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（令和8）年6月3日
千葉大学
東北大学
科学技術振興機構（JST）

発表のポイント

世界初の高精度テラヘルツ・キラリティー撮像技術の開発：3～6テラヘルツという非常に広い周波数帯域で、光の「右巻き・左巻き」を正確に見分けることができる分光イメージング装置を構築した。これにより、髪の毛の太さ程度の空間分解能で、キラリティー分布のマッピングが可能となった。
人工構造体「モアレ」を利用してねじれを自由に設計：銀の円盤を並べたシートを、わずかに角度をずらして重ねることで生じる「モアレ模様」を利用した。この人工構造体（メタ表面）によって、右回りと左回りのキラリティーが複雑に混在する状態を人工的に作り出し、検証モデルとして活用した。
右ねじれ」と「左ねじれ」の反転現象を直接観測：イメージングの結果、1枚のシートの中に「右巻きの性質を示す領域」と「左巻きの性質を示す領域」が交互に並んでいる様子を可視化した。これは従来の平均化された測定では決して観測できなかった現象である。
ミクロ構造とマクロ構造が相互作用する仕組みを解明：円盤一つ一つの配置（ミクロ構造）と、重ね合わせによって生じる大きな模様（マクロ構造）の両方が、テラヘルツ波との相互作用を支配していることを理論と実験の両面から証明した。

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」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」（キラリティー（鏡像異性））の空間分布を、テラヘルツ波によって2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。従来のテラヘルツ円二色性（Circular Dichroism：CD）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ー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ー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。本研究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。
本研究は、以下の支援によって実施されました。
・日本学術振興会（JSPS） 科学研究費助成事業（JP23K23248、JP24KK0108、JP22K18979、JP23K04567）
・科学技術振興機構（JST） 創発的研究支援事業（JPMJFR2036）など

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（1.65MB）

＜論文タイトル＞

“Multiscale chirality in moiré metasurfaces revealed by terahertz circular dichroism spectroscopic imaging”

DOI：10.1021/acsphotonics.6c00372

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