
拓海先生、お忙しいところ失礼します。最近、部下から『有機分子を使った単一光子源が2D材料上で有望だ』と聞きまして、正直ピンと来ておりません。これは要するに我々の工場で使える技術になるんでしょうか。

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫、一緒に整理すれば必ず分かりますよ。結論から言うと、2D材料上に固定した有機分子は『効率的で扱いやすい単一光子源(single-photon emitter)』になり得ます。理由は三つだけ押さえればいいんですよ。

三つですか。では端的に教えてください。まず一つめは何でしょうか。

一つめは『基板(substrate)との相互作用が弱い』ことです。2D材料は極薄で分子の内部の光学遷移に影響を与えにくいので、分子自体の性質を保ちながら光を出してくれます。要するに分子の良さを殺さないんです。

二つめ、三つめもお願いします。これって要するに『基板に影響されないから現場で安定して使える』ということですか。

素晴らしい着眼点ですね!二つめは『スペクトルの再現性が高い』ことです。論文では零フォノン線(zero phonon line、ZPL)という分子の主な発光エネルギーが実験と非常に良く一致しました。三つめは『2D基板固有の低エネルギー側帯(sideband)が特徴的で制御可能』という点です。したがって総じて現場の安定性とチューニング性が期待できますよ。

実際にどうやって証明したのですか。計算で示したと言われても現場は信用しにくいのですが。

大丈夫、そこも押さえていますよ。研究チームは第一原理計算(first-principles calculations)に機械学習補助の相互作用ポテンシャルを組み合わせて、安定配置の探索と光学スペクトルの計算を高速に行っています。計算結果は既存実験データと良く一致しており、現場で使える見通しを示しています。

投資対効果の観点で言うと、既存の結晶欠陥ベースの光子源と比べてどこが有利ですか。

要点は三つです。まず有機分子は合成が容易でスケールしやすく、次に発光強度(oscillator strength)が大きくて取り出し効率が良い点、最後に発光波長の調整が化学修飾で可能な点です。これらは量産性と収益性に直結します。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

分かりました。ここまでで私の理解をまとめますと、2D基板は分子の良さを消さずに発光を助け、再現性が高く、製造面で拡張が利くということですね。まずは社内で小さなPoCから検証すべきだと思います。

素晴らしい着眼点ですね!その通りです。あなたの言葉で要点をまとめていただけたので、次は具体的なPoC設計を一緒に作っていきましょう。


