テラヘルツ波で物質の「ねじれ」を地図のように可視化

―次世代材料や次世代通信の開発を支える新分光イメージング技術を確立―

2026年6月 3日 10:00

研究者情報

〇大学院理学研究科物理学専攻　助教　大野誠吾
研究室ウェブサイト

発表概要

千葉大学大学院融合理工学府博士前期課程 千葉 初奈氏（研究当時)、同大大学院工学研究院の宮本 克彦教授、東北大学大学院理学研究科 大野 誠吾助教、物質・材料研究機構 三成 剛生グループリーダーの研究チームは、銀の微細な円盤を重ね合わせた「モアレ型メタ表面^注1）」という人工構造体を使用し、これまで計測不可能だった物質が持つ「右ねじれ」と「左ねじれ」（キラリティ（鏡像異性）^注2））の空間分布を、テラヘルツ（THz）波^注3）によって二次元画像として直接観測できる新しい分光イメージング技術を開発しました（図）。従来のテラヘルツ円二色性（Circular Dichroism：CD）^注4）計測では、試料全体を平均した情報しか得られず、場所ごとに異なるキラリティが存在していてもその違いを捉えることは困難でしたが、本研究では異なるキラリティが混在する様子を世界で初めて可視化することに成功しました。本成果は次世代材料の品質評価や、生体分子構造の解析、新しいテラヘルツデバイス開発などへの応用が期待されます。本研究成果は、2026年6月2日（米国東部時間）に、学術誌 ACS Photonicsに掲載されました。（論文はこちら：10.1021/acsphotonics.6c00372）



図：テラヘルツ円偏光二色性イメージングおよび分光結果
構造の鏡像関係に対応して、右・左のキラリティ応答が反転する様子が観測される。物質内部に分布するキラリティを二次元画像として可視化できることを示している。

用語解説

注1）モアレ型メタ表面：2つの規則的な微細構造をわずかにずらして重ねることで生じるモアレ構造を、テラヘルツ波に対して人工的に実現した平面材料。通常は現れない「ねじれ構造」による特異な波動制御が可能となる。
注2）キラリティ（鏡像異性）：物体や分子が、鏡に映した像と元の形が重ならない性質のこと。右ねじと左ねじの関係が代表例で、「右向き」「左向き」という向きの違いが物質の性質や働きに大きく影響する。創薬や材料科学では、この違いを見分けることが重要となる。
注3）テラヘルツ（THz）波：電波と光（赤外線）の中間に位置する電磁波で、1秒間に約1兆回振動する周波数帯を持つ。分子や材料の集団的な振動や柔らかい動きに敏感で、可視光では見えない物質の内部構造を調べる手段として注目されている。
注4）円二色性（Circular Dichroism：CD）：右回りと左回りに回転する円偏光の光に対して、物質が異なる反応を示す性質のこと。物質の「右ねじれ・左ねじれ」を調べる代表的な手法で、分子や材料の立体構造の解析に広く用いられる。

論文情報

タイトル：Multiscale chirality in moiré metasurfaces revealed by terahertz circular dichroism spectroscopic imaging
著者：Uina Chiba, Shota Tsuji, Gaku Oritani, Takumi Yoichi, Rinpei Sasaki, Takeo Minari, Seigo Ohno, Katsuhiko Miyamoto
雑誌名：ACS Photonics
DOI：10.1021/acsphotonics.6c00372

詳細（プレスリリース本文）

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