれしい。)、音楽鑑賞などを少しずつ。

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