カーボンナノチューブにおける量子輸送現象

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カーボンナノチューブの母体となる物質であるグラファイト平面における弱局在効果に関する研究を行った.ナノチューブの場合に習い,谷間散乱を生じる短距相互作用する不純物と,谷内散乱のみを生じる長距離相互作用する不純物という2種類の散乱体を考慮し,久保公式を用いて電気伝導率の計算を解析的に実行した.古典的伝度率に対する量子補正としていわゆる最大交差図形とよばれるダイヤグラムにより表される項を足し合わせた結果,2次元系特有の対数発散する寄与が得られたが,2種類のポテンシャルで符合が異なった.短距離不純物に対しては,系の対称性から予想されるとおり,負の寄与となり通常の弱局在を示す.他方,長距離不純物による散乱では正の寄与となり,反局在を示す.これまで,反局在を示す系はスピン軌道相互作用が散乱に寄与する場合に議論された以外に例が無く非常に興味深い結果である.今後は,対称性による観点からユニバーサリティについて議論しその詳細を明らかにしていくことが必要である.前年度に得た電子格子相互作用の有効模型により格子不安定性の議論を行った.電子系の全エネルギーの解析的表式を導き,微小格子変形に対する依存性が強束縛模型から得られる結果と良く一致することを示した.格子不安定性は確かに存在するが,生じる自発的変形は周長に関して指数関数的に減衰するため非常に小さなチューブを除いては実質的に無視できるという,既存の結果と符合する結論となった.しかし,軸に平行な磁場はその不安定性を増大すること,一様な伸縮,ねじれなどが電子と結合しているため外的応力により電子状態を制御可能であることを新たに明らかにした.